黑色金属制品常见的腐蚀问题有哪些？通常采取哪些防护措施？
黑色金属制品（主要指钢铁及铁基合金）的腐蚀问题非常普遍，会导致巨大的经济损失和安全风险。其腐蚀本质上主要是电化学腐蚀。
一、常见的腐蚀问题（类型）
1. 均匀腐蚀
描述：最常见的形式，腐蚀均匀地发生在整个暴露表面，导致整体厚度减薄。
场景：暴露在大气、水或酸碱溶液中的钢结构、管道、储罐等。
特点：虽然可以预测和设计余量，但若不加控制，最终会导致结构失效。
2. 点蚀
描述：一种高度局部的腐蚀形式，在金属表面形成小而深的孔洞。
场景：在含有氯离子（如海水、除冰盐、工业环境）的环境中，不锈钢和碳钢都可能发生。
危害：极具破坏性，因为蚀孔小而深，难检测，极易导致穿孔（如管道、船体），是隐蔽性极强的“杀手”。
3. 电偶腐蚀
描述：当两种不同金属在电解液中直接接触时，电位较负的金属（活泼金属）作为阳极被加速腐蚀。
场景：钢制螺栓连接铝板、镀锌钢与铜件接触、不锈钢与碳钢连接等。
关键：腐蚀速率取决于两种金属的电位差和电解液环境。
4. 缝隙腐蚀
描述：发生在金属与金属、或金属与非金属之间狭窄缝隙内的局部腐蚀。
场景：法兰连接面、螺栓/铆钉头部下方、垫片接触处、沉积物下方等。
机理：缝隙内氧气耗竭形成浓差电池，缝隙内成为阳极而加速腐蚀。
5. 应力腐蚀开裂
描述：在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下，金属产生脆性裂纹。
场景：高强度钢在含硫化物、氯离子或碱性环境中的设备（如石化管道、桥梁缆索、锅炉）。
危害：灾难性失效，往往没有明显预兆。
6. 晶间腐蚀
描述：腐蚀沿金属晶界进行，导致晶粒间结合力丧失，材料强度急剧下降。
场景：不锈钢在敏感温度区间（450-850°C）焊接或热处理后，在腐蚀环境中易发生。
表现：表面看似完好，但材料已失去强度和延性。
7. 腐蚀疲劳
描述：在交变应力和腐蚀环境共同作用下，金属的疲劳强度降低，更早产生裂纹。
场景：旋转轴、船舶螺旋桨、承受振动的桥梁部件等。
二、通常采取的防护措施
防护的核心思路是隔绝腐蚀介质、改变金属表面状态或改变环境。
1. 表面涂层/镀层保护（最广泛应用）
金属镀层：
阳极性镀层：如镀锌（锌层）。锌比铁活泼，即使镀层破损，锌也会作为牺牲阳极优先腐蚀，保护基体铁。广泛用于电力塔、紧固件、水箱。
阴极性镀层：如镀铬、镀镍、镀锡。这些金属比铁稳定，起到物理屏障作用。但一旦镀层有缺陷，会加速基体铁的腐蚀。
非金属涂层：
油漆/涂料：最经济有效的方法。通常采用多层体系（底漆、中间漆、面漆），底漆常含防锈颜料（如磷酸锌、富锌底漆）。
粉末涂层：通过静电喷涂并固化形成坚韧涂层，美观耐用，用于家电、户外设施。
塑料涂层（如PE、PVC）：用于管道、钢丝等。
化学转化膜：
磷化：为钢铁提供一层多孔磷酸盐膜，主要作为油漆的底层，增强附着力并提供短期防锈。
发蓝/发黑：通过化学或热处理在表面生成一层致密的氧化膜（Fe₃O₄），美观和有一定防锈能力，常用于工具、枪械。
2. 电化学保护
牺牲阳极保护：连接一块更活泼的金属（如锌、镁、铝合金块）到被保护的钢铁结构上。该阳极块被优先腐蚀，从而保护钢铁。常用于船舶、海洋平台、地下管道、储罐内壁。
外加电流阴极保护：使用外部直流电源，向钢铁结构施加阴极电流，使其整体成为阴极而得到保护。用于大型港口设施、长输管道、船舶。
3. 材料选择与改进
使用耐蚀合金：根据环境选用不锈钢（如304、316L）、耐候钢（通过形成稳定锈层来保护自身）、铜镍合金等。
改善设计：避免积水结构、消除缝隙、防止异种金属直接接触、保证排水通畅等。
4. 环境控制
去除腐蚀介质：如对水进行除氧、软化；对空气进行除湿（控制相对湿度低于60%可大大减缓大气腐蚀）。
使用缓蚀剂：在封闭或循环系统中（如汽车冷却液、锅炉用水、工业清洗酸液）添加少量化学物质，能在金属表面形成吸附膜，有效减缓腐蚀。
总结与选择
在实际工程中，通常会组合使用多种防护措施以达到最佳效果和经济效益。例如：
跨海大桥：耐候钢 + 重防腐涂层体系 + 牺牲阳极/外加电流保护。
汽车车身：镀锌钢板 + 磷化 + 电泳底漆 + 中涂漆 + 面漆。
家用五金：电镀锌/铬 + 钝化处理。
地下输油管道：环氧煤沥青涂层 + 聚乙烯胶带 + 外加电流阴极保护。
选择何种防护措施，取决于使用环境（腐蚀性强弱）、预期寿命、成本预算和维护便利性等多方面因素。
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