海洋腐蝕與防護5

,.第一章1、什么叫做腐蝕？腐蝕是金屬與環(huán)境間的物理化學相互作用，其結果使金屬的性能發(fā)生變化，并常感謝閱讀可導致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術體系的功能受到損傷。精品文檔放心下載2、腐蝕的各種保護方法及分類？腐蝕依據(jù)環(huán)境介質可分為：⑴自然環(huán)境腐蝕 ⑵工業(yè)環(huán)境腐蝕依據(jù)受腐蝕材料的類型劃分：⑴金屬腐蝕 ⑵非金屬材料腐蝕根據(jù)腐蝕的形態(tài)可分為：⑴均勻（全面）腐蝕⑵局部腐蝕：孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕破壞、腐蝕疲勞、氫腐蝕破謝謝閱讀壞、選擇腐蝕、磨損腐蝕、脫層腐蝕根據(jù)腐蝕的作用原理可分為：⑴電化學腐蝕（介質不同分類：大氣腐蝕、土壤腐蝕、電解質溶液腐蝕）謝謝閱讀⑵化學腐蝕（介質不同分類：氣體腐蝕、非電解質溶液腐蝕）感謝閱讀另一種分類：1)干腐蝕：在干氣體（通常是在高溫）或非水溶液中的腐蝕（化學腐蝕）精品文檔放心下載2)濕腐蝕：在水溶液中的腐蝕（典型電化學腐蝕）依據(jù)腐蝕的形態(tài)可分為：⑴普遍性腐蝕 ⑵局部腐蝕 ⑶應力腐蝕開裂（斷裂）海洋防腐的各種措施：,.（1）應針對具體使用工礦和環(huán)境條件合理選用相對耐腐蝕的結構材料。精品文檔放心下載（2）根據(jù)防腐蝕設計的要求可選擇有機涂層、無機涂層、化學轉化膜等非金屬感謝閱讀涂層，電鍍、化學鍍、熱浸鍍、噴鍍、擴散鍍等金屬鍍層以及離子注入和金屬、謝謝閱讀非金屬襯里等涂鍍層和表面改性技術。（3）通過干燥除濕、脫氣、脫鹽等措施除去環(huán)境介質中的腐蝕組分，或者向環(huán)謝謝閱讀境介質中添加有機、無機類緩蝕劑等環(huán)境（介質）處理。（4）可根據(jù)環(huán)境介質和工礦要求采用外加電流陰極保護技術、犧牲陽極的陰極感謝閱讀保護技術或電化學陽極保護技術等電化學保護。（5）防腐蝕結構設計、防腐蝕強度設計、防腐蝕方法選擇、耐蝕材料選擇以及感謝閱讀符合防腐蝕要求的制造工藝確定等防腐蝕設計。3、金屬腐蝕速度評定？（重點）式中：VL-深度腐蝕速度，mm/a；Vˉ-質量損失表示的速度，g/m2·h；ρ-金屬的密度，g/cm3。按深度表示腐蝕速度的單位還有mm/y(或mm/a)、英寸/年(ipy)、密爾/年謝謝閱讀(mpy)。根據(jù)金屬的密度ρ(g.cm3)，由以重量變化表示的腐蝕速率可以換算成年浸蝕謝謝閱讀深度：mm/a×2.74×ρ(g.cm3)=gmd gmd×0.365/ρ(g/cm3)=mm/a謝謝閱讀,.單位簡略號折算mm/a的系數(shù)g/(m2.h)gmh×8.76/ρg/(m2.d)gmd×0.365/ρmg/(m2.d)mmd×0.000365/ρ單位簡略號折算mm/a的系數(shù)g/(cm2.h)×87600/ρmg/(dm2.d)mdd×0.0365/ρg/(dm2.d)gdd×36.5/ρ電流密度若電流強度為I，通過時間為t，則通過的電量Q為It，陽極所溶解的金屬量△精品文檔放心下載應為mQFAnwIFtAnwIFtN感謝閱讀式中：Aw一金屬原子質量；一價數(shù)，由腐蝕反應釋放的電子個數(shù)；F一法拉第常數(shù)，即F=96500A.s/mol電子，或26.81A.h/mol；感謝閱讀Q=I×t，即電量＝電流強度×時間，A.s；N=A/n一金屬相對原子質量。如果金屬是鐵(Fe)，則n=2，A=55.85g，ρ=7.8g.cm3。感謝閱讀腐蝕速度V失與腐蝕電流密度icorr間的關系感謝閱讀V＝mIA3600A.iww失StSnFnFcorr（g/m2·h）,.可見腐蝕速度與腐蝕電流成正比所有金屬(鋼)的電流、質量損失和侵蝕速率之間的換算所有金屬鋼mA/cmMm/ampygmdmA/cmMm/ampygmd2121mA/cm13.28A/nρ129A/nρ8.95A/n111.64562492wwwmm/a0.306nρ/A0.0863139.421.6139.42.74ρ1wMpy0.00777ρ/nA0.025410.0694ρ0.002190.025410.547wgmd0.112n/wA0.365/ρ14.4/ρ10.004010.04631.831第二章1、電化學反應neRedk（化學反應式）式中：“Red”代表還原劑（電子授予者）；“Ok”代表氧化劑（電子接受者）；“n”是參與反應的的電子（e-）數(shù)。式中的氧化劑和還原劑通常被稱為氧化還原對，其反應稱之為氧化還原反感謝閱讀應。當電流沿一個方向或相反方向通過電極表面時，便產(chǎn)生某種電化學反應，該反應被稱之為電極反應。謝謝閱讀在陽極發(fā)生的電極反應為陽極反應，恒為氧化反應，反之，陰極反應恒為還謝謝閱讀原反應。在無氧時析氫，有氧時還原氧氣生成氫氧根按照電化學定義規(guī)定，電極電位較低的電極稱為負極；電極電位較高的電極精品文檔放心下載稱為正極。,.發(fā)生氧化反應的電極稱為陽極（陽極金屬溶解）；發(fā)生還原反應的電極稱為精品文檔放心下載陰極?？客饨与娫垂┙o電流的電化學電池被稱之為電解電池，本身能產(chǎn)生電流的電謝謝閱讀化學電池被稱之為原電池。2、原電池所謂原電池是自身能產(chǎn)生電流的電化學電池，即將化學能轉變成電能的裝置精品文檔放心下載稱為原電池，它利用氧化還原反應產(chǎn)生電流。3、自由能與腐蝕電池G=QE=-nFE式中：ΔG一電化學反應系統(tǒng)自由能值，J/mol；Q一1克離子的腐蝕產(chǎn)物金屬離子所攜帶的電荷的電量；謝謝閱讀一驅動電壓，v；一參加反應的電子數(shù)；一法拉第常數(shù)，96500C/mol。在標準條件下，電池反應的標準自由能ΔG0與電池的標準電位差E0直接相關。感謝閱讀用代數(shù)方法通過電極電位得到電池的電動勢EE Ecathode anode在丹尼爾腐蝕電池中，銅（得到電子）的標準電位為0.337伏；鋅（失去電子）的腐蝕電位為-0.763伏；感謝閱讀EE E =0.337-（-0.763）=1.11v精品文檔放心下載cathode anode,.腐蝕電池的定義：只能導致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池。感謝閱讀過程：（1）陽極過程：金屬溶解，以離子形式進入溶液，并把等量電子留在金屬上；感謝閱讀（2）電子轉移過程：電子通過電路從陽極轉移到陰極；（3）陰極過程：溶液中的氧化劑接受從陽極流過來的電子后本身被還原。精品文檔放心下載★腐蝕電池的種類和特點：種類：(1)宏觀腐蝕電池大電池（宏觀腐蝕電池）：指陽極區(qū)和陽極區(qū)的尺寸較大，區(qū)分明顯，肉眼可辯。感謝閱讀大電池的腐蝕形態(tài)是局部腐蝕，腐蝕破壞主要集中在陽極區(qū)。謝謝閱讀①以金屬接觸腐蝕②濃差電池③溫差腐蝕電池⑵微觀腐蝕電池微電池（微觀腐蝕電池）：指陽極區(qū)和陰極區(qū)尺寸小，肉眼不可分辨。精品文檔放心下載如果微電池的陰、陽極位置不斷變化，腐蝕形態(tài)是全面腐蝕；如果陰、陽極位謝謝閱讀置固定不變，腐蝕形態(tài)是局部腐蝕。①金屬化學成分不均勻引起的微電池②金屬組織的不均勻引起的微電池③金屬表面的物理狀態(tài)不均勻引起的微電池④金屬表面膜不完整引起的微電池,.腐蝕電池的特點：（1）腐蝕電池的陽極反應是金屬的氧化反應，結果造成金屬材料的破壞。謝謝閱讀（2）腐蝕電池中的反應是以最大限度的不可逆方式進行。謝謝閱讀（3）腐蝕電池的陰、陽極短路（即短路的原電池），電池產(chǎn)生的電流全部消耗在謝謝閱讀內部，轉變?yōu)闊幔粚ν庾龉?。影響因素：?）微觀腐蝕電池-金屬方面?成分不均勻?組織結構不均勻?表面狀態(tài)不均勻?應力和形變不均勻?熱處理差異（2）宏觀腐蝕電池-環(huán)境方面?金屬離子濃度差異?氧含量差異?溫度差異（3）亞微觀腐蝕電池-電極表面十分微小4、電極電位（P15）金屬和溶液兩相之間的電位差叫做電極系統(tǒng)的電極電位，簡稱電位，記為E。精品文檔放心下載電極電位的相對值是可以進行測量的△E=E待測-E參考5、平衡電極電位和非平衡電極電位（平衡電極電位可用Nernst公式計算）謝謝閱讀,.處于熱力學平衡狀態(tài)的電極體系（可逆電極），由于氧化反應和還原反應速謝謝閱讀度相等，電荷交換和物質交換都處于動態(tài)平衡之中，因而凈反應速度為零，電極精品文檔放心下載上沒有電流流過，即外電流等于零。這時的電極電位就是平衡電極電位。感謝閱讀E(EE)RTlogkcathodeanodenF（注意此處要多一個系數(shù)2.3）R一表示氣體常數(shù)，8.314J/(K·mol)；一表示絕對溫度(=℃+273.16℃)；一表示參加反應的電子數(shù)；一表示法拉第常數(shù)，96500C/mol；一表示反應的平衡常數(shù)。lLmM...qQrR...精品文檔放心下載aqarK Q RaiamL M式中：aM、aL、aQ、aR一分別表示物質M、L、Q、R校正后的壓力或濃度值，感謝閱讀稱為活度?；疃萢L表示L溶解物質等于每千克水中溶解的摩爾數(shù)(重量摩爾濃度)乘以叫做精品文檔放心下載活度系數(shù)的修正因子γ。即,.ai=γi[i](mol/l)式中：[i]一表示物質i的摩爾濃度；γi一表示物質i的和活度系數(shù)。假如L是氣體，它的活度等于它的逸度，常壓時近似地等于以大氣壓為單位的氣精品文檔放心下載體壓力。對氣體：aj=Pj/Po (mol/L)氣體濃度：Cj=ajAw (g/L)式中：Pj一表示氣體分壓，Po=1atm=101KPa；精品文檔放心下載Aw一表示原子量(g/mol)。純固體的活度被人為地規(guī)定為1。同樣，對于像水這樣在反應中濃度始終保持恒謝謝閱讀定的物質，其活度也假設為1。6、標準電極電位標淮電極電位是指參加電極反應的物質部處于標準狀態(tài)，即25℃，離子濃謝謝閱讀度為1，分壓為1×105pa時測得的電勢(氫電極為參比電極)：標準電極電位用E0（E-E）0.0592logK表示，可用奈恩斯特公式計算?！镏Z斯n特公式7、自由能（P20例題）反應自由能變化值△GG=（=） （-）iiii生成物ii反應物iii,.i式中： 一為化學反應式各物質的系數(shù)，規(guī)定反應物系數(shù)取負值，生成物系數(shù)精品文檔放心下載取正值；i一相應物質在給定體系中的化學位?！鱃<0自發(fā)進行；△G＝0平衡狀態(tài)；△G>0非自發(fā)過程。8、平衡電位和標準電位（P22例題）E<E則電位為E的金屬自發(fā)進行腐蝕anodecathodeanodeE=E平衡狀態(tài)anodecathodeEanode>E則電位為E的金屬不會自發(fā)進行腐蝕cathodeanode腐蝕判斷依據(jù)：⑴用系統(tǒng)的標準電極電位作為判據(jù)（2）使用金屬在非標準狀態(tài)下和非平衡狀態(tài)下電極電位作為腐蝕傾向判據(jù)謝謝閱讀例3金屬在同空氣接觸的中性介質（PH=7）時，依靠氧化還原（去極化）反應謝謝閱讀pO2,.進行腐蝕，試確定金屬可能發(fā)生腐蝕的可逆電位邊界（介質溫度25℃，空氣中精品文檔放心下載氧分壓 =21278.25Pa）O 2HO4e4OH2 2EE0.0592/4(a)4)0pa2OH-O2 H2O(107)40.4010.0592/4log21278.25/1013250.805V精品文檔放心下載所以只有在中性溶液中的可逆電位比0.805V更小的金屬才有可能在25℃精品文檔放心下載的中性溶液中依靠氧放電的去極化作用維持電化學腐蝕過程。謝謝閱讀9、水的電位-pH圖在25℃，P0=1atm大氣壓的標準條件下的析氫反應:精品文檔放心下載2H2eH2EE0H H

H2

0.0592n

log[K]

E0H

H2

0.0592(log（pn

）-2logaH2

H+

)pHlogaEH=-0.0592pHH對水溶液中的氧氣可發(fā)生析氧反應：O4H4e2HO22EE00.0592log[K]1.2290.0592pHO2O21,.)EHS(V,E0.80-0.8-1.6

Fe3 ④b③在1atm下，水的熱力Fe2學穩(wěn)定區(qū)域②a析氫且堿性化①Fe免蝕0 4

FeO24析氧且酸性化FeO2 3⑤⑦FeO⑨34⑥HFe ⑧28 12 pH,.高于b線，發(fā)生析氧反應，為O2的穩(wěn)定區(qū)；低于a線，可發(fā)生析氫反應，精品文檔放心下載H2的穩(wěn)定區(qū)；在a-b線之間，水是穩(wěn)定的。10、鐵的電位-pH圖謝謝閱讀（1）反應只與電極電位有關，而與溶液的pH無關；水平線代表不包含pH值感謝閱讀的反應，也就是既不包含H+,也不包含OHˉ。Fe22eFe取 =10-6mol/L，E=0.617，得到一條水平線。精品文檔放心下載EE00.0592log10.4400.0296log(a)naFe2Fe2（2）反應只與溶液的pH有關，而與電極電位無關，垂直線包含H+或OHˉ。感謝閱讀2Fe33HOFeO6H精品文檔放心下載2 2 3K(H)6(Fe3)2,.logK6log(a)2log(a)6pH2log(a)HFe3Fe3pH=-0.24-1/3log(Fe3+)取 ==10-6mol/L，pH=1.76為一垂直線精品文檔放心下載（3）反應既與溶液的pH有關，又與電極電位有關，斜線既包含H+、OHˉ，謝謝閱讀又包含電子。FeO6H2e2Fe23HO感謝閱讀2 3 2E00.0592log(aFe2)2感謝閱讀n(a)6HE0.728(0.0592log(a)20.0592log(a)6)2Fe22HE0.728(0.0592log(a)20.0592log(a)6)2Fe22H取 =10-6mol/L，得E=1.0832-0.1776pH。精品文檔放心下載11、各線反應對應公式,.④線反應為Fe3eFe2⑤線反應為3FeO+2H+2e2FeO+HO感謝閱讀2 3 3 4 2⑥線反應為FeO

+8H+

8e

3Fe

+4HO3 4

2⑦線反應為FeO+8H+8e3Fe3++4HO謝謝閱讀3 4 2⑧線反應為HFeO-

+3H+

2e

Fe+2HO3

2⑨線反應為HFeO-

+3H+

2e

Fe+2HO3

211、電位一PH圖在腐蝕中的應用,.Fe一H2O體系的電位Fe一pH圖，25℃感謝閱讀（1）腐蝕區(qū)：在該區(qū)域內處于穩(wěn)定狀態(tài)的是可溶性、和離子，因此，對金屬而言處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能發(fā)生腐蝕。感謝閱讀（2）免蝕區(qū)：在此區(qū)域內金屬處于熱力學穩(wěn)定狀態(tài)，因此不會發(fā)生腐蝕。精品文檔放心下載（3）鈍化區(qū)：在此區(qū)域內的電位和pH值條件下，生成穩(wěn)定的固態(tài)氧化物，氫氧化物或鹽膜，因此在此區(qū)域內金屬是否遭到腐蝕，取決于所生成的固態(tài)模是否有保護性能，即看它能否進一步阻礙金屬溶解。謝謝閱讀電位－pH圖主要用途是：1)預測反應的自發(fā)發(fā)生，從熱力學判斷金屬腐蝕趨勢。2)估計腐蝕產(chǎn)物的成分。3)預測減緩和防止腐蝕的環(huán)境因素，選擇控制腐蝕的途徑。精品文檔放心下載,.為了使鐵免于腐蝕，可設法使其移出腐蝕區(qū)，具體有三種途徑：感謝閱讀1)將鐵的電極電位降低至免蝕區(qū)，即對鐵施加陰極保護，也可采用犧牲陽極法，感謝閱讀即用電位負的鋅和鋁合金與鐵相連，構成腐蝕電偶；或用外加直流電流的負端與感謝閱讀鐵相連而正端與輔助陽極相連，構成回路，都可得到保護而免于腐蝕。謝謝閱讀2)把鐵的電位升高使之進入鈍化區(qū)。這可通過陽極保護法或在溶液中添加陽極型精品文檔放心下載緩蝕劑或鈍化劑來實現(xiàn)。應當指出，這種方法只適合可鈍化的金屬，有時由于鈍謝謝閱讀化劑加入量不足，或者陽極保護參數(shù)控制不當，金屬表面保護膜不完整，反而會精品文檔放心下載引起嚴重的局部腐蝕。3)調整溶液的pH值至9-13之間，也可使鐵進入鈍化區(qū)。應當注意如果由于某謝謝閱讀種原因、（如鐵中有一定量的CI-離子存在）不能生成氧化膜，鐵將不鈍化而繼感謝閱讀續(xù)腐蝕。VFe3嚴重點蝕,EFe(OH)31.60.80

化學鈍化區(qū)輕微點蝕均勻腐蝕鈍化區(qū)Fe2陽極保護-0.8HFeOFeFe(OH)2不敏感免蝕區(qū)陰極保護-1.6

204812pH,.12、腐蝕動力學腐蝕電池的極化現(xiàn)象陽極電壓變得更正，陰極電壓變得更負。當電流加之電極表面時，電極電位精品文檔放心下載引起變化，其值變?yōu)镋1，這是被稱為極化，通常用 表示。感謝閱讀VEEo,cEEEccc0,cEcCEE1Ea0AEEEEEaaa0,aEo,a10接通前接通后I1Imaxi/A.cm-1,.極化原因及類型電池極化實質上是指電池中兩個電極分別發(fā)生極化的結果，即陽極極化和陰謝謝閱讀極極化。陽極電流電極電位向正的方向變化叫陽極極化。原電池在通過電流時，陰極電流電極電位向負的方向移動，這種現(xiàn)象稱為陰謝謝閱讀極極化（概念）。產(chǎn)生陽極極化的原因是：（1）濃差極化（擴散過電壓）（2）活化極化（3）IR位降與極化相反，凡是能消除或減緩極化從而增大回路中電流的作用稱之為去極化，能夠減少或消除極化作用的物質稱為去極化劑。去極化劑是活化劑，它起加速腐蝕的作用；海水中的氧，對腐蝕電池陽極極化起去極化作用稱做陽極去極化。對陰極起的去極化作用稱為陰極去極化精品文檔放心下載凡是在電極上吸收電子的還原反應都能起到去極化作用。陰極去極化反應一般有下列幾種類型：精品文檔放心下載（1）陽離子還原反應（2）析氫反應（3）陰離子的還原反應（4）中性分子的還原反應,.（5）不溶性膜或沉積物的還原反應13、腐蝕速率的圖解分析法(1)陽極極化控制：Pa>>Pc,R可以忽略，I取決于Pa，如果以Sa表示陽極控感謝閱讀制程度，則可得：SP100%E100%E100%PaPEaEEaaPEEacRacR0,c0,a(2)陰極極化控制：Pc>>Pa,R可以忽略，I取決于Pc，如果以Sa表示陽極控謝謝閱讀制程度，則可得：SP100%E100%E100%PcPEcEEccPEEacRacR0,c0,a(3)混合控制：Pc=Pa,R可以忽略(4)歐姆控制或電阻控制：R很大PEESRPPRP100%EERE100%ERE100%acRacR0,c0,a,.（1） （2） （3） （4）14、電化學保護基本原理（兩個原理）主要有陽極保護和陰極保護兩種類型（1）陰極保護1）可從熱力學上對陰極保護進行解釋VFe3嚴重點蝕,EFe(OH)31.60.80

化學鈍化區(qū)輕微點蝕均勻腐蝕鈍化區(qū)Fe2陽極保護-0.8HFeOFeFe(OH)22不敏感免蝕區(qū)陰極保護-1.604812pH,.從圖中可以看出，當pH為7時鐵處于活化腐蝕狀態(tài)，使其電位上升(陽極謝謝閱讀保護)或下降(陰極保護)，都可實現(xiàn)保護的目的。2）陰極保護原理也可用腐蝕電極的極化圖進行解釋Ec d位電當結構物電位降低時，陰極保護電流c 用量增加EcorrabeicfEaiai′corricorrlog電流iappl,.金屬表面陽極和陰極的初始電位分別為Ea和Ec。金屬腐蝕時，由于極化作精品文檔放心下載用，陽極和陰極的電位都接近于交點c所對應的腐蝕電位Ecorr，與此相對應的感謝閱讀腐蝕電流為Icorr。在腐蝕電流作用下，金屬上的陽極區(qū)不斷發(fā)生溶解，導致腐感謝閱讀蝕破壞。如當腐蝕電位由于外電流b-e的作用而從圖中的Ecorr移到a點，此點對謝謝閱讀應的電位是結構物有陰極保護的電位值。腐蝕電流由Icorr，降低到I′corr。I′corr感謝閱讀為由陰極保護的電流密度。總的陰極電流(腐蝕電流加外電流)等于a-e。當外電精品文檔放心下載b-e增加時，a點電位變得越來越負，并且腐蝕電流a-b也變得越來越小。最后a和Ea重合，腐蝕電流a-b變成零，完全保護時的外電流等于iappl。感謝閱讀3）犧牲陽極保護法位電AE1C

HEE JE2BDF

N KI'I1I2I'IgLogI12,.如圖中的電位較高的金屬M1(如Fe)在未耦合前，其微陰極和微陽極的極化精品文檔放心下載曲線相交于H點上，對應于腐蝕電位E1和自腐蝕電流I1；電位較低的金屬M2(如謝謝閱讀Zn)具有自腐蝕電位E2和自腐蝕電流I2。當M1和M2在海水中接觸時組成宏觀精品文檔放心下載電偶時M2為陽極，它的腐蝕溶解提供了進一步陰極極化的電流，得電偶電位EE精品文檔放心下載和電流Ig(FK為總陽極極化曲線)。y

I

'

/I

(I

I

)/I

I

/I

(I

很小)2

2

g

1

2

g

2 1式中：Ig一表示電偶電流；I1一表示陰極金屬自腐蝕電流；I2一表示陽極金屬自腐蝕電流。上式表明耦合后陽極金屬M2溶解增加的倍數(shù)，y越大則腐蝕越嚴重。若感謝閱讀M2能提供更大的電流使M1的腐蝕電流為零，則M2的腐蝕電流更大，接近于總謝謝閱讀,.的電流，這也是犧牲陽極保護法的原理。（2）陽極保護對腐蝕介質中的金屬結構物進行陽極極化，使其表面形成鈍化膜，并通電維感謝閱讀持其鈍化狀態(tài)，從而顯著降低腐蝕速度的保護措施稱為陽極保護。謝謝閱讀當電極發(fā)生陽極極化而電位正移時，金屬由活化腐蝕區(qū)過渡到鈍化穩(wěn)定區(qū)，謝謝閱讀使腐蝕過程的陰極控制變?yōu)殛枠O控制。只有能夠發(fā)生陽極鈍化的情況下才適用于謝謝閱讀該方法，極化狀態(tài)必須保持在鈍化區(qū)。VFe3嚴重點蝕,EFe(OH)31.60.80

化學鈍化區(qū)輕微點蝕均勻腐蝕鈍化區(qū)Fe2陽極保護-0.8HFeOFeFe(OH)22不敏感免蝕區(qū)陰極保護-1.604812pH,.在一定條件下，當金屬的電位由于外加陽極電流或局部陽極電流而移向正方精品文檔放心下載時，使原先活潑地溶解著的金屬表面狀態(tài)會發(fā)生某種突變（以氧化物膜或吸附膜謝謝閱讀形式存在），由于這種突變，而使金屬溶解速度急劇下降，金屬表面狀態(tài)的這種精品文檔放心下載突變過程稱為金屬的鈍化。金屬鈍化后所獲得的耐蝕性質稱為鈍性。鈍化后所處的狀態(tài)稱為鈍態(tài)。如果電位偏移所需要的電流具有如下圖所示的普遍極化行為，該金屬是活化謝謝閱讀一鈍化的，并能實現(xiàn)陽極保護。只有少數(shù)系統(tǒng)表現(xiàn)出這種行為，值得重視并可以感謝閱讀利用。通過使金屬電位偏移到它在圖中所示的鈍態(tài)范圍的電位值，該活化一鈍化謝謝閱讀金屬的腐蝕速率就能被極大地減小。為使金屬電位從腐蝕電位Ecorr向陽極方向感謝閱讀移動所需要的電流比維持電位值在鈍態(tài)所必需的電流要大幾個數(shù)量級。在被表示謝謝閱讀為Epp的致鈍電位時該電流將達到峰值(圖)。圖中的整條陽極極化曲線被四個特征電位值（金屬自腐蝕電位Ek，m、致感謝閱讀鈍電位Epp、維鈍電位Ep及過鈍化電位Etp）分成四個區(qū)域。精品文檔放心下載（1）A～B區(qū)：從Ek，m至Epp，為金屬的活化溶解區(qū)；謝謝閱讀（2）B～C區(qū)：從Epp至Ep，為活性-鈍化過渡區(qū)；精品文檔放心下載（3）C～D區(qū)：從Ep至Etp，金屬處于穩(wěn)定鈍態(tài)，故稱為穩(wěn)定鈍化區(qū)；感謝閱讀（4）D～E區(qū)：電位高于Etp的區(qū)域，稱為過鈍化區(qū)。感謝閱讀為實現(xiàn)鈍化，必須超過臨界電流密度(ipp)。然后必須把陽極電位維持在鈍精品文檔放心下載,.態(tài)區(qū)，不讓它回到活化區(qū)或進入過鈍化區(qū)，否則在這些區(qū)域保護性的陽極膜將會精品文檔放心下載受損，甚至完全破壞。它遵守這樣的規(guī)律，即為產(chǎn)生鈍化可能需要很高的電流密謝謝閱讀度(>ipp)，但要維持它只需要較小的電流密度；在鈍態(tài)區(qū)，腐蝕速率相應于維鈍謝謝閱讀態(tài)電流密度(ip)。析氧電位N2EO2M1過鈍化電位過鈍化區(qū)EtpDh鈍化區(qū)高→EpC位維鈍電位電活化-鈍化過渡區(qū)←低致鈍電位M→Mn++ne-EppBEcorr腐蝕電位K活化區(qū)Ek,mA自腐蝕電位3維鈍電流密度iiicorrisippilogipkmax最大電流密度自腐蝕電流密度臨界電流密度二次電流密度Mn++ne-→M腐蝕電流密度,.由鈍化曲線(圖)可以看出，陽極保護的主要參數(shù)是：①致鈍電流密度或臨界電流密度(ipp)，是產(chǎn)生鈍化所需的最小陽極極化電謝謝閱讀流密度A.m2，它相當于金屬陽極溶解的最大值，只有超過此值的電流部分才能謝謝閱讀形成鈍化膜。極化電流密度(i)越大，轉化為鈍化狀態(tài)所需的時間(t)越短，其間大感謝閱讀體有如下關系：(i-ipp)×t＝常數(shù)實際應用中要求ipp越小越好，若太大則極化初期消耗功率大，使設備龐大謝謝閱讀而造價較高。②維鈍電流密度或穩(wěn)定鈍化電流密度(ip)，是鈍化狀態(tài)下維持電位穩(wěn)定所需感謝閱讀的電流密度(A.m2)，它主要用于補充鈍化膜的溶解。因此，ip越小越好，且消精品文檔放心下載耗電能少。根據(jù)電解定律可以求出鈍化膜的溶解速度Km與ip的關系為：謝謝閱讀Km＝N×ip/26.81(g.m-2.h-l)式中:N-鈍化膜的化學當量，g；ip-鈍化膜的維鈍電流密度，A.m2；26.8謝謝閱讀—電化學當量，A.h，26.81A.h＝96500C。感謝閱讀③鈍化(區(qū))電位(Etp)，是使金屬維持鈍化狀態(tài)的電位，其范圍越寬越好。精品文檔放心下載,.應用陽極保護已經(jīng)用于儲罐、工藝反應器、熱交換器和盛裝各種腐蝕性溶液的運輸罐。謝謝閱讀第三章1、海洋大氣腐蝕按金屬表面速度可將大氣腐蝕分為三類：①在空氣干燥的情況下，金屬表面不存在水膜的腐蝕稱為干大氣腐蝕；②相對濕度足夠高，金屬表面存在不可見水膜，這是存在的腐蝕稱為潮大氣腐蝕；③當大氣相對濕度接近100%，以及當水分以雨、雪、霜滴等形式直接落在金屬表面，金屬表面存在肉眼可見的水膜，此時發(fā)生的腐蝕稱濕大氣腐蝕。謝謝閱讀習慣上把腐蝕環(huán)境分為鄉(xiāng)村大氣、城市大氣、工業(yè)大氣和海洋大氣或者是這些的組合。感謝閱讀海洋大氣腐蝕的電化學特征它是電化學腐蝕的一種特殊形式，是金屬表面處于薄層的電解液下的腐蝕過程。陽極反應：2Fe→2Fe2++4e-；謝謝閱讀陰極反應：O2+2H2O+4e-→4OH-⑴陰極過程大多數(shù)金屬和合金的大氣腐蝕析氫反應是可以忽略，2H++2e-→H2精品文檔放心下載,.在接近中性的海洋大氣溶液中主要依靠氧的去極化作用，通常的反應式為：謝謝閱讀O2+2H2O+4e-→4OH-；過氧化氫作為一種中間介質，其反應分兩步：謝謝閱讀O2HO

2eHO

2OH

HO

2e

2OH2

2

2 2

2 2⑵陽極過程MMnne海洋大氣腐蝕的影響因素在海上大氣中的腐蝕不同于在海水中的腐蝕，其特點主要是腐蝕金屬表面上的電感謝閱讀解液層厚度小。海上大氣腐蝕速度取決于距離海面的高度、近海距離、風速、降謝謝閱讀露周期、空氣濕度，降水量、溫度、太陽照射、季節(jié)、塵埃、各種污染雜質和水謝謝閱讀的聚集狀態(tài)。1、氣候因素

2、氣體雜質①水分與表面潤濕時間②溫度③灰塵量④日照時間⑤離海岸的距離⑥風向與風速

①二氧化硫②氯化物③其他的大氣污染3、鹽粒4、金屬表面因素①金屬表面狀態(tài)②腐蝕產(chǎn)物的影響2、海洋浪花飛濺區(qū)腐蝕在海洋環(huán)境中，海水為飛沫能夠噴灑到其表面，但在海水漲潮時又不能被海精品文檔放心下載,.水所浸沒的部位一般稱為浪花飛濺區(qū)。海洋腐蝕最大發(fā)生在飛濺區(qū)的原因是什么？（1）在浪花飛濺區(qū)，當風和海水同時作用造成強烈的海水運動時，海水的沖擊會加劇飛濺區(qū)的破壞；精品文檔放心下載（2）在浪花飛濺區(qū)的干濕交替過程中，鋼的陰極電流比在海水中的陽極電流大；謝謝閱讀（3）在飛濺區(qū)，材料幾乎經(jīng)常為充分充氣的海水所潤濕，干濕交替。在這個區(qū)域沒有生物沾污；同時，光照和浪花沖擊破壞金屬的保護膜，造成腐蝕最為強烈。在海洋環(huán)境有三個腐蝕峰值，謝謝閱讀一個峰值發(fā)生在平均高潮線以上的浪花飛濺區(qū)，是鋼鐵設施腐蝕最嚴重的區(qū)域，也是最嚴峻的海洋腐蝕環(huán)境。這是因為在這一區(qū)域海水飛濺、干濕交替，氧的供應最充分，同時，光照和浪花沖擊破壞金屬的保護膜，造成腐蝕最為強烈，年平均腐蝕率為0.2～0.5毫米；精品文檔放心下載第二個峰值通常發(fā)生在平均低潮線以下0.5～1.0米處，因其溶解氧充分、流速較大、水溫較高、海生物繁殖快等，年平均腐蝕率為0.1～0.3毫米；精品文檔放心下載第三個峰值是發(fā)生在與海水海泥交界處下方，由于此處容易產(chǎn)生海泥/海水腐蝕電池，年腐蝕率為0.03～0.07毫米。精品文檔放心下載3、海洋潮差區(qū)金屬的腐蝕隨潮水漲落而干濕交替，通常有充足的氧氣。較大的潮汐運動會導致侵蝕速率增大。海洋生物會在潮汐區(qū)的金屬表面上寄生。這種寄生有時能使鋼的表面得到部感謝閱讀分的保護，對不銹鋼則會加速局部侵蝕 。潮差區(qū)是指海水平均高潮線與平均低潮線之間的區(qū)域。該區(qū)的特點是漲潮時謝謝閱讀被水浸沒、退潮時又暴露在空氣中，即干濕周期性的變化。精品文檔放心下載,.海水線腐蝕現(xiàn)象腐蝕發(fā)生在金屬-海水-空氣三相的相界處。隨氧氣的消耗，腐蝕不斷進行，精品文檔放心下載最后沿海面表面材料出現(xiàn)強烈的水線腐蝕。4、海水全浸區(qū)的腐蝕影響因素⑴含鹽量(鹽度) ⑹pH值⑵電導率的影響 ⑺海水溫度⑶溶解氧 ⑻海水流動與停止⑷無機化合物 ⑼污染海水⑸有機化合物 ⑽沿海微咸水5、海泥區(qū)對金屬的腐蝕海生物對腐蝕的影響體現(xiàn)在(1)海生物附著不完整、不均勻時，腐蝕過程將局部的進行，附著層內外可能產(chǎn)謝謝閱讀生氧濃差電池腐蝕（腐蝕機理）。(2)由于生物的生命活動，局部改變了海水介質的成分。精品文檔放心下載(3)某些海生物生長時能穿透海漆保護層或其它表面保護層，直接破壞了保護涂謝謝閱讀層。影響因素海生物的污損程度還與海洋環(huán)境有關。熱帶海域海生物生長壯盛，海生物污精品文檔放心下載染嚴重。兩極海域溫度低，基本上不存在海生物污染。表層海水要比深海海水海精品文檔放心下載生物污染嚴重，近岸海水海生物污損也比較嚴重。海洋微生物的腐蝕機理,.好氧菌引起的腐蝕，常常是由于它們產(chǎn)生的新陳代謝具有腐蝕性，通常這類代謝精品文檔放心下載產(chǎn)物是酸包括無機酸和有機酸。海洋鉆井設備的的腐蝕①鉆井液 ②氧氣 ③硫化氫 ④二氧化碳 ⑤鹽類 ⑥溫度精品文檔放心下載海洋采油設備的腐蝕（主要由采出水引起）采出水對腐蝕的影響因素有：①溶解氧②二氧化碳；③硫化氫；④細菌腐蝕；⑤溶解鹽類；⑥PH值；⑦水溫；⑧流速；⑨空泡腐蝕。精品文檔放心下載各種腐蝕的防護措施第四章全面腐蝕(海洋大氣腐蝕中的常見形態(tài))不銹鋼點飾、鋁合金剝蝕、縫隙腐蝕單純電化學腐蝕異種金屬電偶腐蝕、涂膜下絲狀腐蝕局部腐蝕不銹鋼、鋁合金晶間腐蝕、銅合金脫成分腐蝕海溝狀腐蝕洋腐蝕內恒定應力下的腐蝕應力腐蝕破裂容電化學與機械作用及協(xié)同產(chǎn)生的腐蝕形交變應力下的腐蝕腐蝕疲勞式磨損腐蝕(振動、沖刷、空泡)電化學與生物作用協(xié)同產(chǎn)生的腐蝕微型海生物腐蝕和細菌腐蝕大型海生物腐蝕及污損,.典型失效形式：均勻腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、氫脆、疲勞精品文檔放心下載腐蝕、設備中的焊接腐蝕1、（非）均勻腐蝕均勻的表面腐蝕是指在金屬表面上幾乎以相同的速度所進行的腐蝕，這與在金屬表面上所產(chǎn)生的任意形態(tài)的全面腐蝕不同。精品文檔放心下載均勻腐蝕影響因素腐蝕速度與腐蝕機理、材料以及海水成分、通氣與否、濕度以及流動速度等感謝閱讀有關。2、坑點腐蝕金屬表面局部區(qū)域內出現(xiàn)的腐蝕稱為點蝕，表面的其余部分則往往無任何明顯的腐蝕。謝謝閱讀一般來說，點腐蝕是由于材料表面上形成腐蝕電池而致，它可分為差異充氣感謝閱讀,.電池的點腐蝕和鈍化材料的點腐蝕?？狱c腐蝕影響因素（1）對于形成充氣電池的點腐蝕，若材料表面狀態(tài)不均勻，例如粘著有扎制鐵鱗或鐵鱗受到油漆膜的保護，只要腐蝕劑稍有腐蝕性，就會由于形成充氣電池而促進點腐蝕。謝謝閱讀（2）對于鈍化材料，只有超過點腐蝕臨界電位時才會出現(xiàn)點腐蝕。感謝閱讀（3）從腐蝕劑角度考慮，點腐蝕電位的高低首先和引起點腐蝕的離子濃度有關。感謝閱讀（4）設計海洋油氣裝備時，特別是不銹鋼部件焊接后表面應酸洗精品文檔放心下載（5）選用含鉬的不銹鋼可以改善耐點腐蝕、縫隙腐蝕和沉淀腐蝕的能力。精品文檔放心下載（6）對于碳鋼和低合金鋼，可采用從腐蝕介質中除氧的辦法來避免由于充氣電池造成的點腐蝕，另一個防護措施是提高介質流動速度或采用鈍化防護法。3、選擇性腐蝕謝謝閱讀由于一種溶劑(通常是水)滲透合金，從具有不溶組分合金中撥出可溶組分的過程稱為選擇性腐蝕。黃銅在海洋大氣和濕熱大氣中經(jīng)常發(fā)生選擇性腐蝕。感謝閱讀黃銅脫鋅的機理有許多解釋，目前有兩種理論：一種認為是合金表面上的鋅精品文檔放心下載發(fā)生溶解后，內表面的鋅原子經(jīng)擴散抵達腐蝕后的空位繼續(xù)被溶解而留下疏松的感謝閱讀銅層；另一種則認為腐蝕時鋅和銅同時溶解以離子形式進入溶液，其后銅離子又感謝閱讀重新沉積在金屬表面上。4、晶間腐蝕晶間腐蝕是沿晶界緊鄰晶界的局部腐蝕，而晶粒本體基本上不受影響。謝謝閱讀5、縫隙腐蝕縫隙腐蝕通常在海水全浸區(qū)或者在浪花飛濺區(qū)最嚴重。一般靠氧來維持鈍態(tài)精品文檔放心下載,.的材料，在海水中都有對縫隙腐蝕敏感的傾向，不銹鋼和某些鋁合金對縫隙腐蝕精品文檔放心下載是較敏感的。機理一般來說，縫隙腐蝕是由于材料表面之間形成了腐蝕了電池，引起縫隙腐蝕精品文檔放心下載的腐蝕機理與點腐蝕的機理幾乎完全相同。（1）形成了充氣電池的縫隙腐蝕（2）鈍化材料形成濃差電池的縫隙腐蝕影響因素（1）金屬表面之間由于放置不合理（2）縫隙寬度、深度以及二者之間的比（3）對于不銹鋼縫隙腐蝕發(fā)生在與絕緣體構成的縫隙內（4）由于結構設計不合理造成的，也可能是因海洋污損生物(如藤壺或軟體動物)感謝閱讀棲居在表面所致。6、電偶腐蝕接觸腐蝕影響因素金屬的溶解速度主要和高電位材料(陰極)及低電位材料(陽極)之間的面積比謝謝閱讀有關，其他影響參數(shù)還包括電解液的電阻、兩種材料的零電位差、電極的極化電感謝閱讀阻及接觸電偶的幾何形狀。電極電位；反應動力學；幾何因素；海水環(huán)境條件或本體溶液性質；質量傳遞；謝謝閱讀焊接、鉚接和外部連接等連接方式；保護膜性質、存在針孔、溶液依從性等表面謝謝閱讀特性；主要的相、微觀組織、雜質等合金組成。,.熱偶腐蝕這種腐蝕起因于溫度梯度所形成的原電池。7、雜散電流腐蝕8、電化學與生物協(xié)同腐蝕形態(tài)摩擦腐蝕：摩擦腐蝕時兩個接觸面上的局部損傷，這種局部損傷是由于接觸表面感謝閱讀間振幅足夠大的相對滑動所促成的磨損腐蝕：磨損腐蝕是一種由高速和磨損所引起的加速磨損過程，常常因為固體感謝閱讀顆粒的存在而加速了腐蝕過程高速流動海水的沖刷腐蝕特點：①海水高流速中即受到海水腐蝕，又遭到高速流動海水的機械磨損感謝閱讀②許多金屬在低速時腐蝕速度變化不大，但到一定速度，腐蝕速度會劇增。謝謝閱讀③海水流速增加，氧的擴散速度加快，腐蝕速度增加。這對碳鋼類材料更為明顯精品文檔放心下載沖刷腐蝕影響因素①許多金屬如銅和鋼對海水的流速很敏感。當速度超過某一臨界點時，便會發(fā)生感謝閱讀快速的侵蝕。②當海水中有懸浮物時，則磨蝕和腐蝕所產(chǎn)生的交互作用，比磨蝕與腐蝕單獨作精品文檔放心下載用的總和還嚴重得多。③海水的流速在磨蝕中起重要作用，在高速流速條件下，不僅均勻腐蝕嚴重，還感謝閱讀經(jīng)常出現(xiàn)嚴重的局部腐蝕?？张莞g空泡腐蝕是快速流動的液體中的金屬表面或在液體中振動的固體表面發(fā)生感謝閱讀,.局部的損壞。是沖刷腐蝕的一種特定的形式。沖擊波可產(chǎn)生三種效應：①使軟的金屬表面發(fā)生高速形變；②使韌性差的表面層崩落；③損壞金屬的表面膜，使腐蝕加快。8、電化學與機械作用協(xié)同腐蝕形態(tài)海洋環(huán)境中的應力腐蝕應力腐蝕開裂和陰極應力腐蝕開裂(氫致應力腐蝕開裂)。陰極應力開裂常叫精品文檔放心下載氫脆或氫致開裂。應力腐蝕開裂的影響因素①冶金因素影響②環(huán)境因素影響③應力的影響④細菌對硫化氫腐蝕的影響氫脆氫損傷是指氫進入金屬內部降低金屬的承載能力海洋大氣環(huán)境中氫滲透的影響因素①干濕循環(huán)的影響②空氣污染物的影響③腐蝕產(chǎn)物膜的影響④材料受力狀態(tài)的影響疲勞腐蝕,.在交變機械載荷和海水腐蝕介質對金屬同時作用下，材料中主要出現(xiàn)穿晶裂感謝閱讀紋。9、油氣裝備腐蝕失效案例焊縫腐蝕導管架焊接可能出現(xiàn)的失效形式有焊縫金屬的選擇腐蝕、熱影響區(qū)的選擇腐蝕、精品文檔放心下載晶間腐蝕、刀痕腐蝕、應力腐蝕裂紋、疲勞腐蝕裂紋等。不銹鋼的焊接腐蝕（1）縫腐蝕（2）熱影響區(qū)腐蝕（3）刀口腐蝕為降低氫致開裂這種風險所必須采取的措施包括：謝謝閱讀①使用低氫焊接工藝(TIC或MIC)，并根據(jù)制造商說明確保焊劑或加藥焊條干燥；精品文檔放心下載②預熱到200～300℃。實際溫度依賴于焊接工藝、化學成分(特別是碳和鉻含量)、截面尺寸和進入焊縫金屬中氫的數(shù)量；③保持所推薦的最小焊層問溫度；感謝閱讀④進行焊后熱處理(如650～750℃)。時間和溫度根據(jù)化學成分確定。謝謝閱讀第五章1、緩蝕劑的定義緩蝕劑是“一種以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質）中時，可以防止或謝謝閱讀減緩腐蝕的化學物質或幾種化學物質的混合物”。2、緩蝕劑的分類（1）按緩蝕劑的化學成分分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。無機緩蝕劑大多數(shù)使感謝閱讀金屬生成不溶性鈍化膜層或反應膜層；有機緩蝕劑主要是因吸附在金屬表面，改謝謝閱讀變金屬表面的狀態(tài)而起緩釋作用。,.（2）從成膜類型來看，緩蝕劑可分為氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型3種。精品文檔放心下載（3）按對電化學過程抑制作用可分為陽極抑制型緩蝕劑、陰極抑制型緩蝕劑和混合抑制緩蝕劑。精品文檔放心下載（4）按緩蝕劑的物理狀態(tài)分為油溶性緩蝕劑、水溶性緩蝕劑、水油溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑。感謝閱讀（5）按使用緩蝕劑介質的pH值分為酸性介質（pH≤4）緩蝕劑、中性介質（pH=5～9）緩蝕劑和堿性介質（pH≥10～12）緩蝕劑。精品文檔放心下載（6）按緩蝕劑的應用范圍分為酸洗緩蝕劑、油氣井酸化緩蝕劑、石油化工工藝緩蝕劑、油田注水緩蝕劑、油氣集輸管線緩蝕劑、鍋爐緩蝕劑、循環(huán)冷卻水緩蝕劑。謝謝閱讀（7）按被保護金屬可分為鋼鐵用緩蝕劑、銅及銅合金用緩蝕劑、鋁及鋁合金用精品文檔放心下載緩蝕劑、鋅及鋅合金緩蝕劑等。3、優(yōu)點和其它防腐蝕方法相比，使用緩蝕劑有如下明顯的優(yōu)點：（1）基本上不改變腐蝕環(huán)境，就可獲得良好的效果；（2）基本上不增加設備投資，就可達到防腐蝕的目的；（3）緩蝕劑的效果不受設備形狀的影響；（4）對于腐蝕環(huán)境的變化，可以通過改變緩蝕劑的種類或濃度來保持防腐蝕效果；精品文檔放心下載（5）同一配方有時可以同時防止多種金屬在不同環(huán)境中的腐蝕；精品文檔放心下載4、電化學過程抑制理論E′EEE′EE′,.（1）陽極抑制型緩蝕劑簡稱陽極緩蝕劑可以抑制陽極過程，增大陽極極化的緩蝕劑稱為陽極緩蝕精品文檔放心下載劑。其機理可能是緩蝕劑吸附在金屬表面，阻礙了金屬離子進入溶液；或者是與謝謝閱讀