緒論化工腐蝕與防護

化工腐蝕與防護緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!緒論緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!節(jié)腐蝕的定義廣義的腐蝕指材料與環(huán)境間發(fā)生的化學或電化學相互作用而導致材料功能受到損傷的現(xiàn)象。狹義的腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理-化學相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導致金屬，環(huán)境及其構(gòu)成系功能受到損傷的現(xiàn)象。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!教材中關(guān)于腐蝕的定義是：材料（通常是指金屬）或材料的性質(zhì)由于他所處的環(huán)境的反應而惡化變質(zhì)。一、材料：金屬、非金屬。二、環(huán)境：介質(zhì)、溫度、流速、壓力。三、反應：反應的種類及過程。金屬材料主要是發(fā)生化學或電化學反應，非金屬材料與環(huán)境發(fā)生溶脹、溶解、老化等反應。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!第二節(jié)腐蝕與防護的重要性腐蝕造成了對自然資源的極大浪費。因腐蝕而造成的間接損失往往比直接損失更大，甚至難以估計。這些損失包括因腐蝕引起的停工停產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量下降，大量有用有毒物質(zhì)的泄漏、爆炸，以及大規(guī)模的環(huán)境污染等。一些腐蝕破壞事故還造成了人員傷亡，直接威脅著人民群眾的生命安全?！w論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!金屬腐蝕研究的發(fā)展早在公元前3世紀,中國已采用金汞齊鎏金術(shù)在金屬表面鍍金以增加美觀并可防腐蝕。在秦始皇陵墓中發(fā)掘出來的箭鏃有的迄今仍毫無銹蝕，在這些箭鏃（zu）表面上有一層致密的黑色氧化層，其中含鉻2％左右,而青銅基體本身并不含鉻。這一現(xiàn)象尚待研究。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!鎏金:古代金屬工藝裝飾技法之一。近代稱“火鍍金”。這種技術(shù)在春秋戰(zhàn)國時已經(jīng)出現(xiàn)。漢代稱“金涂”或“黃涂”。鎏金是將金和水銀合成金汞齊，涂在銅器表面，然后加熱使水銀蒸發(fā)，金就附著在器面不脫。關(guān)于金汞齊的記載，最初見于東漢煉丹家魏伯陽的《周易參同契》。而關(guān)于鎏金技術(shù)的記載，最早見于梁代?！侗静菥V目?水銀條》引梁代陶弘景的話說：水銀“能消化金銀使成泥，人以鍍物是也?！边@個記載比鎏金器物的出現(xiàn)晚了約八個世紀。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!越王勾踐劍

這把青銅寶劍穿越了兩千多年的歷史長河，但劍身絲毫不見銹斑。它千年不銹的原因是什么呢？

湖北省博物館、省考古所研究員后德俊撰文認為，該劍出土時并不是絕對沒有生銹，只是其銹蝕的程度十分輕微，人們難以看出。其次，出土至今還不足40年，該劍的表面已經(jīng)不如出土時明亮，說明在目前這樣好的保管條件下，銹蝕的進程也是難以絕對阻止的。越王勾踐劍主要成分為銅，出土的墓室曾經(jīng)長期被地下水浸泡，劍完全隔絕氧氣是其不銹的主要原因。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!第四節(jié)金屬腐蝕過程的本質(zhì)金屬在腐蝕過程中所發(fā)生的化學變化，從根本上來說就是金屬單質(zhì)被氧化形成化合物。礦石的本質(zhì)——金屬化合物。金屬的腐蝕過程——金屬回復到其自然狀態(tài)——礦石的過程。金屬腐蝕的原因：金屬自發(fā)地轉(zhuǎn)化為低能量狀態(tài)。金：自然界中一以單質(zhì)存在，不易被腐蝕。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!化學腐蝕：指金屬和非電解質(zhì)發(fā)生化學作用而引起的破壞。反應特點是只有氧化還原反應，無電流產(chǎn)生。屬干腐蝕，速率較慢。電化學腐蝕：指金屬和電解質(zhì)溶液因發(fā)生電化學作用而產(chǎn)生的破壞，反應過程包括陽極反應和陰極反應兩個過程，腐蝕過程中有電流流動（電子和離子的運動）一、按照腐蝕反應的機理分類緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!

同一塊金屬，不與其他金屬相接觸，單獨置于電解質(zhì)溶液中也會產(chǎn)生腐蝕電池。例如，工業(yè)鋅中含有少量雜質(zhì)（如雜質(zhì)Fe以FeZn7的形式存在）,雜質(zhì)的電位較鋅的電位高。此時，鋅為陽極，雜質(zhì)為陰極，于是形成腐蝕電池（圖2）。結(jié)果鋅遭受腐蝕，氫則成為氣泡在雜質(zhì)（陰極）表面上逸出。金屬在電解質(zhì)溶液中于其表面上形成的這種微小的原電池稱為腐蝕微電池。引起這類微電池的原因是化學成分、金屬組織結(jié)構(gòu)、金屬表面膜和金屬物理狀態(tài)的不均勻性等。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2、大氣腐蝕：大氣腐蝕是在大氣環(huán)境下的化學或電化學反應引起的金屬材料腐蝕。參與大氣腐蝕過程的主要是氧和水分、其次是二氧化碳。但是當今全球大氣中還含有象二氧化硫、硫化氫、氯氣等腐蝕性的氣體，這些氣體的存在加劇了對金屬的腐蝕。二、按照腐蝕環(huán)境分類緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!4、土壤腐蝕：金屬在土壤中的腐蝕是金屬嚴重腐蝕問題之一。埋設在地下的各種金屬構(gòu)件，如埋設在地下輸油、氣、水管線及電纜在土壤作用下常發(fā)生腐蝕。研究土壤腐蝕的規(guī)律，尋找有效的防腐蝕途徑具有很重要的意義。二、按照腐蝕環(huán)境分類緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!應力腐蝕材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應力（包括外加載荷、熱應力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應力，以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應力等）下，所出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象，稱為應力腐蝕開裂。應力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產(chǎn)生細長的裂縫，且裂縫擴展很快，能在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重的破壞。應力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高，可達50%。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2008年2月26日，火箭對戰(zhàn)公牛前一天，球隊如同往常一樣進行了訓練，隊醫(yī)進行著常規(guī)性檢查。然而就是這一天，在毫無征兆的情況下，姚明被查出左腳腳踝應力性骨折?！伴L期、反復、輕微的直接或間接外力集中作用在骨骼的某一點上，受到反復力的刺激可出現(xiàn)應力性骨折（stressfracture），又稱疲勞骨折。應力性骨折經(jīng)常是在長距離行軍或長跑運動后發(fā)生，部位多是在承受身體重量和一些經(jīng)常受肌肉力量反復作用于其上的骨骼，例如：第2跖骨及腓骨下1／3處，另外，腰椎、肋骨。

緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!應力腐蝕應力腐蝕過程一般可分為三個階段。階段為孕育期，在這一階段內(nèi)，因腐蝕過程局部化和拉應力作用的結(jié)果，使裂紋生核；第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時期，當裂紋生核后，在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應力的共同作用下，裂紋擴展；第三階段中，由于拉應力的局部集中，裂紋急劇生長導致零件的破壞。在發(fā)生應力腐蝕破裂時，并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕，甚至腐蝕產(chǎn)物極少，有時肉眼也難以發(fā)現(xiàn)，因此，應力腐蝕是一種非常危險的破壞。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!點蝕點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小，一般情況下，點蝕的深度要比其直徑大的多。點蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護膜的金屬上。由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性，當介質(zhì)中含有某些活性陰離子（如Cl－）時，這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點上，從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時，金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因為在金屬表面缺陷處易漏出機體金屬，使其呈活化狀態(tài)，而鈍化膜處仍為鈍態(tài)，這樣就形成了活性—鈍性腐蝕電池，由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，所以腐蝕往深處發(fā)展，金屬表面很快就被腐蝕成小孔，這種現(xiàn)象被稱為點蝕。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!縫隙腐蝕許多金屬構(gòu)件是由螺釘、鉚、焊等方式連接的，在這些連接件或焊接接頭缺陷處可能出現(xiàn)狹窄的縫隙，其縫寬（一般在0.025~0.1mm）足以使電解質(zhì)溶液進入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強烈的腐蝕，這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!腐蝕的危害首先在于腐蝕造成了巨大的經(jīng)濟損失.這種損失可分為直接損失和間接損失.直接損失包括材料的損耗、設備的失效、能源的消耗,以及為防止腐蝕所采取的涂層保護、電化學保護、選用耐蝕材料等的費用.由于腐蝕,使大量有用材料變?yōu)閺U料,估計全世界每年因腐蝕報廢的鋼鐵設備約為其年產(chǎn)量的30%,造成地球上的有限資源日益枯竭.全世界每90s就有1t鋼被腐蝕成鐵銹,而煉制1t鋼所需的能源可供一個家庭使用3個月。第二節(jié)腐蝕與防護的重要性緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!第三節(jié)腐蝕與防護學科的內(nèi)容和任務一、內(nèi)容：是一門綜合性很強的邊緣學科。古老又年輕。二、任務：研究結(jié)構(gòu)材料的腐蝕過程和腐蝕控制機理，采取適當措施延長結(jié)構(gòu)材料的使用壽命，正確地選用材料及采取適當?shù)姆栏胧?。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!所謂汞齊就是汞與一種或幾種其他金屬所形成的合金，那金汞齊顧名思義就是汞與金化合所形成的合金。起先金汞齊被用在鐵器的鍍金方面，后來經(jīng)過多方面的研究，發(fā)現(xiàn)形成汞齊后的汞是無毒的，便開始用作補牙材料。所以說金汞齊用于填鑲牙齒,這對身體是無害的。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!1830～1840年間英國法拉第(Μ.Faraday)確立了陽極溶解的金屬量與所通過電量的關(guān)系，提出了關(guān)于鐵的鈍化膜生長和金屬溶解過程的電化學本質(zhì)的假設。后來又有人在鋅溶解于硫酸的研究中，明確地提出了微電池理論。這些研究對電化學腐蝕理論的發(fā)展都極為重要。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!第五節(jié)腐蝕的類型1、大氣腐蝕2、水和蒸汽腐蝕3、土壤腐蝕4、化學介質(zhì)（酸、堿、鹽腐蝕）1、化學腐蝕2、電化學腐蝕按照腐蝕反應的機理分類按照腐蝕的環(huán)境分類1、全面腐蝕2、局部腐蝕①應力腐蝕破裂②點蝕（小孔腐蝕）③晶間腐蝕④電偶腐蝕⑤縫隙腐蝕按照腐蝕形態(tài)分類緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!電化學腐蝕

如果我們把銅和鋅兩塊金屬直接接觸在一起并浸入電解質(zhì)溶液中(如硫酸中)，將發(fā)生類同原電池的變化(圖1)。此時，鋅和銅可視為電池的兩極，鋅為陽極，所失的電子流到與鋅相連接的銅（陰極）并在其表面上為溶液中的H+離子所接受,于是鋅不斷地變成Zn2+離子轉(zhuǎn)入溶液中去而遭受腐蝕。這種原電池叫做腐蝕原電池或腐蝕電池。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!二、按照腐蝕環(huán)境分類1、化學介質(zhì)腐蝕：化學介質(zhì)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。其反應歷程的特點為在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物，即氧化還原反應是在反應粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個反應點上完成的。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!3、海水腐蝕：海水是自然界中數(shù)量最大且具有很強腐蝕性的天然電解質(zhì)，常用的金屬和合金大多受海水和海洋大氣的腐蝕。因此研究海水腐蝕的規(guī)律，探討防腐蝕的措施就顯得尤為重要。二、按照腐蝕環(huán)境分類緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!三、按照腐蝕的形態(tài)分類全面腐蝕：腐蝕分布在整個金屬表面上，可以是均勻的，也可以是不均勻的。局部腐蝕：腐蝕主要集中在金屬表面某些極小的區(qū)域，由于這種腐蝕分布、深度很不均勻，常在整個設備較好的情況下，發(fā)生局部穿孔或破裂而引起嚴重事故。如應力腐蝕、點蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕等。雖然重量損失比均勻腐蝕小，但因可導致金屬結(jié)構(gòu)的不緊密或穿漏現(xiàn)象，故其危險性較大。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!應力當材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變就稱為應變（Strain）。材料發(fā)生形變時內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．應力是反映物體一點處受力程度的力學量。在外力作用下物體內(nèi)部產(chǎn)生分布內(nèi)力應力即單位面積上的內(nèi)力。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!應力腐蝕應力腐蝕的產(chǎn)生有兩個基本條件：一是材料對介質(zhì)具有一定的應力腐蝕開裂敏感性；二是存在足夠高的拉應力。導致應力腐蝕開裂的應力可以來自工作應力，也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應力。據(jù)統(tǒng)計，在應力腐蝕開裂事故中，由殘余應力所引起的占80%以上，而由工作應力引起的則不足20%。緒論化工腐蝕與防護共33頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機械強度。而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學性能惡化,不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合金中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學工廠的一個重大問題。