制漿造紙設(shè)備腐蝕與防護(hù)教材

制漿造紙設(shè)備腐蝕與防護(hù)主講人:王淑梅參考書金屬腐蝕理論及應(yīng)用魏寶明主編制漿造紙設(shè)備腐蝕與防護(hù)馮拉俊主編金屬腐蝕理論及腐蝕控制龔敏主編造紙工業(yè)腐蝕問題譯文集曹光銳、勞嘉葆譯腐蝕破壞事故100例張遠(yuǎn)聲主編主要期刊雜志中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報中國造紙紙和造紙課程內(nèi)容腐蝕機理常見的腐蝕材料的腐蝕控制方法緒論金屬電化學(xué)腐蝕傾向的判斷常見的局部腐蝕金屬在某些環(huán)境中的腐蝕金屬結(jié)構(gòu)材料的耐蝕性非金屬結(jié)構(gòu)材料的耐蝕性腐蝕控制方法制漿造紙設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象及防護(hù)方法一、腐蝕定義及涉及領(lǐng)域金屬材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)作用、電化學(xué)作用或物理溶解引起的破壞。工程材料與周圍物質(zhì)相互作用引起的破壞

緒論二、腐蝕危害1.造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失直接損失指采用防護(hù)技術(shù)的費用和發(fā)生腐蝕破壞以后的維修、更換費用和勞務(wù)費用。間接損失指設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蝕使產(chǎn)品污染，質(zhì)量下降，設(shè)備效率降低，能耗增加；在計算壁厚時需增加腐蝕裕度，造成鋼材浪費等。美國：1949年55億美元

1960～1969年150～200億美元

1975年700億美元

1982年1269億美元

1995年8000億美元英國：1969年13.65億英鎊（27.3億美元）2.造成金屬資源和能源的浪費據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計，每年由于金屬腐蝕造成的鋼鐵損失約占當(dāng)年鋼產(chǎn)量的10～20％。3.造成設(shè)備的破壞事故1975年美國芝加哥一個大的煉油廠一根15cm的不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停車6周，這次腐蝕事故總維修費50萬美元，停車造成的稅收損失高達(dá)500萬美元。4.阻礙新技術(shù)的發(fā)展腐蝕金屬腐蝕非金屬腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕全面腐蝕局部腐蝕機理破壞特征腐蝕環(huán)境大氣腐蝕土壤腐蝕電解質(zhì)溶液腐蝕熔融鹽中的腐蝕高溫氣體腐蝕應(yīng)力腐蝕疲勞腐蝕磨損腐蝕小孔腐蝕晶間腐蝕縫隙腐蝕電偶腐蝕其它物理腐蝕海水腐蝕三、金屬腐蝕的分類四、金屬均勻腐蝕速度的表示方法1、重量指標(biāo)2、深度指標(biāo)單位：g/m2·h單位：mm/y3.電流指標(biāo)單位：A/cm2思考題腐蝕的類型有哪些？？？已知A=55.84克，設(shè)S=10cm2,陽極過程的電流強度Ia=10-3安培，求其重量指標(biāo)和深度指標(biāo)（該金屬的密度為7.8克/厘米3）？返回第一章金屬電化學(xué)腐蝕傾向的判斷電極電位金屬電化學(xué)腐蝕傾向的判斷腐蝕原電池腐蝕電池的類型腐蝕速度與極化作用一、金屬與溶液的界面特性——雙電層1.雙電層定義

金屬浸入電解質(zhì)溶液內(nèi)，其表面的原子與溶液中的極性水分子、電解質(zhì)離子相互作用，使界面的金屬和溶液側(cè)分別形成帶有異電荷的雙電層。第一節(jié)電極電位2、雙電層的類型（1）金屬離子和極性水分子之間的水化力大于金屬離子與電子之間的結(jié)合力（2）金屬離子和極性水分子之間的水化力小于金屬離子與電子之間的結(jié)合力（3）吸附雙電層各類雙電層的特點：（1）雙電層兩層“極板”分處于不同的兩相-金屬相和電解質(zhì)溶液中（2）雙電層的內(nèi)層有過剩的電子或陽離子，當(dāng)系統(tǒng)形成回路時，電子即可沿導(dǎo)線流入或流出電極（3）雙電層猶如平板電容器?？偟碾娢卉S=緊密層電位躍+擴(kuò)散層電位躍雙電層的形成引起相間電位差當(dāng)金屬側(cè)帶負(fù)電時，電位躍<0;

金屬側(cè)帶正電時，電位躍>0注意二、電極電位1.有關(guān)定義電極：（1）電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體組成的體系（2）把浸在溶液中且其界面處進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的金屬稱為電極電極反應(yīng)：電極和溶液界面上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)。電極電位：電極反應(yīng)使電極和溶液界面上建立起的雙電層電位躍稱為金屬在該溶液中的電極電位。2.電極電位的測量國際規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)氫電極（SHE）為參考電極，即

Pt（鍍鉑黑）|H2(1atm)氫標(biāo)度：以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為參考電極而測出的相對電極電位值稱為電極電位的氫標(biāo)度。其它電極：飽和甘汞電位(記為SCE)，銀-氯化銀電極等。注意注明所用電極的名稱3.平衡電極電位金屬浸入含有同種金屬離子的溶液中，參與物質(zhì)遷移的是同一種金屬離子，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到動態(tài)平衡，即反應(yīng)正逆過程的電荷和物質(zhì)達(dá)到了平衡，這時電位為平衡電極電位。MMn＋MMn＋金屬如:Zn在ZnSO4溶液中Nernst公式將電極反應(yīng)一般式寫成

aR=bO+ne平衡電位的計算公式是式中R是氣體常數(shù)，T為絕對溫標(biāo)，符號［］對溶液表示活度，單位mol；對氣體表示分壓，單位大氣壓(atm)。金屬在25度時的標(biāo)準(zhǔn)電極電位EO（V，SHE）

電極反應(yīng)Eo

電極反應(yīng)EoK=K++eNa=Na++eMg=Mg2++2eAl=Al3++3eTi=Ti2++2eMn=Mn2++2eCr=Cr2++2eZn=Zn2++2eCr=Cr3++3eFe=Fe2++2eCd=Cd2++2eMn=Mn3++3eCo=Co2++2e-2.925-2.714-2.37-1.66-1.63-1.18-0.913-0.762-0.74-0.440-0.402-0.283-0.277Ni=Ni2++2eMo=Mo3++3eSn=Sn2++2ePb=Pb2++2eFe=Fe3++3eH2=2H++2eCu=Cu2++2eCu=Cu++e2Hg=Hg22++2eAg=Ag++eHg=Hg2++2ePt=Pt2++2eAu=Au3++3e-0.250-0.2-0.136-0.126-0.0360.000+0.337+0.521+0.189+0.799+0.854+1.19+1.504.非平衡電極電位金屬浸入不含有同種金屬離子的溶液中，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到動態(tài)平衡時，電荷和物質(zhì)兩者之一不能達(dá)到平衡，這時電位為非平衡電極電位。FeFe2＋FeFe2＋金屬如:Fe在H2SO4溶液中HH＋HH＋返回一、腐蝕反應(yīng)自由能的變化與腐蝕傾向當(dāng)△G<0，則腐蝕反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

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G|愈大，則腐蝕傾向愈大。當(dāng)△G=0，腐蝕反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)△G>0，腐蝕反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。第二節(jié)金屬電化學(xué)腐蝕傾向的判斷二、標(biāo)準(zhǔn)電極電位與腐蝕傾向標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負(fù)，金屬越容易腐蝕。?G=-nFE0E0=E0M1-E0M2如：Zn+Cu2+=Zn2++CuE0=E0Cu-E0Zn在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)電極電位判斷有一定的差異。注意返回一、金屬的自動溶解自動溶解的條件:溶液中存在著使金屬氧化成離子或化合物的氧化性物質(zhì)，且氧化性物質(zhì)還原反應(yīng)的平衡電極電位高于金屬氧化反應(yīng)的平衡電極電位ZnHCl溶液第三節(jié)腐蝕原電池電極反應(yīng)的耦合：單一電極上同時以相等的速度進(jìn)行著的兩個電極反應(yīng)的現(xiàn)象ZnHCl溶液二、腐蝕電池及其工作歷程ZnCuHCl溶液CuCuCuZn（a)Zn塊和Cu塊直接接觸（短路）（b)Cu作為雜質(zhì)分布在Zn表面HCl溶液ZnCuAK(c)Zn塊和Cu塊通過導(dǎo)線連接

陽極Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反應(yīng)）陰極Cu:2H++2e→H2↑（還原反應(yīng)）

腐蝕電池的構(gòu)成1.什么是腐蝕電池只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池。2.腐蝕電池的特點（1）腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。（2）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內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔粚ν庾龉?。?）腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行，使金屬的腐蝕速度加快。3.腐蝕電池及其工作歷程組成：陽極、陰極、電解質(zhì)溶液、電路四個部分工作歷程：（1）陽極過程（2）陰極過程（3）電流的流動ZnCueNaCl溶液Zn2+OH-Zn(OH)2[直立電極]NaCl溶液Zn—Cu電偶電池e

水平電極Zn2+OH-Zn(OH)2。三、電化學(xué)腐蝕的次生過程返回一、宏觀腐蝕電池1.異金屬接觸電池陰陽兩級可以用肉眼或不大于10倍的放大鏡分辨出來鋁鋼(a)不同金屬組合第四節(jié)腐蝕電池的類型2.濃差電池：（1）鹽濃差電池（2）氧濃差電池濃度低的部位易腐蝕砂土粘土銅銅縫內(nèi)Cu2+濃度比縫外高（b）氧濃度差異（c）金屬離子濃度差異3.溫差電池溫度高的部位易腐蝕二、微觀腐蝕電池1.金屬化學(xué)成分的不均勻性；金屬表面電化學(xué)不均一性的原因：陰陽兩級無法憑肉眼分辨（金屬或合金表面因電化學(xué)不均一而存在大量微小的陰極和陽極）滲碳體鐵(d)金屬中含雜項2.組織結(jié)構(gòu)的不均勻性；應(yīng)力集中（e）應(yīng)力及形變差異3.物理狀態(tài)的不均勻性；4.金屬表面膜的不完整性。新管道新管道(f)表面狀態(tài)不同返回ZnCuKA3%NaCl溶液第五節(jié)腐蝕速度與極化作用實驗現(xiàn)象：歐姆定律：一、陽極極化和陰極極化1.定義：極化作用：由于通過電流而引起原電池兩極間電位差減小，并因而引起電池工作電流強度降低的現(xiàn)象。陽極極化：當(dāng)通過電流時，陽極電位向正的方向移動的現(xiàn)象。陰極極化：當(dāng)通過電流時，陰極電位向負(fù)的方向移動的現(xiàn)象。2.極化的本質(zhì)-AMM+nKD+neD?ne-極化的本質(zhì)是電子遷移的速度比電極反應(yīng)及有關(guān)的連續(xù)步驟完成的快。二、去極化作用消除或減弱陽極和陰極的極化作用的電極過程去極化劑：能消除和減弱極化作用的物質(zhì)。陰極去極化作用：在溶液中增加去極劑（H+、O2等）的濃度、升溫、攪拌、其它降低活化超電壓的措施陽極去極化作用：攪拌、升溫、在溶液中加入絡(luò)合劑或沉淀劑返回（一）、定義1.電極反應(yīng)的耦合：在一個孤立金屬電極上同時以相等的速度進(jìn)行著一個陽極反應(yīng)和一個陰極反應(yīng)的現(xiàn)象。2.共軛反應(yīng)：互相耦合的反應(yīng)。3.共軛體系：相應(yīng)的腐蝕體系。舉例：鋅在鹽酸溶液中（金屬表面至少進(jìn)行著兩個不同的電極反應(yīng)）三、共軛體系及腐蝕電位（二）、混合電位在共軛體系中，總的陽極反應(yīng)速度與總的陰極反應(yīng)速度相等，其帶電狀況不隨時間變化，電極電位不隨時間變化，這時的電極電位為穩(wěn)定電位，又稱為混合電位。Ee1<Ec<Ee2-EEe1EcEe2ia1ik1ia2ik2返回（一）、極化曲線及其測量方法1.定義：把表示電極電位與極化電流或極化電流密度之間關(guān)系的曲線稱為極化曲線。四、極化曲線和極化圖歐姆電阻壓降iR-EEea（Zn）Eca（Zn）Eck（Cu）Eek（Cu）iimax2.極化率：電極電位隨電流密度的變化率，即電極電位對于電流密度的導(dǎo)數(shù)。極化曲線越陡，極化率越大，電極反應(yīng)阻力越大；極化曲線越平，極化率越小，電極反應(yīng)越易進(jìn)行。3.測量方法：（1）恒電流法（2）恒電位法4.金屬的腐蝕速度利用極化曲線外延法求自腐蝕電流返回思考題雙電層的類型有哪些？平衡電極電位、電極電位的氫標(biāo)度的定義？？？判斷金屬腐蝕傾向的方法有哪幾種？？腐蝕原電池的組成及工作歷程？它有哪些類型？思考題極化作用、陽極極化、陰極極化的定義是什么？極化的本質(zhì)是什么？？？極化率的定義是什么？返回第二章常見的局部腐蝕電偶腐蝕應(yīng)力腐蝕破裂小孔腐蝕縫隙腐蝕晶間腐蝕細(xì)菌腐蝕磨損腐蝕腐蝕疲勞一、定義異種金屬在同一介質(zhì)中接觸，由于腐蝕電位不相等有電偶電流的流動，使電位較低的金屬溶解速度增加，造成接觸處的局部腐蝕，而電位較高的金屬，溶解速度反而減小，這就是電偶腐蝕，又稱接觸腐蝕第一節(jié)電偶腐蝕二、電偶腐蝕的原理腐蝕電位較低的金屬由于和腐蝕電位較高的金屬接觸而產(chǎn)生陽極極化，其結(jié)果是溶解速度增加，而電位較高的金屬，由于和電位較低的金屬接觸而產(chǎn)生陰極極化，結(jié)果是溶解速度下降，即受到陰極保護(hù)。三、電偶序和電偶腐蝕傾向根據(jù)金屬或合金在一定條件下測得的穩(wěn)定電位的相對大小排列而成的表稱為電偶序。1.表中上下位置相隔較遠(yuǎn)的兩種金屬，在海水中組成偶對時，陽極體受腐蝕較嚴(yán)重；陰極體受腐蝕較輕。2.位于表中同一橫行的金屬，又稱為同組金屬，表示它們之間的電位差相差很小。一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序鉑金石墨鈦銀Chlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)HastelloyC(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不銹鋼(鈍態(tài))18-8不銹鋼(鈍態(tài))11~30%Cr不銹鋼(鈍態(tài))Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(鈍態(tài))鎳(鈍態(tài))銀焊藥Monel(70Ni,32Cu)銅鎳合金(60~90Cu,40~11Ni)青銅銅黃銅陰極性陽極性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)HastelloyB(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活態(tài))鎳(活態(tài))錫鉛鉛-錫焊藥18-8鉬不銹鋼(活態(tài))18-8不銹鋼(活態(tài))高鎳鑄鐵13%Cr不銹鋼鑄鐵鋼或鐵2024鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)鎘工業(yè)純鋁(1100)鋅鎂和鎂合金四、影響電偶腐蝕的因素1.面積比鋁鋼鋼鋁海水海水大陰極小陽極的電偶組合是很有害的，應(yīng)當(dāng)避免。2.介質(zhì)的電導(dǎo)率介質(zhì)的電導(dǎo)率越高，兩極間的溶液電阻小，陽極受到的腐蝕全面，不嚴(yán)重。反之，則嚴(yán)重。五、電偶腐蝕的控制1.設(shè)計上，在選材方面盡量避免異種金屬接觸，不可避免時，應(yīng)盡量選取在電偶序中同組或位置相隔較近的金屬。2.避免大陰極小陽極；3.若采用不同腐蝕電位的金屬材料，盡量采取絕緣措施。4.可以采用表面處理的方法。返回一、定義和特征在金屬表面的局部地區(qū)，出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕很輕微，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕。蝕孔小且深，通常沿著重力方向或橫向發(fā)展，分布有些較分散，有些較集中。第二節(jié)小孔腐蝕二、孔蝕的機理1.Cl-吸附形成孔蝕核2.孔蝕核活化為微陽極，孔外面為微陰極——蝕孔的形成3.自催化作用——閉塞電池的形成（以18-8不銹鋼在充氣的氯化鈉溶液中為例）O2O2O2O2Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Fe(OH)3CaCO3OH-OH-FeCl2HCl濃縮酸性氯化物溶液Ni2+Cr3+Fe2+陽極2e2e鈍化膜（陰極）Fe2+Ｆｅｃｌ２ＨｃｌＨ２Ｓ間或有ＦｅCｌ２．４Ｈ２Ｏ結(jié)晶含Ｈ２Ｓ的酸性氯化物溶液ＭｎＳ＋２Ｈ＋

Ｍ２＋ｎ＋Ｈ２ＳｅＣｌ－Ｃｌ－ｅＦｅＦｅ２＋＋２ｅＦｅ２＋＋Ｈ２ＯＦｅＯＨ＋＋Ｈ＋２Ｈ＋＋２ｅＨ２ｅＦｅ（ＯＨ）３多孔銹層Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ４０Ｈ－

Ｏ２

Ｏ２中性充氣氯化鈉溶液

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２因儲氫偶而將銹層沖破Ｈ２

Ｏ２

Ｏ２ＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋Ｆｅ３Ｏ４←３ＦｅＯＯＨ＋ｅ起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機理示意圖(根據(jù)Ｗｒａｎｇｌｅｎ)三、孔蝕的影響因素1.金屬的本性和表面狀態(tài)2.介質(zhì)的影響四、孔蝕的控制方法1.選用耐孔蝕的合金作為設(shè)備部件的制備材料2.盡量降低介質(zhì)中鹵素離子的含量4.設(shè)備加工后進(jìn)行鈍化處理3.加入緩蝕劑5.外加陰極電流保護(hù)可以抑制孔蝕返回一、定義和特征金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕，這種局部腐蝕形態(tài)稱為縫隙腐蝕。在縫內(nèi)呈現(xiàn)深淺不一的蝕坑或深孔。第三節(jié)縫隙腐蝕二、縫隙腐蝕的機理（以碳鋼在中性海水中為例）1.縫內(nèi)外構(gòu)成宏觀的氧濃差電池2.隨著腐蝕的進(jìn)行，二次腐蝕產(chǎn)物在縫口形成，逐步發(fā)展為閉塞電池，形成了自催化過程，使縫內(nèi)金屬加速腐蝕。eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na+Cl-M+o2OH-o2OH-M+o2OH-M+Cl-Na+eeeo2OH-OH-o2M(OH)2M+M+M+M+M+M+Cl-M+M+Cl-M+M+M+Cl-Cl-M+Cl-Cl-Na+o2Cl-o2o2OH-初期階段后期階段金屬在海水中（中性氯化物溶液）縫隙腐蝕三、縫隙腐蝕的影響因素1.金屬本身2.環(huán)境3.溫度四、縫隙腐蝕的控制1.結(jié)構(gòu)上盡量避免縫隙和死角；2.采用對焊比采用鉚接或螺栓連接好，要無縫連接；3.采用耐縫隙腐蝕的材料4.盡量采用不吸水的墊片；5.可采用電化學(xué)保護(hù)方法。五、縫隙腐蝕與孔蝕的比較1.從腐蝕發(fā)生的條件來看，孔蝕起源于金屬表面的孔蝕核，縫隙腐蝕起源于金屬表面的特小縫隙；孔蝕必須在含活性陰離子的介質(zhì)中才會發(fā)生，而縫隙腐蝕即使不在含活性陰離子的介質(zhì)中也能發(fā)生。2.從腐蝕過程來看，孔蝕是通過腐蝕逐漸形成閉塞電池，閉塞程度較大；縫隙腐蝕由于事先已有縫隙，腐蝕剛開始便形成閉塞電池，閉塞程度較小。3.縫隙腐蝕比孔蝕更易發(fā)生。4.從腐蝕形態(tài)看，孔蝕的蝕孔窄而深，縫隙腐蝕的蝕坑相對廣而淺。返回一、定義腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界或它的鄰近區(qū)域發(fā)展，晶粒本身腐蝕很輕微，這種腐蝕稱為晶間腐蝕。第四節(jié)晶間腐蝕二、機理貧鉻理論不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕(這是最常見的情況，因為不銹鋼一般都是在這種介質(zhì)中使用)，可以用貧鉻理論解釋。（1）奧氏體不銹鋼（敏化溫度450

C—850

C）（2）鐵素體不銹鋼（敏化溫度900

C以上）受熱敏化變形晶間腐蝕圖片貧鉻區(qū)(Fe,Cr)23C6302010>70%鉻含量(%)晶界上的(Fe.Cr)23C618%不銹鋼晶界上鉻的析出和貧鉻區(qū)的形成12%晶界選擇性溶解理論

在強氧化性介質(zhì)(如濃硝酸)中不銹鋼也會發(fā)生晶間腐蝕，是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。用晶界區(qū)選擇性溶解理論來解釋。

當(dāng)晶界上析出了σ相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如磷、硅)偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，從而造成晶間腐蝕。三、晶間腐蝕的控制1.重新固溶處理2.穩(wěn)定化處理3.采用超低碳不銹鋼4.采用雙相鋼返回一、定義金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下所引起的破裂稱為應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）。第五節(jié)應(yīng)力腐蝕破裂二、應(yīng)力腐蝕破裂的條件和特征1.條件：（1）應(yīng)力（拉應(yīng)力）（2）腐蝕介質(zhì)（SCC的材料―環(huán)境組合）金屬或合金腐蝕介質(zhì)軟鋼碳鋼和低合金鋼高鉻鋼奧氏體不銹鋼銅和銅合金鎳和鎳合金蒙乃爾合金鋁合金鉛鎂NaOH,硝酸鹽溶液,(硅酸納+硝酸鈣)溶液42%MgCl2溶液,HCNNaCIO溶液,海水,H2S水溶液氯化物溶液,高溫高壓蒸餾水氨蒸氣,汞鹽溶液,含SO2大氣NaOH水溶液,HF酸,氟硅酸溶液熔融NaCl,NaCl水溶液,海水,水蒸氣,含SO2大氣Pb(AC)2溶液海洋大氣,蒸餾水,KCl-K2CrO4溶液產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的材料-介質(zhì)組合2.特征：（1）SCC分為潛伏期、裂紋擴(kuò)展階段和破裂期。（2）SCC的裂紋形態(tài)有晶界型、穿晶型和混合型三種。三、應(yīng)力腐蝕破裂的機理1.裂紋源2.微觀裂紋的形成3.裂紋的擴(kuò)展陰極C陰極C溶液靜態(tài)金屬陽極區(qū)（穩(wěn)定陽極）AAA*迅速屈服屈服金屬陽極區(qū)（動力陽極）A區(qū)（裂紋兩側(cè)）電流密度~10-5A/cm2A*區(qū)（裂紋尖端）電流密度~0.5A/cm21/2O2+H2O+2e2OH-奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂模型圖（根據(jù)Hoar）四、影響應(yīng)力腐蝕破裂的因素1.應(yīng)力2.金屬及冶金3.介質(zhì)（溫度、含氧量等）

溫度℃400300200100020406080100120產(chǎn)生破裂所需要的時間（小時）溫度對破裂誘發(fā)時間的影響，316及347型不銹鋼在含875ppmNacl的水中（根據(jù)Fontant等）347型316型五、應(yīng)力腐蝕破裂的控制1.選用耐蝕材料2.減弱介質(zhì)的浸蝕性3.采用外加電流的陰極保護(hù)法4.控制應(yīng)力返回一、定義由于腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力的聯(lián)合作用而引起的破壞。第六節(jié)腐蝕疲勞二、腐蝕疲勞的特征1.沒有特定的腐蝕介質(zhì)的界定；2.它的裂紋多為穿晶型，裂紋分支較少；3.腐蝕疲勞破裂的斷面大部分被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，小部分?jǐn)嗫诠饣?，與純力學(xué)的斷裂不同。三、腐蝕疲勞的機理是一個力學(xué)—電化學(xué)過程，當(dāng)構(gòu)件受交變應(yīng)力作用時，金屬的結(jié)晶結(jié)構(gòu)將發(fā)生位錯，位于滑移面上的金屬原子具有更高的自由能，它們相對于未受應(yīng)變的部分成為陽極，在電化學(xué)和力學(xué)作用下，產(chǎn)生微裂紋并沿滑移面不斷擴(kuò)展，產(chǎn)生裂紋。四、腐蝕疲勞的影響因素1.表面應(yīng)力狀態(tài)2.介質(zhì)3.交變應(yīng)力的振幅和頻率五、控制1.采用表面覆蓋層的方法六、腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕破裂的區(qū)別從應(yīng)力、介質(zhì)、裂紋的形態(tài)考慮2.降低部件的應(yīng)力返回一、定義腐蝕性流體與金屬構(gòu)件以較高的速度做相對運動而引起金屬的腐蝕破壞。根據(jù)破壞形式分為湍流腐蝕和空泡腐蝕第七節(jié)磨損腐蝕二、原理1.定義流體流速達(dá)到湍流狀態(tài)而導(dǎo)致金屬的加速腐蝕。2.湍流腐蝕的機理由于高速流體擊穿了緊貼金屬表面幾乎靜態(tài)的邊界液膜一方面加速了去極化劑的供應(yīng)和陰、陽極腐蝕產(chǎn)物的遷移另一方面高速湍流對金屬表面產(chǎn)生了附加的剪切力，不斷地剝離金屬表面的腐蝕產(chǎn)物（a）（b）（c）（d）

湍流造成磨損腐蝕坑的機理

根據(jù)C.LOSS等，轉(zhuǎn)引自《ConosionProcesses》P1772.空泡腐蝕定義：由于腐蝕介質(zhì)與金屬構(gòu)件作高速相對運動時，氣泡在金屬表面反復(fù)形成和崩潰而引起金屬破壞的一種腐蝕形態(tài)。原理：當(dāng)流速足夠高時，液體的靜壓力低于液體的蒸汽壓，使液體蒸發(fā)形成氣泡，低壓區(qū)產(chǎn)生的氣泡又迅速受到高壓區(qū)過來的流體的壓縮而崩潰，氣泡崩潰對金屬表面產(chǎn)生了強烈的錘擊作用，破壞了表面膜或使膜下的金屬晶粒產(chǎn)生龜裂和剝落，形成腐蝕電池。（1）形成氣泡（2）氣泡破滅，膜破壞（3）重新成膜（4）形成新氣泡（5）氣泡破滅，膜毀壞（6）重新成膜

空泡腐蝕各步驟示意圖（根據(jù)Henlee）三、影響因素1.金屬2.表面膜3.流速四、控制方法1.合理設(shè)計2.選擇能形成保護(hù)性好的表面膜的材料；3.采用適當(dāng)?shù)耐繉踊蜿帢O保護(hù)。返回第八節(jié)細(xì)菌腐蝕一、細(xì)菌的腐蝕作用及腐蝕特征作用：（1）新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用；（2）生命活動影響電極反應(yīng)的動力學(xué)過程；（3）改變金屬所處的環(huán)境狀況；（4）破壞金屬表面有保護(hù)性的非金屬覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。特征:（1）金屬表面伴隨著粘泥的沉積；（2）腐蝕部位總帶有孔蝕的跡象。二、常見的腐蝕細(xì)菌分為喜氧性和厭氧性細(xì)菌1.喜氧性細(xì)菌：鐵細(xì)菌、硫氧化菌等2.厭氧性細(xì)菌：硫酸鹽還原菌等鐵細(xì)菌

-Gallionellasp.

結(jié)晶紫染色

(1000X)厭氧細(xì)菌引起的腐蝕

通常有黑色沉積物三、細(xì)菌腐蝕的控制1.清潔設(shè)備表面2.保持設(shè)備的光潔度3.采用殺菌劑4.陰極保護(hù)返回思考題電偶腐蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕的定義、原理、影響因素和控制方法是什么？？？應(yīng)力腐蝕破裂、腐蝕疲勞、磨損腐蝕的定義、原理、影響因素和控制方法是什么？晶間腐蝕的定義、原理、控制方法是什么？？？細(xì)菌腐蝕的特征是什么？細(xì)菌作用的的特點是什么？細(xì)菌的類型有哪些？其控制方法是什么？返回？請你列舉出在生產(chǎn)和生活中發(fā)生的某些局部腐蝕？第三章金屬在某些環(huán)境中的腐蝕金屬在大氣中的腐蝕金屬在化學(xué)介質(zhì)中的腐蝕金屬在土壤中的腐蝕一、大氣腐蝕的分類干的大氣腐蝕潮的大氣腐蝕濕的大氣腐蝕第一節(jié)金屬在大氣中的腐蝕二、大氣的成分成分克/米３重量％成分毫克/米３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)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P2.4大氣的污染成分:二氧化硫、氮化物、鹽粒等大氣腐蝕

雜質(zhì)

典型濃度，微克/米３二氧化硫(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)：1.5~90城市地帶：0.5~1.7農(nóng)村地區(qū)：0.15~0.45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Shreired.<Corrosion>金屬表面上的水膜

金屬表面上的水膜對大氣腐蝕起著關(guān)鍵性作用。（1）當(dāng)空氣濕度達(dá)到100%，形成肉眼可見的水膜。（2）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。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)凝聚的可能中心三、大氣腐蝕的特點腐蝕速度水膜厚度δⅣⅠⅢⅠ:干的大氣腐蝕

δ=10~100?Ⅱ:潮的大氣腐蝕

δ=100?~1?mⅢ:濕的大氣腐蝕

δ=1?m~1mmⅣ:全浸

δ>1mmⅠⅡ1.干的大氣腐蝕：

常溫氧化2.潮的大氣腐蝕：水膜厚度增加，腐蝕速度增加3.濕的大氣腐蝕：水膜厚度增加，腐蝕速度減小返回一、土壤的性質(zhì)1.土壤的組成：砂子、灰、泥渣、腐植土等2.土壤中的水分3.土壤中的氧4.土壤的酸堿性5.土壤中微生物第二節(jié)金屬在土壤中的腐蝕二、土壤腐蝕的特點1.土壤是一種具有特殊性質(zhì)的電解質(zhì)2.土壤腐蝕的過程：三、土壤腐蝕常見的幾種形式1.由于充氣不均勻引起的腐蝕粘土(貧氧區(qū))砂土(富氧區(qū))陰極陽極埋地鋼管地面

構(gòu)成氧濃差電池的一種情況2.由雜散電流引起的腐蝕從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解根據(jù)

Akumob引自＜金屬腐蝕理論及其研究方法＞P133

電車電流流出

軌道

陽極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕）

陰極區(qū)域

架空線＋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。3.由微生物引起的腐蝕返回一、金屬在工業(yè)水中的腐蝕1.淡水的腐蝕受氧含量、溫度、pH值、流速的影響2.高溫水和蒸汽冷凝水的腐蝕第三節(jié)金屬在化工介質(zhì)中的腐蝕二、金屬在酸中的腐蝕1.金屬在鹽酸中的腐蝕影響因素：金屬的性質(zhì)、介質(zhì)的影響、溫度的影響、氧和氧化劑等發(fā)生析氫腐蝕。2.金屬在硝酸中的腐蝕（1）碳鋼在硝酸中的腐蝕硝酸濃度低于30%時，隨著濃度的增加，腐蝕速度加快。硝酸濃度高于30%時，隨著濃度的增加，腐蝕速度下降。硝酸濃度超過85%時，隨著濃度的增加，腐蝕速度加快。（2）不銹鋼在硝酸中的腐蝕

不銹鋼在稀硝酸中很耐蝕。不銹鋼在濃硝酸中由于過鈍化腐蝕速度增大。（3）鋁在硝酸中的腐蝕

硝酸濃度在30%時，腐蝕速度最大。硝酸濃度高于30%時，腐蝕速度下降。3.金屬在硫酸中的腐蝕（1）鐵在硫酸中的腐蝕硫酸濃度低于50%時，隨著濃度的增加，腐蝕速度加快。硫酸濃度高于50%時，隨著濃度的增加，腐蝕速度下降。硫酸濃度超過100%時，腐蝕速度加快。（2）鋁在硫酸中的腐蝕

鋁在稀硫酸中很耐蝕。鋁在中、高濃硫酸中不穩(wěn)定。（3）鉛在硫酸中的腐蝕

鉛在60%以下的稀硫酸中很耐蝕。鉛在濃硫酸中不耐蝕。三、金屬在堿中的腐蝕影響堿對鐵腐蝕的因素1.pH值和堿液濃度2.溫度3.應(yīng)力四、金屬在鹽中的腐蝕1.酸性鹽2.中性鹽3.堿性鹽4.氧化性鹽五、金屬在鹵素中的腐蝕返回思考題金屬在大氣中的腐蝕特點是怎樣的？？？金屬在土壤中有哪幾種腐蝕形式？金屬在工業(yè)水、酸、堿、鹽中的腐蝕特點是怎樣的？？返回一、概述1.相的定義金屬或合金中，凡化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)都相同并與其它部分有界面分開的均勻組成部分。第四章金屬結(jié)構(gòu)材料的耐蝕性2.單相合金耐蝕性較高；單相合金的腐蝕速度與合金含量之間有一種特殊的規(guī)律，即n/8定律，也就是耐蝕組元的原子數(shù)與合金總原子數(shù)之比符合n/8時，合金的耐蝕性將出現(xiàn)突然的提高。3.兩相或多相合金由于存在化學(xué)和物理的不均勻性，容易形成微電池。二、碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵是鐵與碳的合金，基本金相組織是鐵素體、滲碳體和石墨。容易形成微電池。在非氧化性介質(zhì)中，耐蝕性很差。在pH>9.5，濃度不超過30%的堿溶液中，是耐蝕的。在強氧化性介質(zhì)中，可以鈍化具有一定的耐蝕性三、不銹鋼合金元素在不銹鋼中的作用1.鉻：（1）在氧化性介質(zhì)中，可以生成可自動修復(fù)的Cr2O3膜（2）在非氧化介質(zhì)中，隨著Cr元素的增加，腐蝕速度增大。2.鎳：（1）提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性（2）對還原性介質(zhì)有一定的耐蝕性，彌補Cr元素在還原性介質(zhì)中的不足。（3）加入鎳是鐵-鉻合金形成奧氏體組織，具有優(yōu)良的熱加工性、冷變形能力、可焊性和良好的低溫韌性。3.鉬：（1）Mo含量增高，鈍化膜增厚；（2）耐還原性介質(zhì)（3）抗Cl-引起的孔蝕4.硅：（1）形成富硅保護(hù)膜：可以耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂，可以抗強氧化性介質(zhì)（2）能夠提高鋼的鈍態(tài)穩(wěn)定性：抗孔蝕，耐海水腐蝕5.銅：（1）在合金中起著微陰極的作用（2）提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性返回思考題碳鋼的腐蝕特點是怎樣的？？？不銹鋼的腐蝕特點是怎樣的？返回一、非金屬材料的分類無機材料、有機材料、復(fù)合材料第五章非金屬結(jié)構(gòu)材料的耐蝕性二、無機非金屬材料（一）無機非金屬材料的類型天然耐酸材料：花崗巖、石英巖、石棉等原料經(jīng)燒結(jié)而成的材料：化工陶瓷、石墨原料不經(jīng)燒結(jié)的硅酸鹽材料:耐酸水泥、耐酸混凝土原料經(jīng)熔融而制成的硅酸鹽材料：玻璃、搪瓷等。（二）硅酸鹽材料的共性1.性脆2.極好的耐蝕性3.孔隙性（三）陶瓷化工陶瓷主要原料為粘土、瘠性料、助熔劑具有好的耐蝕性，不耐氫氟酸和堿的腐蝕；強度低，性脆，熱膨脹系數(shù)大。（四）玻璃除氫氟酸、熱濃磷酸和濃堿外，幾乎耐一切介質(zhì)的腐蝕；是脆性材料，光滑三、高分子材料的腐蝕（一）高分子材料的破壞形式1.化學(xué)裂解在活性介質(zhì)作用下，滲入高分子材料內(nèi)部的介質(zhì)與大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.溶脹與溶解溶劑分子滲入高分子材料內(nèi)部破壞大分子之間的次價鍵，與大分子發(fā)生溶劑化作用。3.應(yīng)力開裂4.滲透破壞（二）聚氯乙烯1.物理性能：（1）線性聚合物（2）導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱系數(shù)?。?）線脹系數(shù)很大（4）介電強度高（5）耐熱性差（6）可以焊接、脹接、注塑成形2.耐蝕性能：（1）耐中等濃度的酸、堿、鹽、碳?xì)浠衔?、有機溶劑。（2）在強氧化介質(zhì)中氧化（3）在光、熱、機械作用下發(fā)生脫HCl反應(yīng)（4）在苯、甲苯、氯苯、丙酮等芳香族或酮類有機介質(zhì)發(fā)生溶脹、溶解，喪失機械強度。（三）聚四氟乙烯性能：（1）耐熱、耐寒性好，使用溫度為-200～260℃（2）具有高度的化學(xué)惰性（3）表面光滑，摩擦系數(shù)小（4）強度、剛度稍差不如聚氯乙烯（四）聚乙烯性能：（1）較好的耐蝕和耐溶劑性能（2）易氧化（3）強度、剛度低于聚氯乙烯（五）橡膠丁苯橡膠：由丁二烯和苯乙烯兩種單體聚合而成。耐磨損、耐老化、耐臭氧性能，不耐鹽酸。氯丁橡膠：由氯丁二烯單體聚合而成。耐油、耐溶劑、耐氧化、耐老化、耐酸、堿，耐熱性能、耐寒性差。丁基橡膠：由異丁烯和少量戊二烯共聚而成。具有低吸水性、耐酸、堿、耐氧化、老化、耐侯性，工藝性能差。丁腈橡膠：由丁二烯和丙烯腈共聚而成。耐油、耐燃料、耐溶劑、耐熱性好，耐低溫性和臭氧性差。四、玻璃鋼（一）組成玻璃纖維膠黏劑：合成樹脂、固化劑、增塑劑、填料、稀釋劑（二）各種樹脂的性能環(huán)氧樹脂：耐熱，100℃，耐酸耐堿和大部分有機溶劑酚醛樹脂：120℃，耐酸不耐堿呋喃樹脂：180～200℃，耐酸耐堿共性：不耐氧化性介質(zhì)（三）性能：比強度高，耐蝕性取決于樹脂，導(dǎo)熱系數(shù)小。返回思考題硅酸鹽材料的特點是什么？？？高分子材料破壞的形式有哪些？試說出各類無機材料和有機材料的腐蝕性能？返回第六章腐蝕控制方法緩蝕劑介質(zhì)處理陽極保護(hù)陰極保護(hù)合理選用耐腐蝕材料合理的防腐蝕設(shè)計表面覆蓋層選材的原則1.設(shè)備的工作條件：（1）介質(zhì)、溫度和壓力（2）設(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)（3）環(huán)境對材料的腐蝕（4）產(chǎn)品的特殊要求2.材料的性能：強度、塑性、韌性、加工工藝性能、經(jīng)濟(jì)性能第一節(jié)合理選用耐腐蝕材料返回

一、定義將被保護(hù)金屬進(jìn)行外加陰極極化以減小或防止金屬腐蝕的方法，叫陰極保護(hù)。二、外加陰極極化的方法：1.將被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，利用外加陰極電流進(jìn)行極化。2.犧牲陽極的保護(hù)法：在被保護(hù)設(shè)備上，連接一個電位更負(fù)的金屬做陽極。第二節(jié)陰極保護(hù)防護(hù)技術(shù)兩種陰極保護(hù)示意圖.外加電流保護(hù)法.箭頭表示電流方向.犧牲陽極保護(hù)法.箭頭表示電流方向+-直流電源輔助陽極腐蝕介質(zhì)被保護(hù)設(shè)備埋地管道犧牲陽極地面接線盒三、陰極保護(hù)的原理由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)，金屬得到了保護(hù)。四、陰極保護(hù)的基本控制參數(shù)1.最小保護(hù)電位陰極保護(hù)中所取的極化電位。顯然，要使金屬的腐蝕速度降低到零，達(dá)到“完全保護(hù)”，必須取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護(hù)電位，即取Epr=Eea。是基本控制指標(biāo)。2.最小保護(hù)電流密度與所取保護(hù)電位對應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護(hù)電流密度。五、犧牲陽極保護(hù)法與外加電流陰極保護(hù)法的比較1.犧牲陽極保護(hù)法安裝簡單，不需要直流電源，對周圍設(shè)備的干擾小。但犧牲陽極消耗大，難以調(diào)節(jié)在最佳保護(hù)電位，且提供的電流較小。2.外加電流陰極保護(hù)法不消耗有色金屬，可以提供較大的保護(hù)電流，對保護(hù)效果易于進(jìn)行監(jiān)測和控制，但需要直流電源，對保護(hù)系統(tǒng)要經(jīng)常進(jìn)行檢查和管理，由于電流流過的范圍寬，可能對周圍其他金屬設(shè)備產(chǎn)生雜散電流腐蝕。返回

一、定義將被保護(hù)設(shè)備與外加直流電源的正極相連，在一定的電解質(zhì)溶液中將金屬進(jìn)行陽極極化至一定電位，在此電位下，金屬能建立起鈍態(tài)并維持鈍態(tài)，則陽極過程受到抑制，金屬腐蝕速度降低，設(shè)備得到保護(hù)，稱為陽極保護(hù)。第三節(jié)陽極保護(hù)二、陽極保護(hù)的原理對具有活態(tài)—鈍態(tài)轉(zhuǎn)變而不能自鈍化的腐蝕體系，通過陽極極化電流，使金屬的電位正移到穩(wěn)定鈍化區(qū)內(nèi)，金屬的腐蝕速度就會大大降低。EEtpEpp

i維

i致

i能夠進(jìn)行陽極保護(hù)的腐蝕體系的陽極極化曲線及保護(hù)參數(shù)三、陽極保護(hù)設(shè)計要點1.正確選擇輔助的陰極材料2.選參比電極五、陽極保護(hù)與陰極保護(hù)的比較陽極保護(hù)陰極保護(hù)相同只能用于電解質(zhì)溶液的連續(xù)液相部分，不能用于氣相部分的保護(hù)；所需極化電流必須符合經(jīng)濟(jì)要求；設(shè)備結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。不同1、本質(zhì)上的差別：陽極極化時金屬腐蝕傾向增大，才只適用于能陽極鈍化的體系。1、陰極極化時：金屬腐蝕傾向減小，到達(dá)穩(wěn)定區(qū)則金屬不會腐