生成-腐蚀科学与防护技术
现代化工设备的腐蚀问题及其防护技术
现代化工设备的腐蚀问题及其防护技术随着科学技术的不断发展，现代化工设备在生产过程中发挥着越来越重要的作用。
随之而来的问题之一就是设备的腐蚀问题。
腐蚀是指物质在与周围环境接触的过程中，受到化学、电化学、或电学作用而遭受破坏的现象。
腐蚀是化工设备常见的问题之一，不仅影响设备的正常使用寿命，还可能导致设备事故，产生严重后果。
对于现代化工设备的腐蚀问题，采取有效的防护措施显得尤为重要。
一、现代化工设备腐蚀问题的原因设备腐蚀问题的发生有很多原因，主要包括以下几点：1. 介质的腐蚀性：介质中的酸、碱、盐、氧化剂等物质，对设备的金属材料会产生腐蚀作用。
2. 温度、湿度和压力：工作条件中的高温、潮湿以及高压环境都会加速腐蚀的过程。
3. 金属材料的选择：不同的金属材料对于不同的介质有不同的耐腐蚀性，如果选用不当，就会导致腐蚀问题。
4. 设备结构设计不合理：设备内部结构设计不合理，导致介质停滞或者局部腐蚀。
二、现代化工设备腐蚀防护的技术手段为了有效解决现代化工设备腐蚀问题，需要采取一系列的腐蚀防护技术手段，主要包括以下几种常见方法：1. 金属材料的选用选择抗腐蚀性能较好的金属材料是预防腐蚀的首要步骤。
一般来说，不锈钢、镍合金等金属具有较好的耐腐蚀性能，适合于现代化工设备的制造。
对于一些特殊情况，还可以采用聚合物、陶瓷等非金属材料来代替金属材料，以达到抗腐蚀的目的。
2. 表面涂层技术表面涂层技术是一种常见的腐蚀防护手段，通过在金属表面涂覆一层防腐蚀材料，形成保护膜，从而阻隔介质对金属的腐蚀。
常用的涂层材料包括涂漆、镀层、热浸镀锌等，选用合适的涂层材料可以有效延长设备的使用寿命。
3. 电化学保护技术电化学保护技术是利用外加电流或者外加电势来改变金属表面的电化学性质，从而有效地减缓金属腐蚀的速度。
常见的电化学保护技术包括阴极保护、阳极保护以及电化学溶解沉积等方法。
4. 材料改性技术通过对金属表面进行改性处理，例如喷涂、喷焊、热喷涂等方法，可以改变金属表面的化学性质和物理性质，提高金属的耐腐蚀能力。
第1章-腐蚀与防护-绪论
损失可能减少的部分 （%） — — 15 — — 23
美国
英国 德国 瑞典 意大利 前苏联 日本 印度 中国
25
20 30
—
— — 40 —
1.2 腐蚀的危害与腐蚀控制的重要性
1.2.1 腐蚀的危害 1.2.1.3 间接经济损失
间接损失难以估计，一般包括如下几个方面： ① 停工，例如炼油厂更换一根腐蚀了的钢管可能只需数百美 元，但当由此造成的停工一小时，产值可能损失10000美元。 再如电站锅炉管因腐蚀而爆炸，造成电厂停电，由此导致其 供电范围内的工厂全部停电，其损失会是十分惊人的。 ② 降低产品效率，如腐蚀产物影响管路畅通，降低设备和管 道的换热效率及输送容量等。 ③ 产品的污染，如罐头或饮料因容器器壁腐蚀造成污染而报 废。
直接损失 825亿美元 1680亿美元 2000亿美元 3000亿美元 2757亿美元 100亿英镑 450亿德国马克 350亿瑞士克郎 480000亿里拉 67亿美元 92亿美元 52580亿日元 400亿印度卢比 2288亿人民币
占国民生产总值， % 4.9 — 4.2 4.2 3.5 3.5 3.0 — 6.0 2 1.8 1.02 — 2.4
腐蚀的危害
2～5%GDP！
• 腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有的行业，包括冶 金、化工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、 信息、农业、食品、医药、海洋开发、基础设施等。 • 能源和材料的损失 • 设备的失效，物料污染 • 工艺流程的中断 • 泄漏（跑、冒、滴、漏）、爆炸、伤亡 • 环境污染 • 高新技术产业发展的限制性因素
NH
3
H2
Cl2
N2
HCl,HF
SO2 CO2 CO N 2 O NO2 其它
腐蚀与防护
✓ 1967年12月，美国俄亥俄大桥由于应力腐蚀和腐蚀疲劳 突然掉入河中，致使46人丧生。 ✓ 1982年9月一架日航DC-8喷气客机在我国上海降落时， 由于飞机刹车系统的高压气瓶发生应力腐蚀爆炸，致使刹 车失灵，飞机冲出跑道，致使数十人受伤。 ✓1985年8月12日一架日航波音747客机由于发生应力腐 蚀开裂而坠毁，死亡500多人。 ✓1980年3月北海油田的亚历山大·基兰德号采油平台发生 腐蚀疲劳破坏，致使 123人丧生。 ✓2004年8月9号，日本美滨核电站3号反应堆涡轮机房配 水管发生腐蚀穿孔，引起高温高压水蒸气泄漏，导致4死7 伤的生产事故。
腐蚀与防护
腐蚀事例（感性认识）
老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生 锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道 流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场 上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰 的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发 黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿 的坏烂、石头的风化等等。
✓ 震惊世界的印度博帕尔公害事件：1984年12月3日凌晨，印度
博帕尔市郊的"联合碳化杀虫剂厂"一贮罐的安全阀由于腐蚀发生毒气泄 漏事故。1小时后有毒烟雾袭向这个城市，形成了一个方圆25英里的毒雾 笼罩区。近邻的两个小镇上，有数百人在睡梦中死亡。火车站里的一些 乞丐死亡。一周后，有2500人死于这场污染事故，另有1000多人危在 旦夕，3000多人病入膏肓，20多万人双目失明。博帕尔的这次公害事件 是有史以来最严重的污染事故惨案。
c）造成产品污染，影响产品质量和企业的经济效益。如少量 的铜盐就可以毁坏整缸肥皂液，会加速肥皂变质，缩短肥 皂的贮用时间。皂液盒绝对不能用铜瓶、或镀铜的瓶子灌 装！
腐蚀与防护学科的最新进展
腐蚀与防护学科的最新进展、发展趋势、应用前景、腐蚀与防护学科的内容与最新进展随着社会的发展，三大公害(自然灾害、环境污染、腐蚀)之一的腐蚀越来越受到重视，腐蚀是悄悄自发的一种冶金的逆过程，发生在我们生产、生活和建设的各个环节。
1999年幵始的“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策"，历时3 年。
其结果表明：我国每年腐蚀总损失可达5000亿元以上。
约占国民生产总值(GNP)的5%。
应如同对待医学和环保一样重视腐蚀问题。
在近一个世纪的研究中，腐蚀与防护学科基本形成了自己的体系，材料的腐蚀控制，从材料的研发、材料的腐蚀性能评价、材料的选择与设计、先进涂层的选用、阴极保护技术以及腐蚀的理论体系等方面开展了大量的工作，积累了丰富的经验。
目前，腐蚀科学与技术研究开发的新前沿扩展到从纳米技术到宏观材料的腐蚀科学与工程。
大气腐蚀、石油天然气化工工业腐蚀、有色金属与合金腐蚀、涂层和表面修饰、不锈钢的腐蚀与金属钝化、阴极保护等腐蚀问题继续受到尖注和重视。
尤以大气腐蚀、涂层和表面修饰及不锈钢的腐蚀与钝化研究及其在各行业的应用表现最为活跃。
1、在大气腐蚀方面从不同角度致力于耐蚀材料和材料耐蚀性的研究。
各国学者普遍尖注的问题是：耐候钢锈层组分分析和结构解析；合金元素在锈层中的作用和存在状态；应用X射线同步辐射技术分析锈层超细颗粒的组成和纳米结构；使用ACM传感器监测耐候钢的大气腐蚀；带锈电极的极化行为和阻抗性质等。
在日本，由于具有岛国气候以及步入人口老龄化社会和劳动力短缺的特点，开发具有免涂装和免维护功能的耐海岸大气腐蚀的耐候钢是其今后发展结构材料的战略选择，因此，耐候钢大气腐蚀的研究在日本十分活跃。
目前，为了降低耐候钢的生产成本，寻找价格较低的合金元素也正在成为研究热点，铝和硅是最有希望和前途成为向耐候钢中添加的合金元素之一。
同时，耐候钢的研究进展都与新的电子技术和表面测试技术紧密联系在一起，如X 射线衍射、电子探针、扫描电镜、透射电镜、电子能谱、红外光谱、交流阻抗技术等的相尖技术。
腐蚀理论与防护技术思考题
化工设备腐蚀与防护技术思考题绪论1. 什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的根本原因是什么？2. 腐蚀的危害体现在哪些方面？3. 为什么说腐蚀与防护科学是一门边缘科学？4. 什么是化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？二者的区别与联系是什么？5. 常见的局部腐蚀有几种？6. 腐蚀过程的共同特性是什么？第一章化学腐蚀1. 什么是金属的氧化？2. 金属的化学腐蚀有什么特点？3. 金属氧化的热力学判据？4. 影响金属氧化膜形成的因素有哪些？5. 金属的氧化属于化学腐蚀，却又由电化学模型来解释之为什么？6. 满足哪些条件的金属氧化膜才有保护作用？7. N型氧化物和P型氧化物的导电机理是什么？如何用哈菲原子价规律解释合金化提高金属耐蚀性的原理？8. 金属氧化的动力学曲线有几种类型？9. 钢铁高温氧化时的氧化产物组成是什么？氧化膜增长机理又是什么？10. 铸铁肿胀的实质是什么？11. 什么是氢腐蚀？处于氢脆和氢腐蚀状态的金属材料有什么特性？12. 为什么说金属的硫化比氧化更严重？13. 加工高硫原油的减压填料塔停工处理不当可能会出现自燃，试分析其原因？如何防止自燃发生？14. 什么是高温烟气的硫酸露点腐蚀？如何防止之？第二章电化学腐蚀的理论基础5. 金属发生电化学腐蚀的热力学条件是什么？6. 电位-pH图中的三类曲线各代表什么含义？7. 氢电极和氧电极的电位-pH 图中氢、氧平衡线把图分成哪三个区域？8. Fe-H 2O 系的电位-pH 图被各条曲线分成几类区域？其在腐蚀科学研究中有什么作用？9. 什么是腐蚀电池？腐蚀电池的组成条件是什么？10．简述腐蚀电池的工作历程？11. 微观腐蚀电池形成的原因有哪些？12. 什么是极化现象、阳极极化、阴极极化？13. 电化学极化形成的原因是什么？14. 埃文斯极化图有什么作用？15. 什么是共轭体系？16. 什么是腐蚀电位？17. 什么是金属的钝化？金属钝化的特征是什么？18. 金属钝化曲线有几个特征电位？这些特征电位将曲线分成几部分？19. 什么金属钝化理论的成相膜理论及吸附膜理论？20. 什么是析氢腐蚀？什么是吸氧腐蚀？21. 氧电极的极化曲线可分成哪几个区域？22. 工程结构中对同时存在由不同材料构成的阴、阳极时，如何确定阴阳极的相对面积？为什么？23. 衡量金属钝化性能好坏的电化学参数是什么？其物理意义是什么？24. 影响电化学腐蚀的因素有哪些？25. 在腐蚀电池Fe|NaCL (充气的)|Pt中⑴阴、阳极各是哪一个？(2) 外电流的方向怎样？(3) 铁和铂片上主要进行的反应是什么？写出电极反应方程式？(4)将NaCL溶液换成稀HCL溶液，反应将发生什么变化？26. 一个铁钉完全浸泡在充氧的水中，它会在什么部位发生腐蚀？写出相应的阳极和阴极反应式？第三章常见的局部腐蚀电池的本质是什么？6. 试以铝合金在含有氯离子的溶液中发生孔蚀时的自催化原1. 说明三类双电层的带电状态，并解释为什么会形成这种电荷分布结构？2. 什么叫电极电位、平衡电极电位、标准电极电位？如何确定电极的电极电位？3. 作为参比电极必须满足哪些条件？4. 什么是标准电位序？什么是腐蚀电位序？1. 常见的八大局部腐蚀形态是什么？2. 全面腐蚀的电化学特点是什么？工程中如何控制全面腐蚀？3. 什么叫电偶腐蚀？电偶腐蚀的机理是什么？4. 为什么说工程结构中存在异种金属组合时“大阴极、小阳极”结构不合理？5. 孔蚀的机理是什么？孔蚀发展过程中形成的闭塞理？7. 什么是缝隙腐蚀？缝隙腐蚀的机理是什么？8. 缝隙腐蚀和点蚀的异同点是什么？9. 什么叫选择性腐蚀？常见的选择性腐蚀有哪些？10. 黄铜脱锌的机理是什么？11. 为什么灰铸铁会发生选择性腐蚀而球墨铸铁却不会？12. 什么叫沿晶腐蚀？沿晶腐蚀发生的内因与外因是什么？13. 说明18-8 不锈钢发生晶间腐蚀的贫化机理？应采用什么措施防止？14. 什么是应力腐蚀开裂？应力腐蚀开裂发生的条件是什么？15. 应力腐蚀开裂发生的机理有哪些？分别是什么？16. 什么是腐蚀疲劳？腐蚀疲劳的特点是什么？17. 影响腐蚀疲劳的因素有哪些？18. 说明空泡腐蚀发生的详细过程？19. 金属的孔蚀一般会在什么条件下发生？某工厂有一台海水换热器，由于碳钢管束腐蚀严重，想改用铝材或不锈钢的换热器，对此谈谈你的看法？第四章金属在自然环境中的腐蚀1. 按照潮湿程度，金属的大气腐蚀有哪几类？它们是否有本质区别？2. 影响大气腐蚀的因素有哪些？为什么大气中的尘埃易引起钢铁腐蚀？3. 防止大气腐蚀主要有哪些措施？4. 海水腐蚀的阳极过程有什么特点？5. 金属发生大气腐时，水膜层厚薄程度对水膜下的腐蚀过程有何影响？6. 试比较海水腐蚀、大气腐蚀和土壤腐蚀异同点？7. 影响土壤腐蚀的因素有哪些？8. 什么是杂散电流腐蚀？9. 东营地区的新自行车较周围其他地区相比为什么会在较短的时间内生锈，试从腐蚀与防护角度出发解释其原因？如何防止其生锈？10. 钢铁在含SO2 的工业大气中比在洁净大气中腐蚀严重，解释其原因？11. 埋在土壤中的钢管同时经过沙土带和粘土带，哪个土壤带的金属会发生腐蚀？为什么？12. 乙烯生产工艺中要在低于-100 C的温度下把裂解气中的CH4、Hb、C2H6、GH4等介质进行低温分离。
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇金属的电化学腐蚀与防护教案1教材分析：本节课程是高中化学的第四章第四节，着重介绍了金属的电化学腐蚀和防护的基础概念、原理和方法。
教材主要内容包括金属腐蚀的原因、腐蚀过程和类型，腐蚀的防护措施，以及防护材料的种类和应用。
教学目标：1. 理解金属腐蚀的原理和分类，知道何种因素引起腐蚀。
2. 了解金属腐蚀的过程，掌握腐蚀程度的判断方法。
3. 掌握金属的防腐方法，包括阳极保护、阴极保护、涂层保护等。
4. 了解防腐材料的种类和特点，学会正确使用防腐涂料。
5. 培养学生创新思维和探究精神，鼓励学生从职业方向出发，对未来进行规划和预测。
教学重点：1. 腐蚀的种类和原理；2. 防腐的措施和方法；3. 金属腐蚀评价和防腐涂料选用的标准。
教学难点：1. 腐蚀的电化学原理，包括阳极、阴极和电解质的反应过程。
2. 不同金属在不同环境下腐蚀的机理及防止腐蚀的方法；3. 防腐涂料的选用，涂层的厚度和附着力的衡量方法。
学情分析：本节课程是高中化学中的选修内容，通常在年级较高，化学基础知识相对扎实的学生中教授。
学生应该已经在前面的章节中学习了电化学的基础知识，如电极反应等，有一定的认知基础。
但对于电解质的种类、腐蚀机制等知识掌握不深刻。
部分学生可能没有接触过防腐涂料及防腐涂料的应用，在实验操作上可能需要师生合作互动。
教学策略：1. 采用启发式教学法，引导学生通过实验和讨论理解腐蚀的机理和防护原理。
2. 通过引导学生进行实际问题分析，提高学生独立思考和判断能力。
3. 通过研究具体的防腐实践案例，引导学生理解和掌握防腐的科学方法和实用技术。
4. 通过实验和模拟仿真，激发学生的探索精神和创新意识。
5. 课后安排相关的实验练习以及习题训练，巩固学生所学知识和应用能力。
教学方法：1. 课堂讲授结合视听、图像等多媒体资源，生动直观展示相应的实验现象及防腐涂料的应用例子等；2. 小组讨论及实验操作，寻找金属腐蚀的规律；3. 仿真实验、实物展示等多种方式交替使用，提高学生的学习兴趣和深度；4. 队伍合作、个人发现等多元化学习方式，培养学生的能力和探究意识。
腐蚀科学与防护技术
腐蚀科学与防护技术腐蚀科学与防护技术是一门研究腐蚀反应及防护措施的工程学科。
主要研究内容包括：腐蚀机理及腐蚀损害的形成与发展；各种金属材料和基体介质的腐蚀行为；各种防护材料的性能和应用；多种防护技术的评价及设计。
腐蚀的危害腐蚀损害可导致有色金属结构件损坏，显著降低其强度和刚性等性能，从而可能会影响到安全和服务能力。
腐蚀也会减低管道和容器的容积、使汽轮机缸体和机械零件失去零件准确度，影响柴油机理论功率和最大功率，引发压力容器破裂等严重意外事故。
此外，腐蚀还会导致管道泄漏、排放污染物、各种装置失去平衡，使运行时降低热效率，从而影响企业效益。
腐蚀防护技术主要包括设计与建筑、选择材料、表面处理、涂覆和封装保护、冲洗抑制剂的使用等。
设计与建筑的腐蚀防护技术主要有：完善工程结构，改善设备布置；增加清洁设备来减少受腐蚀物滞留在腐蚀介质中；应用氧合剂缓解氧化性腐蚀；采用耐腐蚀材料和避免溶气和粗糙表面等措施延缓及减轻腐蚀。
表面处理的腐蚀防护技术主要有：表面密封，采用耐腐蚀材料封闭表面；隔离阴极，通过保护层或挡板材料将产品包覆后禁止腐蚀介质的进入；腐蚀补救，安装新的腐蚀补救材料或用减缓型阴极来减缓现有表面的腐蚀；局部阳极保护，用电抗阻件或交流影响电动机等实现阳极保护；涂覆密封材料，采用廉价耐腐蚀材料对面耐腐蚀剂进行喷涂，使表面更加密封，从而减少腐蚀损害。
冲洗抑制剂的使用也是一项有效的腐蚀防护技术。
冲洗抑制剂使用抑制剂溶液将其内部受腐蚀部位浸泡或在内部循环，即可达到维护其内部密封性及防止腐蚀的目的。
综上，腐蚀科学与防护技术是工程学科中最重要的领域之一。
掌握和学习此门学科有助于科学管理设备性能，避免或减少设备受腐蚀的损害，使生产能够稳定可靠地进行，从而得到满意的结果。
《材料腐蚀与防护》课程笔记
《材料腐蚀与防护》课程笔记第一章绪论1.1 材料腐蚀学科特点材料腐蚀学科是研究材料在环境作用下性能退化的一门科学，它具有以下特点：- 多学科交叉：腐蚀现象涉及化学反应、电化学过程、材料科学、物理学、生物学等多个领域，因此材料腐蚀学科是一门典型的交叉学科。
- 实践性强：腐蚀问题无处不在，从日常生活到工业生产，都存在着材料腐蚀的问题，这要求腐蚀学科的研究具有很强的实践性和应用性。
- 复杂性：腐蚀过程往往受多种因素的影响，如环境条件、材料性质、应力状态等，这些因素的相互作用使得腐蚀问题非常复杂。
- 经济影响大：材料腐蚀会导致设备损坏、结构失效，从而造成巨大的经济损失和安全风险。
1.2 材料腐蚀学科的发展材料腐蚀学科的发展可以分为以下几个阶段：- 古代认知阶段：在古代，人们就已经意识到金属会随着时间的推移而腐蚀，但由于科学技术的限制，只能采取一些简单的防护措施，如涂油、包裹等。
- 近代科学阶段：19世纪末到20世纪初，随着化学和物理学的发展，科学家们开始系统地研究腐蚀现象，提出了电化学腐蚀理论。
- 现代技术阶段：20世纪中叶，随着电子技术、材料科学和电化学技术的进步，腐蚀学科得到了快速发展，出现了许多新的腐蚀防护技术和方法。
- 当代综合管理阶段：21世纪初，腐蚀学科进入了综合管理阶段，强调腐蚀控制的系统性和科学性，发展了腐蚀监测、风险评估和管理信息系统。
1.3 腐蚀的定义腐蚀是材料在环境介质的化学、电化学或物理作用下，其表面或内部发生变质，从而导致材料性能下降、结构破坏的过程。
这个过程通常伴随着能量的变化。
1.4 腐蚀的分类腐蚀可以根据不同的标准进行分类：- 按照腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
- 按照腐蚀环境分类：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀等。
- 按照腐蚀形态分类：均匀腐蚀、局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等）、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
1.5 腐蚀速度表示方法腐蚀速度是衡量材料腐蚀程度的重要参数，常用的表示方法有：- 质量损失法：通过测量材料在一定时间内的质量损失来计算腐蚀速度，单位通常是毫克/平方厘米·小时（mg/cm²·h）。