腐蚀与防护腐蚀科学与防护技术材料保护
材料腐蚀与防护
材料腐蚀与防护材料腐蚀是指在特定环境条件下，材料表面遭受化学或电化学作用而发生的破坏现象。
腐蚀不仅会降低材料的强度和耐久性，还会对设备和结构的安全性造成严重威胁。
因此，对材料腐蚀进行有效的防护至关重要。
本文将就材料腐蚀的原因、分类及防护方法进行探讨。
首先，材料腐蚀的原因主要包括化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。
化学腐蚀是指材料与化学物质直接发生反应，导致材料表面腐蚀。
电化学腐蚀是指在电解质存在的情况下，材料表面发生的电化学反应所致的腐蚀。
微生物腐蚀是由微生物产生的代谢产物对材料表面造成的腐蚀。
这些腐蚀形式各有特点，需要针对性地采取防护措施。
其次，根据腐蚀的性质和特点，可以将材料腐蚀分为干腐蚀和湿腐蚀。
干腐蚀是指在干燥的环境中发生的腐蚀现象，主要包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和氯化腐蚀等。
湿腐蚀是指在潮湿或液态环境中发生的腐蚀现象，主要包括腐蚀、孔蚀和应力腐蚀等。
针对不同类型的腐蚀，需要采取相应的防护措施。
针对材料腐蚀问题，可以采取多种防护方法。
首先是选用耐腐蚀材料，例如不锈钢、耐蚀合金等，这些材料具有良好的耐腐蚀性能，能够有效地延缓腐蚀的发生。
其次是表面涂层防护，通过在材料表面涂覆一层防腐蚀涂层，可以有效地隔绝材料与腐蚀介质的接触，起到防腐蚀的作用。
另外，还可以采取阴极保护、阳极保护等电化学防护方法，以及改变环境条件、控制腐蚀介质浓度等措施来防止材料腐蚀的发生。
综上所述，材料腐蚀是一种常见的材料破坏现象，对设备和结构的安全性造成严重威胁。
为了有效地防止材料腐蚀，需要深入了解腐蚀的原因和分类，针对不同类型的腐蚀采取相应的防护措施。
只有通过科学的防护方法，才能有效地延缓材料腐蚀的发生，保障设备和结构的安全运行。
材料的腐蚀与防护
本章主要内容：1、材料设备的腐蚀与防护基本原理2、设备腐蚀防护技术3、材料的选用§2.1材料设备的腐蚀与防护一、概述腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。
1、腐蚀的危害腐蚀所造成的危害非常严重：腐蚀不仅会带来巨大的经济损失、造成资源和能源的严重浪费，而且还会污染人类生存的环境、引发灾难性事故。
（1）经济损失巨大（2）资源和能源浪费严重（3）引发灾难性事故4）造成环境污染2、腐蚀与防护科学的发展（1）远在5000年前我们的祖先就采用火漆作为木、竹器的防腐涂层。
出土的春秋战国时期的武器，有的至今毫无锈蚀，原因是其表面有一层致密的含铬的黑色氧化物保护层。
如勾践剑。
（2）18世纪下半叶开始的工业革命，促进了腐蚀与防护科学理论研究的发展。
（3）近30多年来，随着核能技术、海洋工程、航空航天、环境科学与工程技术等现代工业的崛起以及设备运行向高速、高温、高压方向的发展，使原来大量使用着的不锈钢和高强度合金构件不断出现严重的腐蚀问题，从而促使许多相关学科展开了对腐蚀问题的综合研究，使今日的腐蚀与防护科学发展成为一门融合了多种学科的新兴边缘学科，并形成了包含腐蚀电化学、腐蚀金属学、环境敏感断裂力学、生物腐蚀学和防护系统工程学等许多学科分支。
（4）现在电化学保护技术已在我国的海洋开发，石油化学工业，地下结构和装置等方面获得了极广泛的应用，并逐步走向规范化、法令化阶段；缓蚀剂的理论研究与实际应用，正在建立我国自己的体系；各种耐蚀材料和表面保护技术的开发及推广应用获得了很大的发展；防腐蚀设计和防腐蚀技术管理日益受到普遍的重视。
二、腐蚀与防护基本原理1、金属的化学腐蚀金属的化学腐蚀是指金属与环境介质发生化学作用，生成金属化合物并使材料性能退化的现象。
（1）金属氧化及其氧化膜（2）自然界中除金、铂等金属在一般情况下不氧化而呈单质形式外，大多数金属都以氧化物（矿石）形式存在。
除少数金属（如钼、钨）高温氧化所生成的氧化物具有挥发性外，大多数金属氧化的结果都是在其表面上形成一层氧化物固相膜。
材料的腐蚀与防护重点
1.腐蚀：⑴材料的腐蚀：指材料体系与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象⑵金属材料的腐蚀：金属受到环境的高温化学氧化、电化学溶解等作用，使金属单质变为化合物（冶金的逆过程），导致金属受到损失和破坏的现象自然条件下，金属总是存在着自发回归低能稳定态的倾向——与周围介质（通常为氧）反应形成低能态的化合物，在这个过程中，金属失去电子被氧化，发生腐蚀，因此可以将金属腐蚀理解为冶金的逆过程⑶非金属材料的腐蚀：非金属受到环境的化学或物理作用，导致非金属构件变质或破坏的现象。
2.材料体系与环境的作用包括化学反应、电化学反应、物理溶解等。
3.金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。
4.材料的破坏：材料的重量损失、开裂、穿孔、溶解、溶胀等。
材料的变质：材料的服役性能变差，如力学强度下降，弹性降低、韧性减小、脆性增大。
5.金属腐蚀：⑴危害：①腐蚀造成重大的直接经济损失②间接经济损失③人身伤亡和环境污染④阻碍了科学技术的发展⑵控制方法：①合理的结构设计②正确选材和发展新型耐蚀材料③研究可行的表面处理工艺④改善环境和使用合适的缓蚀剂⑤电化学保护⑶有利的一面：①电化学加工②制备信息硬件的印刷线路③腐蚀金相试样6.腐蚀分类：⑴按照腐蚀环境：干燥气体腐蚀（干腐蚀）、电解液中的腐蚀、非电解质中的腐蚀、熔融金属的腐蚀（物理腐蚀）⑵按照腐蚀机理：化学腐蚀（化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏）、电化学腐蚀（金属的电化学腐蚀指的是金属在水溶液中与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏）⑶按照腐蚀形态：①普遍性（全面）腐蚀：全面腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏，也称普遍性腐蚀②局部腐蚀：局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。
其危害性比均匀腐蚀严重得多分类：小孔腐蚀（又称坑蚀和点蚀，在金属表面上极个别的区域被产生小而深的孔蚀现象)、缝隙腐蚀（在电解液中金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙内离子的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而使金属局部破坏的现象）、电偶腐蚀（两种电极电位不同的金属或合金互相接触，并在一定的介质中发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象）、晶间腐蚀（金属在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象）、选择性腐蚀（多元合金在腐蚀介质中，较活泼的组分优先溶解，结果造成材料强度大大下降的现象）③应力作用下的腐蚀断裂：应力腐蚀是金属在特定的介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象磨损腐蚀：是由机械因素（湍流、漩涡、多相流体冲击、空化作用、微振摩擦等）和腐蚀介质联合作用而产生的金属材料破坏现象7.阳极反应：金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即氧化过程。
金属腐蚀和防护的实验报告
金属腐蚀和防护的实验报告金属腐蚀和防护的实验报告摘要：本实验通过对不同金属材料在不同环境条件下的腐蚀程度进行观察和分析，探讨了金属腐蚀的原因及其防护方法。
实验结果表明，不同金属在不同环境中呈现出不同的腐蚀程度，其中自然环境和酸性环境对金属腐蚀的影响较大。
为了减轻金属腐蚀的程度，我们采用了表面涂层和阴极保护等方法进行防护。
本实验为相关领域的研究和应用提供了有益的参考。
一、引言金属是广泛应用于工业领域的材料，但其腐蚀问题一直困扰着科学家和工程师。
金属腐蚀不仅会降低材料的力学性能和寿命，还可能对工业设备和基础设施造成严重的损害。
因此，研究金属腐蚀的原因和防护方法对于保证金属材料的可靠性和延长其使用寿命至关重要。
二、实验原理金属腐蚀是指金属与周围环境介质接触后发生的化学反应，导致金属发生溶解和腐蚀现象。
多种因素会影响金属腐蚀的程度，主要包括环境介质、金属种类、温度、湿度和氧气含量等。
本实验选取了常见的钢铁、铝和铜等金属材料，将其置于自然环境和酸性环境中，观察并比较其腐蚀程度。
三、实验步骤1. 准备金属试样：分别选取同一尺寸和形状的钢铁、铝和铜试样，保证其表面光洁。
2. 自然环境观察：将金属试样暴露在自然环境中，每隔一段时间观察试样表面的变化，并记录下来。
3. 酸性环境观察：将金属试样置于酸性溶液中，每隔一段时间观察试样表面的变化，并记录下来。
4. 分析实验结果：根据观察记录，比较不同金属试样在不同环境中的腐蚀程度，并进行结果分析。
四、实验结果与分析根据实验观察，在自然环境中，铁表面出现了明显的锈斑，而铝和铜表面没有明显腐蚀现象。
这是由于铁在湿氧气环境下容易氧化生成铁锈，而铝和铜具有更好的抗氧化性能。
在酸性环境中，铁和铝表面均出现了腐蚀现象，与自然环境下相比，腐蚀速度更快。
铜的腐蚀程度较轻，表面仅有些微变化。
这是由于酸性溶液中的氢离子和氧气能够加速金属的腐蚀反应。
为了减轻金属腐蚀的程度，我们可以采用表面涂层和阴极保护等方法进行防护。
金属材料的腐蚀与防护技术
金属材料的腐蚀与防护技术腐蚀是指金属在特定环境条件下与环境发生相互作用，导致其物理、化学性质发生变化的过程。
腐蚀不仅会损害金属材料的外观和性能，还可能对使用上产生严重的安全隐患。
为了保护金属材料免受腐蚀侵害，我们需要采取相应的防护技术。
一、腐蚀的种类和影响因素1. 腐蚀种类腐蚀可分为电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀等。
电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的一种化学反应，常见的有酸性腐蚀和碱性腐蚀。
化学腐蚀则是指金属与非金属物质直接发生化学反应，如氧化腐蚀和硫化腐蚀等。
微生物腐蚀则是由微生物引起的一种特殊腐蚀形式。
2. 影响因素腐蚀的发生与环境因素和材料自身的性质密切相关。
环境因素包括温度、湿度、氧气浓度、化学物质的浓度和PH值等。
而金属材料的组织结构、成分和外表状态则是决定其抵抗腐蚀能力的重要因素。
二、金属材料的腐蚀防护技术为了防止金属材料的腐蚀，我们可以采取以下传统和现代的腐蚀防护技术。
1. 表面涂层技术表面涂层技术是最常用的腐蚀防护方法之一。
例如，通过电泳涂层、浸涂涂层或热浸镀层等方法，在金属材料表面形成一层能够阻挡腐蚀介质的保护层，常见的涂料包括油漆、塑料、涂锌或涂镍等。
2. 金属合金技术金属合金技术是在金属表面形成一层氧化层或合金膜，以提高金属材料的抗腐蚀性能。
例如，通过将铝和钛等其他金属加入到钢材中，可形成不锈钢，提高其抗腐蚀能力。
3. 缓蚀剂技术缓蚀剂技术是通过添加特定的缓蚀剂到金属材料表面，形成一层保护膜，从而减缓腐蚀速度。
缓蚀剂能够吸附在金属表面，阻碍腐蚀介质对金属的侵蚀，常用的缓蚀剂包括有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。
4. 阳极保护技术阳极保护技术是通过向金属表面提供一个更容易氧化的金属，使其成为电极，减少金属的腐蚀。
常见的阳极保护方法有阳极保护层、阳极保护电流和阴极保护等。
5. 材料改性技术材料改性技术是通过改变金属材料的组织结构、表面形貌或添加新的元素，以提高金属的抗腐蚀性能。
例如，通过镀铬、氮化处理或在金属表面形成纳米结构，可以增强材料的抗腐蚀能力。
材料腐蚀与防护全册课件- (一)
材料腐蚀与防护全册课件- (一)材料腐蚀与防护全程课件旨在全面介绍材料腐蚀和防护领域的相关内容，从基础概念到实际应用上提供详尽的指导和解说。
本文章将系统地介绍以下几点：一、材料腐蚀的基础概念材料腐蚀是指材料在特定环境条件下发生的不可逆性的化学或电化学反应。
它可以由氧化、络合和还原等化学作用和电化学作用引起。
材料腐蚀是一种自然现象，同时也是会造成严重经济和财产损失的。
所以，对于材料腐蚀和防护研究至关重要。
二、材料腐蚀的分类根据不同的腐蚀条件，材料腐蚀可以分为自然腐蚀和人工腐蚀两类。
自然腐蚀包括空气腐蚀、水腐蚀和土壤腐蚀；人工腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀等。
三、材料腐蚀速率的计算与预测方法为了防止材料的腐蚀，必须先合理地估计其腐蚀速率。
在材料腐蚀计算和预测方面，目前主要有两种方法：一是实验计算法，通过实验获得数据，推导出目标腐蚀物的腐蚀速率和腐蚀规律；二是理论计算法，依据材料腐蚀的机理和物理特性，利用数学模型进行预测和计算。
四、材料腐蚀防护技术目前常用的材料腐蚀防护技术包括：镀层防护、涂层防护、阳极保护及材料的选用等。
其中，钝化层是一种常见的防护手段，可以通过对金属表面物理、化学处理及改变材料的组成等方式形成一层足够坚韧的膜层。
五、材料腐蚀实践案例在实践应用中，已经出现了很多成功的案例。
例如，对于海洋油气钻井平台等现代工业结构，往往会采取锌铝涂层和熔喷涂铝等优质防腐材料；而对于航空、航天等行业，羟基磷酸锌、氧化铝等腐蚀剂亦得到了广泛应用。
总之，材料腐蚀与防护是当前制造业领域的重要研究方向，通过对化学和物理的深入了解，我们可以更好地掌握实践中有效的腐蚀防护技术，以保障人们的生产和生活质量。
而本次课程的全面解读和详细说明，将为广大研究人员和实践者提供有力的学习和指导。
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。
材料腐蚀与防护课件
氧化还原反应
金属与氧化剂直接发生化学反应 ，导致金属原子失去电子成为正 离子，氧化剂获得电子成为负离 子。
酸碱反应
金属与酸或碱发生中和反应，释 放氢离子或氢氧根离子，导致金 属溶解。
生物腐蚀机理
01
生物腐蚀是指微生物、藻类等生 物对材料造成的腐蚀。
02
生物腐蚀通常发生在潮湿环境， 如土壤、水体等，由于生物活动 产生的代谢产物对材料造成腐蚀 。
详细描述
腐蚀的本质是材料与环境中的介质发生化学或电化学反应，导致材料结构、性能 和外观发生变化。化学腐蚀是指材料与环境中的介质发生化学反应，生成新的物 质；电化学腐蚀则是材料与电解质溶液发生原电池反应，导致材料损失。
腐蚀的原理与过程
总结词
腐蚀的原理主要包括氧化还原反应和电化学反应。在氧化还原反应中，材料失去或获得 电子，与环境中的氧化剂或还原剂发生反应；在电化学反应中，材料作为原电池的一个
蚀性。
03
材料的耐腐蚀性能评价
耐蚀性能的测试方法
浸泡试验
将材料浸泡在腐蚀介质 中，观察其腐蚀速率和
程度。
盐雾试验
模拟海洋环境，通过盐 雾加速材料的腐蚀。
恒温恒湿试验
在恒定的温度和湿度条 件下，测试材料的耐腐
蚀性能。
电化学测试
利用电化学方法测量材 料的腐蚀电流和电位等
参数。
材料的耐蚀性等级评定
腐蚀等级标准
船舶海洋工程的腐蚀防护
总结词
船舶洋工程长期处于海洋环境中，面临严重的腐蚀问题。
详细描述
船舶和海洋工程结构的腐蚀不仅影响使用寿命，还可能引发安全事故。为了应对海洋腐蚀环境，通常 采用耐腐蚀的金属材料和涂层保护，同时对船体和海洋平台进行阴极保护，以减缓腐蚀速率。
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建议
通过图书馆、网络查找各种典型腐蚀 事例。要求掌握腐蚀事例的分析方法、明 确腐蚀形式并提出解决方案。
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学习方法
轻理论重工程、轻讲授重研讨 腐蚀事例分析为主 大作业一次
本学期内，将提供四次左右的机会，由学生主讲。 （自愿组成小组：3~5人，自行分工，注明贡献率）
每小组讲课时，将随机抽取评委10人打分。
1
2
3
C204下塔漏点
4
5
绪论
主要内容：研究材料与周围介质作用的规律、腐蚀过程机
理及各种防腐方法。
学习目的：掌握材料腐蚀的过程并找到有效、实用的控制
方法。
学习方法：基本理论分析和腐蚀事例分析相结合。
与其它学科的联系：材料、力学、物理化学、电化学、制
造工艺、设备结构、冶金及生物学等
参考书目：曹楚南.《腐蚀电化学》
12
三、腐蚀的定义与分类
定义：材料由于环境作用引起的破坏或变质。
环境
化学、电化学 化学—机械 电化学—机械
化学腐蚀
按腐蚀机理
分
电化学腐蚀
类 按破坏特征 均腐蚀
局部腐蚀
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化学腐蚀：金属与非电解质直接发生化学作用而引 起的破坏。属于纯氧化还原反应，有腐 蚀产物。
特点：整个过程无电流产生。 电化学腐蚀：金属与电解质溶液发生电化学作用
梁成浩.《腐蚀电化学概论》
专业研究简介
6
国内主要专业杂志
《中国腐蚀与防护学报》 《腐蚀与防护》 《腐蚀科学与防护技术》 《材料保护》 《表面技术》 《全面腐蚀控制》 《石油化工设备腐蚀与防护》
7
国外主要专业杂志
• Corrosion • Material Performance National Association of Corrosion Engineers NACE（美国腐蚀工程师协会） • Corrosion Science • British Corrosion Journal
尤其是制造透明塑料、食品及药品等。 安全和可靠性 尤其对于处理易燃、易爆、有毒气
体及各种酸类。
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二、设计人员掌握腐蚀知识的必要性 正确的腐蚀控制，可延长设备的寿命，避免事故， 节约维护费用。 在腐蚀控制上，提倡预防性控制，“防患于未然” NO“亡羊补牢”。 设计者在充分考虑实现设备功能的同时，更应考虑 其功能正常实现的影响因素——腐蚀。 设计者掌握腐蚀知识是为了丰富其设计能力。
而引起的破坏。 特点：腐蚀过程中有电子的移动。 均匀腐蚀：也叫全面腐蚀。腐蚀面积大，危害小。 局部腐蚀：腐蚀集中在局部区域，破坏力极强。
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主要包括：
应力腐蚀：拉应力+腐蚀性介质——材料快速开裂。 腐蚀疲劳：交变应力+腐蚀性介质。 磨损腐蚀：腐蚀性介质高速流动或含有固体颗粒；
摩擦副在腐蚀性介质中的腐蚀。 小孔腐蚀：腐蚀集中于某些点，形成深孔至穿孔。 晶间腐蚀：发生于晶间，使晶粒间失去结合力，强
国别
腐蚀损失 占国民经济生产总值%
美国
750亿美元
4
英国
100亿英镑
3.5
法国
1150亿法郎
1.5
日本
160亿美元
1.8
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下面从几个方面说明： 外观 生锈影响物体的外观美，如：汽车、设备 维修和操作费用 腐蚀设备的维修和操作费用可观 停车 非正常停车是工厂最忌讳的，往往不可避免 产品的污染 产品质量至关重要，直接影响其价值，
度急剧下降，破坏无征兆。 缝隙腐蚀：铆接、胀接、螺纹连接处等。 电偶腐蚀：异种金属+电解质溶液。 选择性腐蚀：优先腐蚀材料中某种重要元素而破坏。
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M.G.方坦纳认为，腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀更合 理。有液体存在产生的腐蚀是湿腐蚀，通常包括水溶 液和电解质，如水对钢的腐蚀。环境中无液相或在露 点以上时产生的腐蚀是干腐蚀，腐蚀剂通常是蒸汽和 气体，并伴有高温，如炉气对钢的腐蚀（裂解炉）。
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一、腐蚀的危害 1.腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域 机器设备等在大气中因腐蚀而生锈 船舶及海洋平台受海水及海洋微生物的腐蚀 地下输油、气管线及电缆在土壤中的腐蚀 高温环境下金属的腐蚀 各种溶液对材料的腐蚀 人工器官的腐蚀 2.腐蚀是一个自然的过程
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3.腐蚀的代价
工业发达国家1984年腐蚀损失
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关于考试
1.概念及简答题 2.填空或选择题 3.腐蚀事例分析题
40分 30分 30分
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