材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件

1、3.13.2點腐蝕3.3縫隙腐蝕3.4電偶腐蝕3.5晶間腐蝕3.6選擇性腐蝕3.7 應(yīng)力腐蝕開裂3.8 腐蝕疲勞3.9 磨損腐蝕3.10 氫損傷1材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.金屬在各種環(huán)境中的腐蝕 2材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.1金屬在大氣中的腐蝕4.2金屬在海水中的腐蝕4.3金屬在土壤中的腐蝕4.4金屬在各種工業(yè)環(huán)境中的腐蝕各自特點,腐蝕機理,影響腐蝕因素和防腐蝕方法4.金屬在各種環(huán)境中的腐蝕 3材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這是什么原因呢?4.1金屬在大

2、氣中的腐蝕4材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕實例-低溫管道、設(shè)備的露點腐蝕5材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕實例-低溫管道、設(shè)備的露點腐蝕6材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕實例-低溫管道、設(shè)備的露點腐蝕7材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕實例-低溫管道、設(shè)備的露點腐蝕8材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕成分克/米重量成分毫克/米重量空氣氮(N2)氧 (O2)氬(Ar)水蒸汽二氧化碳11728792691580.510075231.260.700.04氖(Ne)氪(Kr)

3、氦(He)氙(Xe)氫(H2)1440.80.50.051230.70.40.04 大氣的近似組成 （不包括雜質(zhì)）溫度10oC,壓力100KN/m2根據(jù)Meetham. 轉(zhuǎn)引自 Corrosion 上卷 P2.49材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕 雜質(zhì) 典型濃度，微克/米二氧化硫(SO2)工業(yè)區(qū)：冬天350.夏天 100農(nóng)村地區(qū)：冬天100.夏天40二氧化硫(SO3)大約為SO2含量的10硫化氫(H2S)工業(yè)區(qū)：1.590城市地帶：0.51.7農(nóng)村地區(qū)：0.150.45春季測量的數(shù)字氨(NH3)工業(yè)區(qū)：4.8農(nóng)村地區(qū)：2.1氯化物(空氣樣品)內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天4.8夏天

4、2.7沿海農(nóng)村區(qū)：年平均5.4氯化物(雨水樣品)內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天7.9夏天5.3沿海農(nóng)村區(qū)：冬天57夏天18毫克/升塵粒工業(yè)區(qū)：冬天250夏天100農(nóng)村地區(qū)：冬天60夏天15大氣雜質(zhì)的典型濃度根據(jù)Meetham. 轉(zhuǎn)引自Shreir ed.10材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 在腐蝕學(xué)科中，常把大氣分為工業(yè)、海洋和農(nóng)村大氣三類，其中的海洋大氣腐蝕最為嚴(yán)重，工業(yè)大氣次之，農(nóng)村大氣最輕。11材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 日常生活中，?？煽吹胶＿叧鞘凶孕熊嚾︿P蝕比內(nèi)陸的嚴(yán)重的多，據(jù)文獻(xiàn)介紹鋼在海岸的腐蝕比在沙漠中大400500倍；離海岸24m的鋼試樣比內(nèi)陸mm

5、的腐蝕快12倍；工業(yè)大氣比沙漠區(qū)的腐蝕可能大50至 100倍。 工業(yè)大氣的腐蝕性超過農(nóng)村大氣，主要原因是空氣污染嚴(yán)重，含有大量的腐蝕性氣體，如SO2、CO2等。12材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 海洋大氣因其含有鹽分及海水的蒸發(fā)使其腐蝕性較之工業(yè)和農(nóng)村大氣都嚴(yán)重。 大氣腐蝕是一種電化學(xué)過程，對于大氣的腐蝕性，有時不能光看某些腐蝕性氣體的含量和降塵量的大小，如沈陽大氣污染中SO2最大濃度達(dá)1.38mg/m3，降塵量高達(dá)953mg/m2，五年合計相對濕度70RH的日數(shù)為619天；上海大氣中SO2最大濃度為0.19mg/m2，五年合計相對濕度70RH的日數(shù)為1162天，且氣溫比沈

6、陽高。 13材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 實驗結(jié)果表明腐蝕以上海最為嚴(yán)重，廣州次之，沈陽更次之，因為上海濕度大的天數(shù)比沈陽高一倍，而侵蝕介質(zhì)又比廣州高。可見，大氣腐蝕是一個綜合作用的結(jié)果，在分析大氣腐蝕性時，通常碳鋼的大氣腐蝕速率取決于濕度、溫度、降水量、凝露以及大氣組成、灰塵、含鹽量、大氣污染等。14材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 通常存在著臨界相對濕度，即金屬腐蝕速率突然上升時的相對濕度。當(dāng)RHM65時，物體表面上附著0.0010.01m的水膜，如水膜中溶解有酸、堿、鹽，則會加速大氣腐蝕。空氣中相對濕度愈高，金屬表面上的水膜愈厚。一般在干濕交替的情

7、況下腐蝕性最強。15材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.1金屬在大氣中的腐蝕 大氣腐蝕：金屬材料在大氣條件下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起材料的破損稱為大氣腐蝕。 大氣腐蝕是常見的一種腐蝕現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計由于大氣腐蝕而損失的金屬約占總的腐蝕量的50以上，因在大氣中使用的鋼材量一般超過其生產(chǎn)總量的60。例如，鋼梁、鋼軌、各種機械設(shè)備、車輛等都是在大氣環(huán)境下使用。因此了解和研究大氣腐蝕是非常必要的。 1.大氣腐蝕的分類 大氣的主要成分不變，只有水分含量隨地域、季節(jié)、時間等條件而變化。根據(jù)金屬表面潮濕度的不同，把大氣腐蝕分為三類：16材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.1金

8、屬在大氣中的腐蝕(1)干大氣腐蝕：干大氣腐蝕是在金屬表面不存在液膜層時的腐蝕。 特點：在金屬表面形成不可見的保護(hù)性氧化膜(110nm)。 如銅在被硫化物污染的空氣中所形成的一層膜。(2)潮大氣腐蝕：潮大氣腐蝕是指金屬在相對濕度小于100的大氣中，表面存在肉眼看不見的薄的液膜層(10nm1um)發(fā)生的腐蝕。 例如，鐵即使沒受雨淋也會生銹。(3)濕大氣腐蝕：濕大氣腐蝕指金屬在相對濕度大于100的大氣中，表面存在肉眼可見的水膜(1um1mm)發(fā)生的腐蝕。 如：水分以雨、霧、水等形式直接濺落在金屬表面上。17材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 金屬表面上的水膜 金屬表面上的水膜對大氣腐

9、蝕起著關(guān)鍵性作用。 當(dāng)空氣濕度達(dá)到100%，形成肉眼可見的水膜。當(dāng)空氣的相對濕度低于100%，金屬表面也可能形成水膜，其原因有三：毛細(xì)凝聚 化學(xué)凝聚 吸附凝聚(3) 金屬表面上形成的水膜并不是純凈的水， 因此，大氣腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕范疇。 18材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件金屬表面上水膜的形成.1 毛細(xì)凝聚：微細(xì)裂紋、結(jié)構(gòu)間隙、空隙、塵埃微粒形成毛細(xì)管2 吸附凝聚：不飽和鍵力3 化學(xué)凝聚：吸水性化合物如NaCl、NH4NO319材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕毛細(xì)管半徑,Ao冷疑時相對濕度%毛細(xì)管半徑, Ao冷疑時相對濕度%360944798908

10、0302115706050毛細(xì)管半徑與水汽冷疑所需相對濕度的關(guān)系1.構(gòu)件中的狹縫2.金屬表面上的灰塵3.腐蝕產(chǎn)物中的細(xì)孔大氣腐蝕條件下水汽毛細(xì)凝聚的可能中心20材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕溶液中的鹽相對濕度%溶液中的鹽相對濕度%硫酸銅 CuSO4.5H2O硫酸鉀 K2SO4硫酸鈉 Na2SO4碳酸鈉 Na2CO3.10H2O硫酸亞鐵 FeSO4.7H2O硫酸鋅 ZnSO4.7H2O硫酸鎬 3CdSO4.8H2O氯化鉀 KCl硫酸銨 (NH4)2SO4989893929290898681氯化銨 NH4Cl氯化鈉 NaCl氯化亞銅 CuCl2.2H2O氯化亞鐵 FeC

11、l2氯化鎳 NiCl2碳酸鉀 K2CO3.2H2O氯化鎂 MgCl2.6H2O氯化鈣 CaCl2.6H2O氯化鋅 ZnCl2.XH2O807668565444343210與飽和鹽溶液平衡的空氣相對濕度(20oC)(根據(jù)ToMaWoB.OBrient等)21材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕速度與金屬表面水膜厚度的關(guān)系腐蝕速度水膜厚度大氣腐蝕速度隨金屬表面水膜厚度的變化22材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件I區(qū)為金屬表面上有幾個分子層厚的吸附水膜，沒有形成連續(xù)的電解液，相當(dāng)于“干氧化”狀態(tài)，發(fā)生純化學(xué)腐蝕。II區(qū)對應(yīng)于“潮大氣腐蝕”狀態(tài)，出于電解液膜的存在

12、，開始了電化學(xué)腐蝕過程腐蝕速度急劇增加。III區(qū)為可見的液膜層，III區(qū)相當(dāng)于“濕大氣腐蝕”。隨著液膜厚度進(jìn)一步增加，氧的擴散變得困難，因而腐蝕速度也相應(yīng)降低。液膜更厚就進(jìn)入IV區(qū)，這與浸泡在液體中的腐蝕相同。一般環(huán)境的大氣腐蝕大多是在II、III區(qū)進(jìn)行的，隨著氣候條件和相應(yīng)的金屬表面狀態(tài)的變化，各種腐蝕形式可以互相轉(zhuǎn)換。23材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件2.大氣腐蝕機理 大氣腐蝕特點：金屬表面處于薄層電解液下的腐蝕過程，符合電化學(xué)腐蝕的一般規(guī)律。（1）大氣腐蝕的電化學(xué)過程當(dāng)金屬表面形成連續(xù)的電解液薄層時，大氣腐蝕的陰極過程主要是氧去極化。 在薄的液膜下，大氣腐蝕的陽極過程

13、受到阻滯，因為氧更容易到達(dá)金屬表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使陽極處于鈍態(tài)。 當(dāng)液膜增厚，相當(dāng)于濕的大氣腐蝕時，氧到達(dá)金屬表面有一個擴散過程，因此腐蝕過程受氧擴散過程控制。 因此潮的大氣腐蝕主要受陽極過程控制，而濕大氣腐蝕主要受陰極過程控制。 陰極過程：陽極過程： 24材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（2）銹蝕機理 在銹層內(nèi)陽極反應(yīng)發(fā)生在金屬/Fe3O4界面上：陰極反應(yīng)發(fā)生在Fe3O4/FeOOH界面上：可見銹層參與了陰極過程，圖4-1為Evans銹層模型圖。由圖可見銹層內(nèi)發(fā)生 的還原反應(yīng)，銹層參與了陰極過程。 碳鋼銹層結(jié)構(gòu)一般分內(nèi)外兩層。內(nèi)層緊靠鋼和銹的界面上，附著性好，結(jié)

14、構(gòu)較致密，主要由致密的帶少許Fe3O4晶粒和非晶FeOOH構(gòu)成；外層由疏松的結(jié)晶 -FeOOH和-FeOOH構(gòu)成。 .圖4-1Evans銹層模型示意圖25材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 大氣腐蝕原理毛細(xì)管凝聚化學(xué)凝聚吸附凝聚O2 O2OH-e M Mn+ 陰極反應(yīng)：O2+ H2O + 4e 4OH 陽極反應(yīng)：Fe Fe2+2e 濕條件： 4Fe2O3 + Fe2+ 2e 3Fe3O4 干條件： 3Fe3O4 + 0.75 O2 4.5 Fe2O3濕/干交替 腐蝕不斷發(fā)展 eH2OH2OH2O26材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件Fe Fe 2+ + 2e3F

15、e 2+ + 2OH- +1/2O2 Fe3O4 +H2O8FeOOH + 3Fe 2+ +2e 3 Fe3O4 + H2O3 Fe3O4 +0.75 O2 + 4.5 H2O 9FeOOH金屬基底氧化物界面微孔內(nèi)氧化物外層大氣腐蝕機理27材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件3.工業(yè)大氣中金屬腐蝕特點 工業(yè)大氣中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加大氣的腐蝕作用，加快金屬的腐蝕速度。 圖4-2示出了拋光鋼片在純凈空氣中，含SO2的空氣及含有固體雜質(zhì)的空氣中腐蝕隨相對濕度增加的試驗結(jié)果。 圖4-2 拋光鋼在不同大氣環(huán)境中腐蝕與相對濕度的關(guān)系A(chǔ)-純凈空氣B-有（NH4）SO4顆粒

16、，無SO2C-僅0.01SO2，沒有顆粒D-（NH4）SO4顆粒+0.01SO2E-煙粒+0.01SO2 1)空氣非常純時，腐蝕速度相當(dāng)小，隨著濕度增加僅有輕微增加。28材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件3.工業(yè)大氣中金屬腐蝕特點 1) 工業(yè)大氣中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加大氣的腐蝕作用，加快金屬的腐蝕速度。 圖4-2示出了拋光鋼片在純凈空氣中，含SO2的空氣及含有固體雜質(zhì)的空氣中腐蝕隨相對濕度增加的試驗結(jié)果。 圖4-2 拋光鋼在不同大氣環(huán)境中腐蝕與相對濕度的關(guān)系A(chǔ)-純凈空氣B-有（NH4）SO4顆粒，無SO2C-僅0.01SO2，沒有顆粒D-（NH4）SO4顆粒

17、+0.01SO2E-煙粒+0.01SO2 2)在污染的空氣中，空氣的相對濕度低于70時，即使是長期暴露，腐蝕速度也是很慢的。但有SO2存在時，當(dāng)相對濕度略高于70時，腐蝕速度急劇增加。29材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件圖4-2 拋光鋼在不同大氣環(huán)境中腐蝕與相對濕度的關(guān)系A(chǔ)-純凈空氣B-有（NH4）SO4顆粒，無SO2C-僅0.01SO2，沒有顆粒D-（NH4）SO4顆粒+0.01SO2E-煙粒+0.01SO2 3)被硫酸銨和煤煙粒子污染的空氣加速金屬腐蝕。 可見：在污染大氣中，低于臨界濕度時，金屬表面無水膜，化學(xué)作用引起腐蝕，腐蝕速度很??；高于臨界濕度時，由于水膜的形成，發(fā)

18、生了電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度急劇增加。 30材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 大氣中SO2對不耐H2SO4腐蝕的金屬，如Fe、Zn、Cd、Ni的影響十分明顯，如圖，碳鋼的腐蝕速度隨大氣中SO2含量呈直線關(guān)系上升。SO2促進(jìn)金屬大氣腐蝕的機制，主要有兩種方式：認(rèn)為部分SO2在空氣中能直接氧化成SO3，SO3溶于水后形成H2SO4。認(rèn)為有一部分SO2吸附在金屬表面上，與Fe作用生成易溶的硫酸亞鐵，F(xiàn)eSO4進(jìn)一步氧化，并由于強烈的水解作用生成了H2SO4，H2SO4再與鐵作用，按這種循環(huán)方式加速腐蝕。 圖4-3 大氣中SO2含量對碳鋼腐蝕的影響31材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中

19、的腐蝕模版課件工業(yè)大氣對腐蝕的影響化學(xué)工業(yè)大氣腐蝕性 內(nèi)陸沙漠地帶大氣腐蝕性沿海工業(yè)城市大氣腐蝕性 內(nèi)地很多倍。溫度/濕度/工業(yè)大氣化學(xué)污染共同作用 SO2的腐蝕作用(酸雨)，使腐蝕不斷發(fā)展： Fe + SO2 + O2 = FeSO4 4FeSO4 + O2 +6H2O = 4FeOOH + 4H2SO4 4H2SO4 + Fe + O2 = 4FeSO4 + 4H2O 若能去除FeSO4， 腐蝕停止發(fā)展32材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件1、大氣相對濕度的影響 金屬腐蝕臨界相對濕度：不同物質(zhì)或同一物質(zhì)的不同表面狀態(tài)，對大氣中水分的吸附能力不同，當(dāng)空氣中相對濕度達(dá)到某一臨界

20、值時，水分在金屬表面形成水膜。從而使腐蝕速度大大上升。如圖所示。該值受大氣雜質(zhì)的影響較大。4影響大氣腐蝕的因素33材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 在含有不同數(shù)量污染物的大氣中，金屬具有一個臨界相對濕度，超過這一臨界相對濕度腐蝕速度就會突然猛增。常用金屬的臨界相對濕度：Fe 65%、Zn 70%、Al 76%、Ni 70%。該濕度與金屬表面狀態(tài)有關(guān)，表面越粗糙、裂縫與小孔越多時，其臨界濕度越低。在含有大量工業(yè)氣體、易吸濕的鹽類、灰塵、能使臨界濕度降低很多。 34材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件2、溫度和溫度差的影響： 溫差影響比溫度影響大，溫差影響著水汽的凝

21、聚，和水膜中氣體和鹽類溶解度。在“干燥空氣封存法”中晝夜溫差不大于7。 3、大氣污染物質(zhì)： 含硫化合物SO2、SO3、H2S、含氮化合物、氯、含碳化合物、灰塵、ZnO粉、NaCl、CaCO3、氮化物粉、煤粉。 氣體中以SO2影響最為嚴(yán)重，主要由石油、煤燃燒生成，鐵與鋅在SO2氣氛中的腐蝕速度和SO2含量呈直線關(guān)系。如下頁圖所示。 SO2加速腐蝕的可能原因： （1）SO2參與陰極去極化作用，溶解度是氧的1300倍。 （2）SO2被吸附在金屬表面生成FeSO4、進(jìn)一步氧化并水解生成硫酸、硫酸又和鐵作用起到自催化作用。 HCl、H2S、NH3對腐蝕起加速作用。 35材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境

22、中的腐蝕模版課件 H2S氣體易在干燥大氣中引起鋼、黃銅、銀的變色，而在潮濕大氣中會加速鋼、鎳、黃銅，特別是鐵和鎂的腐蝕。H2S溶于水中能使水膜酸化，并增加水膜的導(dǎo)電性，使腐蝕加速。NH3極易溶入水膜，增加水膜的pH值，這對鋼鐵有緩蝕作用，可是對有色金屬不利，尤其對銅影響很大。對鋅、鎘也有強烈的腐蝕作用。HCl是一種腐蝕性很強的氣體，溶于水膜中生成鹽酸，對金屬的腐蝕破壞甚大。36材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件1)提高金屬材料的耐蝕性 在碳鋼中加入Cu、P、Cr、Ni及稀土元素可提高耐大氣腐蝕性能2)采用有機和無機涂層及金屬鍍層。例如：雨搭是鍍鋅板。常用方法雨搭鍍鋅板5.防止大

23、氣腐蝕的防蝕方法P88 37材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件3)采用氣相緩蝕劑。（大氣中無法使用，受限制）4)降低大氣濕度 主要用于倉儲金屬制品的保護(hù)。 使用受限制38材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件具體防銹 (1)各種金屬耐大氣腐蝕性能普通碳鋼在潮濕和污染大氣中很容易生銹，須使用油漆涂料之類的覆蓋層進(jìn)行保護(hù)。含銅、磷、鉻、鎳的低合金鋼有良好的耐大氣腐蝕性能。 當(dāng)大氣污染嚴(yán)重時，不含鉬的奧氏體不銹鋼也會產(chǎn)生銹點。有色金屬鋁、銅、鉛、鋅有良好耐大氣腐蝕性能，但當(dāng)存在污染物質(zhì)時，腐蝕速度增大。39材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕部分金屬

24、大氣腐蝕速度（mm/y)大氣腐蝕金屬工業(yè)大氣海洋大氣農(nóng)村大氣鋁銅鉛錫鎳鋅鋅(99.9%) 碳鋼(99.9%)低合金鋼(4Cu,1.1Cr,0.16P) 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 40材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 涂料和金屬鍍層 對于機器設(shè)備和管道的外表面，構(gòu)件和建筑物，最常用的防銹方法是油漆涂料覆蓋層?；ご髿夥栏g涂料包括各色環(huán)氧樹脂漆，各種過氯乙

25、烯漆，各色乙烯漆，有機硅耐熱漆，鋁粉漆，各色聚氨酯漆等。金屬鍍層用得較多的是鋼管和部件鍍鋅、鍍鎘和鍍鉻。 41材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 金屬制品在加工，貯存和運輸中的防銹 降低空氣濕度 (2) 暫時性防銹層 “暫時”并不是指時間短，而是指金屬制品在連續(xù)加工或使用時可以順利地將防銹材料除去。 防銹水 防銹切削液 防銹油和防銹脂 防銹塑料 氣相緩蝕劑(簡記為VPI或VCI) 42材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件大氣腐蝕 幾種防銹油(脂)的 兩種防銹紙的 配方及使用 配方及使用大氣腐蝕名稱配方使用01號氣相防銹紙尿素 30%苯甲酸鈉 20%亞硝酸鈉 30%

26、蒸餾水 160% 涂布量710g/m2用于鋼鐵，發(fā)蘭件，鋁合金的防銹封存9號氣相防銹紙苯并三氮唑 50%烏各托品 33%苯甲酸銨 17%蒸餾水 300%涂布量710g/m2用于鋼鐵,銅及銅合金，鋁合金鍍鋅，鍍隔件 名稱配方使用 903(FZ-4)防銹脂石油磺酸鋇 10%司本80 4.5%工業(yè)凡士林85.5%軸承，工具機械室內(nèi)封存防銹（熱涂型） 特封-24薄層防 銹油苯并三氮唑 0.3%石油磺酸鋇 5%環(huán)烷酸鋅 1%羊毛脂 2%磷酸三丁酯 2%22 號透平油余量 鋼，銅及其合金，鍍鋅層，鍍隔層法蘭件，硅鋼片，鋁等組合件組成的儀器，儀表的庫存及長期封存。662-B防銹油石油磺酸鋇 2%氧化石油脂

27、1%苯甲酸丁酯 1%變壓器油余量精密儀表軸承的防銹封存43材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件交流與討論 海輪更容易被腐蝕，是因為海水中含有較多的氯化鈉等鹽類，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水更強，而在電解質(zhì)溶液中，電化學(xué)腐蝕更易進(jìn)行。4.2金屬在海水中的腐蝕 為什么海輪在海水中比在內(nèi)河更容易被腐蝕？44材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 海水腐蝕海洋面積約362,000,000平方公里，近地球表面積的71。海洋是礦物資源的聚寶盆。人類經(jīng)濟、生活的現(xiàn)代化，對石油的需求日益增多。世界石油資源儲量為10,000億噸，可開采量約3000億噸，其中海底儲量為1300億噸。 通過海底油田

28、地質(zhì)調(diào)查，中國先后發(fā)現(xiàn)了渤海、南黃海、東海、珠江口、北部灣、鶯歌海以及臺灣淺灘等7個大型盆地。其中東海海底蘊藏量之豐富，堪與歐洲的北海油田相媲美。 45材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.2金屬在海水中的腐蝕 近年來海洋開發(fā)受到重視、各種海上運輸工具、各種類型的艦船，海上采油平臺，開采和水下鋪送及儲存設(shè)備等金屬構(gòu)件受到海水和海洋大氣腐蝕的威脅愈來愈嚴(yán)重，所以研究海洋環(huán)境中金屬的腐蝕及其防護(hù)在國民經(jīng)濟中具有重要意義。46材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件海水的組成和性質(zhì) 海水近似看做3%或3.5%的氯化鈉溶液。幾乎含有地殼中所有的自然狀態(tài)的元素。海水的pH值在7

29、.2 8.6，呈微堿性。海水的溫度在 2 35C之間。 海水導(dǎo)電性強 海水中含氧量大，表層海水可以認(rèn)為被氧飽和。隨溫度變化，氧的含量在5 10mg/L范圍。 47材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件1.海水腐蝕特點（1）鹽類及導(dǎo)電率 海水作為腐蝕性介質(zhì)，其特點是含多種鹽類，鹽分中主要是NaCl，海水中含鹽量用鹽度表示。（鹽度是指1000g海水中溶解固體鹽類物質(zhì)的總克數(shù)），海水的平均鹽度為3.5，海水平均電導(dǎo)率為4 Scm-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過河水和雨水的電導(dǎo)率。 48材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（2）溶解氧 海水中溶解氧，是海水腐蝕的重要因素。表4-1 P89列出了

30、氧在海水中的溶解度。由表看出鹽的濃度和溫度愈高，氧的溶解度愈小。表4-1 氧在海水中的溶解度/ 49材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(3)海水的電化學(xué)特點1)多數(shù)金屬，除了特別活潑金屬鎂及其合金外，腐蝕速度由氧擴散過程控制。2)海水中Cl離子濃度高。用增加陽極阻滯方法來減輕海水腐蝕的可能性不大，只有添加合金元素鉬，才能抑制Cl對鈍化膜的破壞作用，改進(jìn)材料在海水中的耐蝕性。3)海水的電導(dǎo)率很高，電阻性阻滯很小，因此在海水中，異種金屬接觸引起的電偶腐蝕有相當(dāng)大的破壞作用。如艦船的青銅螺旋槳則可引起遠(yuǎn)達(dá)數(shù)十米處的鋼船殼體的腐蝕。4)海水中金屬易發(fā)生局部腐蝕破壞。如點蝕，縫隙腐蝕等。

31、50材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件2.影響海水腐蝕的因素(1)鹽類：海水中的鹽類以NaCl為主。鹽的濃度，腐蝕速度，當(dāng)溶鹽濃度超過一定值，由于氧的溶解度降低，使金屬腐蝕速度下降，見圖4-8 P90。(2)pH值：海水一般處于中性，pH值在7.2-8.6之間。深海處pH值略有降低，不利于金屬表面生成保護(hù)性的鹽膜。(3)溶解氧：海水中的溶解氧，腐蝕。(4)溫度：一般認(rèn)為，海水溫度每升高10，化學(xué)反應(yīng)速度提高約10，海水中金屬的腐蝕速度將隨之增加。(5)流速：流速，金屬腐蝕明顯加快。(6)海洋生物：海洋生物在船舶或海上構(gòu)筑物表面附著形成縫隙，容易誘發(fā)縫隙腐蝕。51材料腐蝕與防護(hù)第

32、四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件海洋的腐蝕環(huán)境大致可分為以下幾類：1、海洋大氣區(qū)2、飛濺區(qū)3、海水潮差帶4、海水全浸帶5、海泥帶3、海水的腐蝕速度 與腐蝕環(huán)境的關(guān)系52材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件海洋大氣區(qū)：金屬主要受其表面所沉積鹽類的影響。飛濺區(qū)：處在海洋飛濺帶的材料常被飽和空氣的海水所濕潤，與海洋大氣帶類似，在該區(qū)帶沒有附著生物，但含鹽粒子量及海水干濕交替程度均比海洋大氣帶大。飛濺帶是腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)帶。海水潮差帶：潮差帶的金屬表面也經(jīng)常同充氣的海水接觸，潮汐、海流運動造成金屬表面干濕交替，加劇腐蝕。潮差有海生物附著，對一般鋼鐵結(jié)構(gòu)物來說得到局部保護(hù)，但對不銹鋼等卻因

33、缺氧造成局部腐蝕。海水全浸帶：海面下20m之內(nèi)為表層海水，表層海水中溶解氧近于飽和，這里生物活性強，水溫高。海泥帶：鋼在海泥區(qū)的腐蝕比在海水中緩慢，而且由于氧氣供應(yīng)不足而易極化。 53材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.海水中常用金屬材料的耐蝕性 金屬材料在海水中的耐蝕性差別很大，其中耐蝕性最好的是鈦合金和Ni-Cr合金，而鑄鐵和碳鋼耐蝕性較差。不銹鋼的均勻腐蝕速度雖然很小，但在海水中易產(chǎn)生點蝕。常用金屬材料耐海水腐蝕性能見表4-6 P91。5.防止海水腐蝕的措施防止海水腐蝕主要采取以下措施：(1)研制和應(yīng)用耐海水腐蝕的材料 如鈦、鎳、銅及其合金。(2)陰極保護(hù) 腐蝕最嚴(yán)重處

34、采用護(hù)屏保護(hù)較合理，亦可采用簡易可行的犧牲陽極法。(3)涂層 除應(yīng)用防銹油漆外，還可采用合金包覆。54材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件表4-2常用金屬材料的耐海水腐蝕性能55材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(1)土壤是土粒、水和空氣的混合物。由于水中溶有各種鹽類，故土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)，金屬在土壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。 (2)土壤是多相結(jié)構(gòu)，含有多種無機和有機物質(zhì)，這些物質(zhì)的種類和含量既影響土壤的酸堿性，又影響土壤的導(dǎo)電性。土壤是不均勻的，長距離地下管道和大尺寸地下設(shè)施，其各個部位接觸的土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化大。還有大量微生物，對金屬腐蝕起加速作用。 土壤

35、的腐蝕性4.3金屬在土壤中的腐蝕56材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(3) 影響土壤腐蝕性的主要因素 含水量既影響土壤導(dǎo)電性又影響含氧量。氧的含量對金屬的土壤腐蝕有很大影響。土壤愈干燥，含鹽量愈少，土壤電阻率愈大；土壤愈潮濕，含鹽量愈多，土壤電阻率就愈小，隨電阻率減小，土壤腐蝕性增強。 pH值愈低，土壤腐蝕性愈強。 57材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件極強強中弱極弱土壤電阻率(m) 100土壤含鹽量(%)0.750.75-0.10.1-0.050.05-0.010.01土壤含水量(%)12-2512-1010-77-340土壤 PH 值8.5電解失重(g/2

36、4hr)66-33-22-15020-503520-305020-50 10-207-10 10020-100 10-205-10 6045-6020-45100 50-10020-5020電阻率( m)判斷土壤腐蝕性59材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(1)陰極過程 主要是氧分子還原反應(yīng)。土壤的結(jié)構(gòu)和濕度(透氣性)決定了氧的輸送速度，從而決定了陰極反應(yīng)速度。 (2)陽極過程 在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘結(jié)在一起，形成一種緊密層，使陽極過程受到阻礙，對金屬起到保護(hù)作用。 土壤腐蝕的特點60材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(3)控制特征對微電池腐蝕，a

37、) 在干燥疏松土壤中，氧易透過，陰極反應(yīng)易進(jìn)行，而鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，陽極反應(yīng)阻力大，故腐蝕屬于陽極極化控制。b) 在大多數(shù)土壤中，氧的輸送比較困難，陰極反應(yīng)阻力大，腐蝕屬陰極極化控制 。對大電池腐蝕，如果陰極區(qū)與陽極區(qū)距離較遠(yuǎn)，歐姆電阻有重要作用，腐蝕過程屬于陰極極化和歐姆電阻混合控制。 61材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 I E(I)ca(II) I EcaIRlc(III) I Ea（I）大多數(shù)土壤中微電池腐蝕（陰極控制）；（II）疏松干燥土壤中微電池腐蝕（陽極控制）；（III）長距離大電池腐蝕（陰極和歐姆電阻控制）；根據(jù)ToMamoB，引自 P372 BACK62材料腐蝕

38、與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（1）全面腐蝕 對于小金屬制品，主要是全面腐蝕。對于大型設(shè)備，長距離管道，以大電池造成的局部腐蝕為主。 （2）氧濃差電池腐蝕 富氧區(qū)和貧氧區(qū)接觸的金屬部分組成氧濃差電池，富氧區(qū)接觸的金屬表面為陰極；貧氧區(qū)接觸的金屬表面為陽極。 土壤腐蝕的幾種常見形式63材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件富氧區(qū)陽極極化曲線較陡，Pa較大，因而貧氧區(qū)腐蝕電流較大。粘土 (貧氧區(qū))砂土(富氧區(qū))陰極陽極埋地鋼管地面 土壤中構(gòu)成氧濃差電池的一種情況氧濃差電池腐蝕(鋼鐵)ELog i64材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（3）雜散電流腐蝕雜散電流

39、是指直流電源設(shè)備漏電進(jìn)入土壤產(chǎn)生的電流，對地下管道、貯罐、電纜等金屬設(shè)施，造成嚴(yán)重的腐蝕破壞。雜散電流流出的部位成為腐蝕電池的陽極區(qū)，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子進(jìn)入土壤 。腐蝕掉的金屬量和流過的雜散電流的電量成正比 ，按法拉弟電解定律進(jìn)行估算。 65材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件電車軌道漏出的雜散電流對土壤中鋼鐵管道的腐蝕作用圖根據(jù)Akumob引自金屬腐蝕理論及其研究方法P133軌道架空線電車電流流出陽極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕） 陰極區(qū)域土壤鋼管66材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 (4)細(xì)菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)有的細(xì)菌的生命活動的代謝產(chǎn)物具有很強的腐蝕性。

40、有的細(xì)菌的生命活動能促進(jìn)金屬腐蝕的陰極反應(yīng)，影響電極反應(yīng)動力學(xué)過程。 有的細(xì)菌活動改變了金屬周圍的環(huán)境條件，如氧濃度，鹽濃度，pH值，增加土壤的不均勻性。 有的細(xì)菌活動能破壞金屬表面保護(hù)性覆蓋層的穩(wěn)定性，或使緩蝕劑分解失效。 67材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件土壤腐蝕中常見的細(xì)菌硫氧化菌 ：與腐蝕有關(guān)的硫氧化菌主要是硫桿菌屬的細(xì)菌，包括氧化硫桿菌，排硫桿菌和水泥崩解硫桿菌。它們屬于喜氧性細(xì)菌，在有氧的條件下才能生存。 硫酸鹽還原菌(SRB)： 屬厭氧性細(xì)菌，在缺氧條件下才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蝕過程是很難進(jìn)行。 68材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件

41、總反應(yīng)：4Fe+SO42+4H2O FeS+3Fe(OH)2+2OH硫酸鹽還原菌腐蝕圖解根據(jù) sharpley . 轉(zhuǎn)引自Corrosinon InhibitorsP2298H2O 8OH+8H+ 8H+6OH+2OHSO42- S2+4O8H+4O 4H2OFeSFe2+3Fe2+3Fe(OH)6OHS2硫酸鹽還原菌69材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（1）減小土壤的腐蝕性 加強排水，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以在鋼管周圍填充石灰石碎塊。在埋置管道時用腐蝕性較小的土壤回填 。（2）覆蓋層保護(hù) 石油瀝青層有良好的防水性和耐蝕性。氧煤焦瀝青耐蝕性很好，但毒性大 。塑料粘結(jié)

42、帶適宜長距離管道的現(xiàn)場機械化施工，但費用較高。 埋地鋼鐵管道的保護(hù)70材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（3）陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合是保護(hù)地下鋼鐵管道最經(jīng)濟有效的方法。地下管道的陰極保護(hù)可采用犧牲陽極保護(hù)法，也可以采用外加電流保護(hù)法。 外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)對其他地下管道(以及其他設(shè)施)的干擾雜散電流腐蝕。71材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件(c)電流通過絕緣法蘭外的土壤或管道內(nèi)的電解液流通絕緣法蘭未保護(hù)管段被保護(hù)管段(a)未保護(hù)管道近陽極并與被保護(hù)管道交叉未保護(hù)管道被保護(hù)管道陽極電源(b)兩條交叉的管道分別靠近陽極和被保護(hù)設(shè)備電源被保護(hù)貯罐陽極

43、未保護(hù)管道未保護(hù)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散電流對其他設(shè)備的干攏腐蝕72材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件控制雜散電流的方法(1) 直流電源要加強絕緣，不使電流流入土壤。 (2) 改善管道絕緣質(zhì)量。 (3) 將受干擾的管道與被保護(hù)管道連接起來，共同保 護(hù)。 (4) 在多管道地區(qū)，最好采用多個陽極站，每個站的保護(hù)電流較小，以縮小保護(hù)電流范圍。 (5) 采用深井陽極。(6) 采取排流措施 73材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件4.4金屬在工業(yè)環(huán)境中的腐蝕1.金屬在酸溶液中的腐蝕 酸溶液的腐蝕性一方面與酸的強弱，即氫離子的濃度有關(guān)，同時也與酸的陰離子的氧化能力有關(guān)。（1

44、）金屬在硫酸中的腐蝕 高濃度的H2SO4是一種強氧化劑，它能使具有鈍化能力的金屬進(jìn)入鈍態(tài)，低濃度的H2SO4則沒有氧化能力，其腐蝕性很強。 74材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 工業(yè)上用耐硫酸材料一般采用價廉的碳鋼和鉛及鉛合金，圖4-6、圖4-7 P94分別顯示出鐵、鉛的腐蝕速度與硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系。 圖4-7鉛的腐蝕速度與硫酸濃度的關(guān)系 1- 50，2-沸騰 圖4-6鐵的溶解速度與硫酸濃度的關(guān)系 可見H2SO4濃度70時，采用鋼鐵材料，不腐蝕； H2SO4濃度70時，采用鉛制設(shè)備，不腐蝕。75材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（2）金屬在鹽酸中的腐蝕 鹽酸是

45、強酸之一。鹽酸中的氯離子具有極強的活性，鈍化膜會受到破壞而發(fā)生點蝕。 金屬的腐蝕速度隨鹽酸濃度而增加，如圖4-8、4-9 P95所示。 圖4-9各種金屬的腐蝕速度與鹽酸濃度的關(guān)系圖4-8鈍鐵及碳鋼腐蝕速度與鹽酸濃度的關(guān)系76材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件（3）金屬在硝酸中的腐蝕 硝酸是一種氧化性的強酸。幾種金屬(合金)在硝酸中的腐蝕特點如下： 1)碳鋼 碳鋼在各種濃度硝酸中的腐蝕行為見圖4-10 P97。圖4-10低碳鋼的腐蝕速度與硝酸濃度的關(guān)系(25) 當(dāng)w(HNO3)/30，v隨酸濃度而；當(dāng)w(HNO3)/約在30附近時，v達(dá)到最大；當(dāng)w(HNO3)/30，v迅速下降；當(dāng)w(HNO3)/達(dá)到50，v最小，說明鋼鈍化了；當(dāng)w(HNO3)/80，v再次急劇，鋼過鈍化溶解。所以碳鋼適用于HNO3濃度在3080(質(zhì)量分?jǐn)?shù))范圍內(nèi)。由圖可知:77材料腐蝕與防護(hù)第四章金屬在各種環(huán)境中的腐蝕模版課件 2)不銹鋼 不銹鋼對硝酸表