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低碳钢的腐蚀概念腐蚀就是周围环境介质因素对金属材料或制件的影响作用下，促使金属表面以及内部渐渐遭到损坏或变质的现象，主要包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用，低碳钢作为一种常用的重要的金属材料在工业环境中特别容易遭受到腐蚀。金属的腐蚀最先是从高温氧化开始的。在16 世纪50 年代的时候，俄国科学家罗蒙诺索夫曾提出，金属的氧化乃就是金属与空气中最活泼的氧气化合所导致而成的。之后他又研究了金属的溶解及钝化问题。在1830—1840 年代法拉第研究确定了金属阳极溶解的质量与电极上通过电量之间的定量关系，并且还提出了铁上形成钝化膜的历程以及金属溶解过程的电化学本质状态。从此利用电化学方法研究金属腐蚀状况的工作便一直延续到现在。在1905 年Tafel 总结实验工作中提出了金属电极上与单一电极反应速度等价的电流I 和金属的电位E 之间服从半对数关系。在1957 年Stern 和他的同事提出了线性极化的重要概念。随着社会的发展、测量技术的提高和测量仪器的不断更新，测量方法不断出现，交流阻抗法、电化学噪声法、光电化学法及能谱法都在理论研究和实践工作中显示了强大的促进作用 [3]。38637
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1 腐蚀原理
金属腐蚀锈层下的腐蚀过程十分复杂，其状态控制、测量方法、数据解析难度也都较大。金属表面被锈层覆盖的时候，腐蚀过程中涉及到的反应包括金属阳极的溶解、阴极氧气的还原，还涉及到锈层自身物质成分和性质的转变。锈层的存在会影响侵蚀性离子的渗透，还能带来合金元素富集等现象，这都会影响金属的腐蚀规律。钢铁在一般大气环境条件下，主要发生电化学腐蚀，在腐蚀介质中由于金属表面或者物理化学性质的不均匀性，便构成腐蚀电池。任何一种类型的腐蚀电池都由阳极、阴极、电解质溶液和连接阴阳极的电子导体组成，四个部分不可分割。腐蚀产物铁锈是FeO， Fe(OH)3， Fe3O4和Fe2O3等氧化物的舒松孔混合物，在高温环境条件下，则由于高温氧化产生化学腐蚀，腐蚀产物氧化皮有内层FeO，中层Fe3O4和外层Fe2O3构成。一般情况如下
腐蚀的阳极反应是Fe的溶解：
Fe → Fe2+ + 2e论文网
阴极反应在近中性介质并有溶解氧存在时是氧的还原：
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O
在酸性介质(pH﹤4)或 pH 值较高但缺氧的条件下是质子的还原：
2H++2e → H2
当介质中有含氯的消毒剂(如HOCl、NH2Cl)时，阴极反应会是高价氯的还原：
HOCl + H+ + 2e → Cl- + H2O
NH2Cl + H+ + 2e → Cl- + NH4+
在缺氧条件下，如管内介质呈滞留状态时，垢内阴极反应也有可能是Fe(Ⅲ)氧化物或
氢氧化物的还原，的腐蚀反应为：
2Fe + 2H2O + O2 → 2Fe(OH)2↓
即在腐蚀时，铁生成氢氧化铁从溶液中沉淀出来。但是，这种亚铁化合物在含氧的水中
是不稳定的，它将进一步氧化生成氢氧化铁：
2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 → 2Fe(OH)3↓
Fe(OH)3沉积在金属管道表面，在一定条件下还可部分脱水:
2Fe(OH)3 → Fe2O3•3H2O
对于金属铁与酸溶液接触所发生的腐蚀过程，其基本特征是在一个孤立的金属电极上同时以等速进行着一个阳极反应和一个阴极反应。以铁在不含氧的酸性溶液中均匀腐蚀作为讨论体系，有阳极氧化反应 Fe → Fe2+ + 2e阴极还原反应 2H+ + 2e+ → H2总的电池反应 Fe+ 2H+ →Fe2+ + H2[4]中性或碱性条件下是：阴极反应
O2 + H2O + 4e → 4OH-
阳极反应生成的Fe2+与阴极反应生成的OH-相遇生成固体Fe(OH)2，Fe(OH)2 经氧化、脱水后生成各种铁的氧化物。这些氧化物主要是由α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe3O4、Fe2O3等相组成 [5]锈蚀产物中的α-FeOOH，会使低碳钢锈蚀扩展和蔓延，使腐蚀现象加剧