2腐蚀控制的基本概念
金属腐蚀理论总复习题
金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题第一章 绪论 思考题1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。
答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。
耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。
2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？答:⑴金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应使体系能量降低。
⑵均匀腐蚀速度的表示方法：深度：年腐蚀深度 （p V ）V P =t h ∆=8.76d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量，单位mm;V -代表失重腐蚀速度； t 是腐蚀时间，单位y ；d 是金属材料的密度；V P 所以的单位是mm/y 。
失重：失重腐蚀速度(-V )-V = StW -∆=St W W 10- W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g ； W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g ；S 代表试样暴露的表面积，单位m 2； t 代表腐蚀的时间，单位h 。
计算题计算题1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp ，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1解：由题意得：（1）对碳钢在30%HNO 3( 25℃)中有： V ˉ=△W ˉ/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001=0.4694 g/㎡∙h又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y(25℃)中有：对铝在30%HNO3Vˉ=△Wˉ铝/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6=0.3391g/㎡∙h/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3d=m铝说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀( 25℃)有：（2）对不锈钢在20%HNO3表面积S=2π×0.0152＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2∙h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y对铝有：表面积S=2π×0.022＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2∙h试样体积为：V=π×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y试样在98% HNO3(85℃)时有：对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
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
腐蚀基本概念(已整理好)
04
涡流检测
利用电磁感应原理，在金属表面 产生涡流，通过检测涡流的变化
来检测金属的腐蚀。
腐蚀监测与检测的应用
在线监测
对关键设备和设施进行实时在线监测， 及时发现并预警腐蚀问题，确保设备 安全运行。
预防性维护
定期进行腐蚀检测，评估设备的腐蚀 状况，制定针对性的维护和检修计划。
失效分析
对已发生失效的设备进行腐蚀检测和 分析，找出腐蚀原因，为后续的防腐 措施提供依据。
光学监测技术
利用光学原理，通过检测金 属表面的形貌变化或荧光标 记物的变化，来监测金属的 腐蚀过程。
腐蚀检测方法
01
目视检测
通过观察金属表面状况，检查是 否有腐蚀迹象，如锈迹、变色等
。
03
X射线检测
利用X射线穿透金属并检测其内部 腐蚀缺陷的方法。
02
超声检测
利用超声波在金属中的传播特性 ，检测金属内部的腐蚀缺陷。
安全隐患
腐蚀可能导致设备和设施 的安全隐患，增加事故发 生的概率。
人员安全
腐蚀产生的废气、废液和 废渣等污染物对人体健康 造成危害，影响人员安全。
生产安全
腐蚀破坏了设备和设施， 可能导致生产过程中的安 全事故，造成人员伤亡和 财产损失。
03 腐蚀的预防与控制
防腐蚀材料的选择
耐腐蚀材料
01
选择对特定腐蚀介质具有高稳定性的材料，如不锈钢、钛、锆
船舶海洋工程的腐蚀案例
总结词
船舶海洋工程由于长期处于海洋环境中，其 结构和设备面临着严重的腐蚀威胁。
详细描述
船舶和海洋平台等结构的腐蚀问题主要包括 底部、侧面和上部结构的腐蚀。这些结构的 腐蚀会导致结构强度下降和设备损坏，影响 船舶和平台的使用寿命和安全性。例如，某 海洋平台的支撑结构在使用几年后出现了严 重的腐蚀，导致平台倾斜和损坏，威胁到了
腐蚀与腐蚀控制原理-熊金平
做好防腐工作
原则：科学、合理，经济、可行，综合考虑 原则： 注意： 注意： 一种防腐措施不是万能的，不能够解决所有腐蚀问题 一个腐蚀问题，不限于只用一种方法解决。
正确选材、合理设计、精心施工、科学管理 正确选材、合理设计、精心施工、 腐蚀控制的意义 控制腐蚀、 改善环境、 控制腐蚀、节约资源 改善环境、 保障安全、 保障安全、创造财富
电荷交换平衡
交换电流密度（i 交换电流密度（i0） E~
aM
n+
服从Nernst方程，E 服从Nernst方程，E可测
●金属浸在含本身离子的溶液中 ●
平衡电位序表 — 电动序
非平衡体系
稳定电位（不可逆、腐蚀电位） 稳定电位（不可逆、腐蚀电位）
●电极上至少有二对电极过程进行
金属
溶液 M
n+
M D.e
E E E
ic
ic
iD(M
0
2
ic
1
2
c1
c
E
ic
iD(M
)
c
'
1
0
1
)
2
lg i
阴极保护效应： 阴极保护效应：牺牲阳极保护法的理论基础
7、理论极化曲线与实测极化曲线 理论极化曲线
●理想电极：电极上只发生一对电极反应（平衡或极化状态） ●开路电位是平衡电位Ee 开路电位是平衡电位Ee ●极化时，极化曲线将从各自的平衡电位出发 ●对其一阳极极化，另一阴极极化，沿不同途径发展，
二、腐蚀的定义
广义说：任何材料与环境作用造成的破坏（失效）。
金属腐蚀更为重要
金属腐蚀 金属/环境 金属/
化学、电化学作用 物理作用
变质、破坏
腐蚀控制的基本要素
腐蚀控制的基本要素
腐蚀控制的基本要素包括以下几点：
1. 环境评估：了解和评估腐蚀问题的环境条件，包括温度、湿度、PH值、气体成分等。
通过环境评估能够确定腐蚀的原因
和程度。
2. 材料选择：选择合适的材料来抵抗或减轻腐蚀。
不同的环境条件对材料会有不同的腐蚀影响，因此需要选择具有抗腐蚀性能的材料。
3. 设备保护措施：根据腐蚀环境的特点，采取相应的保护措施。
例如，对金属表面进行防腐涂层、电镀等处理，或者使用电位保护、缓蚀剂等方法来延缓腐蚀的发生。
4. 检测和监控：定期检测和监控腐蚀情况，及时发现和解决潜在的腐蚀问题。
常用的检测方法包括电化学腐蚀测试、无损检测、实地观察等。
5. 维护和维修：定期进行设备和结构的维护和维修，修复或更换腐蚀受损的部件。
定期对腐蚀部分进行喷涂、修复等处理，以延长设备的使用寿命。
6. 培训和教育：提供相关的培训和教育，使工作人员能够了解和应对腐蚀问题。
包括腐蚀知识的普及、维护技能的培养等。
7. 管理体系：建立和完善腐蚀控制的管理体系，包括制定相应
的规章制度、设立责任制、建立腐蚀控制档案等。
通过管理体系可以保证腐蚀控制措施的有效实施和跟踪。
通过以上基本要素的综合应用，可以有效地控制和减轻腐蚀问题，提高设备和结构的使用寿命和安全性。
腐蚀控制 国际标准-详细解释说明
腐蚀控制国际标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分旨在介绍本文的主题和内容，以及腐蚀控制的重要性。
腐蚀是一种普遍存在的化学或电化学反应，它会导致物质的逐渐破坏和损失。
腐蚀对各个行业和领域都具有重要影响，包括工业制造、建筑工程、交通运输、能源领域等。
由于腐蚀对设备、资产和人员安全产生的直接和间接影响，腐蚀控制成为了国际标准中不可或缺的一部分。
腐蚀控制的目的是通过采取一系列措施来减少或防止腐蚀的发生和进一步扩展，以延长材料和设备的使用寿命，并确保生产活动的可靠性和安全性。
国际标准在腐蚀控制方面起着至关重要的作用，它们为各个行业提供了一套通用的准则和最佳实践，以确保腐蚀控制工作的有效性和一致性。
本文将详细介绍腐蚀的定义和类型，探讨腐蚀对各个领域的影响和危害，并重点探讨国际标准对腐蚀控制的要求。
此外，本文还将讨论国际标准在腐蚀控制方面的重要性，并提出腐蚀控制的关键措施，展望未来腐蚀控制的发展方向。
腐蚀控制是一个涉及多个领域和学科的复杂课题，它需要涉及工程、材料科学、化学、电化学等多个专业知识领域的综合应用。
通过加强腐蚀控制工作的研究和实践，我们可以有效减少腐蚀造成的损失，提高设备和设施的可靠性和安全性，为各个行业的可持续发展作出贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容主要是对整篇文章的章节和主要内容进行简要介绍和概述。
文章结构的设计应该合理有序，通过概述章节的目的和内容，为读者理解整篇文章提供一个清晰的框架。
在本篇长文中，文章结构的大纲已经提供了详细的章节目录。
因此，在文章结构部分，可以简单描述每个章节的主题和重点内容，使读者在阅读前能够了解整篇文章的组织结构和主要内容。
以下是对文章结构部分内容的一个建议撰写：第1章引言引言部分主要对腐蚀控制这一主题进行概述，包括对腐蚀的定义和种类进行简要解释，并介绍本文的目的和整体结构。
第2章正文正文部分是本文的核心内容，将详细探讨腐蚀的定义和类型、腐蚀的影响和危害以及国际标准对腐蚀控制的要求。
化工设备基本知识—金属材料的腐蚀与防护
金属隔离材料有：铜(如镀铜)、镍(如化学镀镍)、铝(如喷铝)、双金 属(如碳钢上压上不锈钢板)、金属衬里(碳钢上衬铅)等。
2．电化学保护：用于腐蚀介质为电解质溶液、发生电 化学腐蚀的场合,通过改变金属在电解质溶液中的电极 电位,以实现防腐。有阳极保护和阴极保护两种方法。
防腐措施：为了防止和减轻化工设备的腐蚀,除应选择合适的 材料制造设备外,还可采取多种措施,如隔离腐蚀介质、电化学 保护及缓蚀剂保护等。
1．隔离腐蚀介质：用耐蚀性良好的隔离材料覆盖在耐蚀性较差的被保 护材料表面,将被保护材料与腐蚀性介质隔开,以达到控制腐蚀的目的隔 离材料有非金属材料和金属材料两大类。
(1) 阳极型缓蚀剂 (2) 阴极型介质的作用下发生破坏称为腐蚀。铁 生锈、铜生绿锈、铝生白斑点等是常见的腐蚀现象。
在化工生产中,由于物料(如酸、碱、盐和腐蚀性气体等)往往具 有强烈的腐蚀性,而化工设备被腐蚀将造成严重的后果，因此化工 腐蚀与防腐问题必须认真对待。
① 阴极保护：是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极, 从而使其不遭受腐蚀。
② 阳极保护：是把被保护的设备接直流电的阳极，让 金属表面生成钝化膜来起保护作用。阳极保护只有 当金属在介质中能钝化时才能应用。
图1-5阴极保护
3．缓蚀剂保护：向腐蚀介质中添加少量的物质,这种物质能够阻滯电化 学腐蚀过程,从而减缓金属的腐蚀,该物质称为缓蚀剂。 缓蚀剂一般分为：
腐蚀的类型:按破坏特征分为均匀腐蚀和局部腐蚀 （见图1-3），按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
(a)均匀腐蚀
(b)区域腐蚀
(c)点腐蚀
图1-3腐蚀破坏的形
腐蚀和腐蚀控制原理
第一部分基本概念1.金属腐蚀：金属受到环境的化学、电化学、物理作用而破坏或变质的现象。
2.化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生纯化学作用而引起的破环。
3.电化学腐蚀：金属表面与离子导体的电解质发生电化学反应而引起的破环。
4.平衡电极电位：当一个电极反应的阴极反应速率和阳极反应速率相等时，电荷和物质都达到平衡，在这种情况下，金属/溶液界面上就有一个恒定的电位差，这个差值就叫做金属的平衡电极电位。
5.非平衡电极电位：当电极反应偏离平衡状态时，电极系统的电极电位就偏离平衡电极电位，这时的电极电位就叫做非平衡电极电位。
6.共轭体系：如果在一个孤立的电极上，同时以相等的速率进行着一个阴极反应和一个阳极反应，那么这个时候的腐蚀体系就称为共轭体系。
7．混合电位：在一对共轭体系中，电极电位E既是阳极反应的非平衡电极，又是阴极反应的非平衡电极电位，我们把电极电位E称为共轭体系的混合电位。
8.交换电流密度：一个电极反应的阳极反应电流密度ia与阴极电流密度ik相等时的电流密度，即i0=ia=ik ，i0就称为交换电流密度。
9.自腐蚀电流密度：在一个腐蚀体系中，阴极反应速率与阳极反应速率相等时，即ia=ik=ic，ic就称为金属的自腐蚀电流密度。
10.电化学极化：如果电极反应所需要的活化能较高，即电荷转移的电化学速度变得很慢，使之成为整个电极过程的控制步骤，由此导致的极化称为电化学极化或者活化极化。
11.浓度极化：如果电子转移步骤很快，而液相传质步骤非常慢慢，以至于成为整个电极反应的控制步骤，由此导致的极化称为浓度极化或者浓差极化。
12.氢的去极化腐蚀：金属在腐蚀介质中，如果金属的平衡电极电位比氢的平衡电极电位低，氢就会作为阴极，金属作为阳极溶解而腐蚀。
13.氧的去极化腐蚀：金属在含氧的腐蚀介质中，如果金属的平衡电极电位比氧气的平衡电极电位低，氧就会作为阴极，金属就作为阳极溶解而腐蚀。
第二部分画图题1（见作业题7题）请绘制Fe-H2O体系的电位-PH图，并在图中标出下面腐蚀行为的位置。
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（5）制定合适的工艺操作条件。 （6）实行良好的维护管理。
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• 关于“全面腐蚀控制”
全面腐蚀控制的思想：
（1）腐蚀控制包括设计、制造、储运安装，操作运行 维护五个方面。
（2）腐蚀控制应当 ： 普及腐蚀与防护科技知识 以科研为先导，提供先进防腐技术 以科学管理为保证，建立必要组织和规章制度 做好经济评价，求得最佳经济效益
Icor Ee, c Ee, a Pa Pc R
从电化腐蚀历程分析（四条控制途径）
热力学控制： 降低体系腐蚀倾向
阴极控制：
增大阴极反应阻力
阳极控制：
增大阳极反应阻力
欧姆电阻控制： 增大电流回路欧姆电阻
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腐蚀控制途径的归纳
E
Ee,k Ecor
Ee,a
Icor I
用Evans极化图表示各种因素对腐蚀电流的影响
当腐蚀电极通过外电流时，电极电位偏离稳
定电位（腐蚀电位）的现象成为腐蚀金属电极的极
化
返回
●从电化腐蚀历程分析（四条控制途径）
复习
ia
ia0
exp
(1 1 )n1F
RT
a
exp
1n1F
RT
a
(4
5
A)
ic
ic0
exp
2 n2 F
RT
c
exp
(1
2 )n2
RT
F
c
(4
5B)
ia
ia 0
exp
(1 1)n1F
RT
(E
Ee1
)
(4
6
A)
ic
ic0
exp
2n2 F RT
第9章 腐蚀控制的基本概念
腐蚀控制的要求 什么是腐蚀控制 确定腐蚀控制水平时需要考虑的因素
腐蚀控制的途径 从腐蚀体系的构成分析 从电化学腐蚀的历程分析 腐蚀控制途径的归纳
腐蚀控制的环节 腐蚀控制的环节 关于“全面腐蚀控制”
1 腐蚀控制的要求
腐蚀控制定义
调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属 设备、结构或零部件保持其强度和功能，不致因发 生腐蚀而劣化甚至损坏，以实现长期安全运行，叫 做腐蚀控制 。
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2. 腐蚀控制的途径
•从电极反应步骤角度分析
相内传 质过程
相界区 反应过 程
电极反应的速度控制步骤
电极反应的步骤
一个电极反应至少需包括如下连续步骤： (1) 液相传质：溶液中的反应物向电极界面迁移。 (2) 电子转移(放电)：反应物在电极界面上发生
电化学反应。 (3) 液相传质或新相生成：产物如果是离子，向溶
腐蚀控制的目标：使金属设备、结构或零部件 的腐蚀速度保持在一个比较合理的，可以接受的水 平。
返回
确定腐蚀控制水平时需要考虑的因素
（1）腐蚀造成的厚壁减薄对设备使用性能的影响 （2）腐蚀产物给产品质量和生产过程带来的问题 （3）腐蚀破坏在安全方面造成的后果 （4）腐蚀控制的费用 （5）预期的使用寿命
Icor
Icor
Icor
Ee, c Ec 是阴极极化曲线的斜率的绝对值，叫阴极 Icor 极化率，记为Pc，表示阴极反应的阻力。
Ea Ee, a 是阳极极化曲线的斜率，叫阳极极化率， Icor 记为Pa，表示阳极反应的阻力。
Ec Ea 是电路的欧姆电阻R，在腐蚀电池中，
Icor
主要是溶液电阻Rs。
( Ee 2
E
)
(4
6B)
ή
ή
ia
iO iO
i i
i ic
（a）ή~i坐标系
iO ia
i Lg|i|
[ic]
i
（b）ή~lgi坐标系
活化极化控制电极反应的极化曲线
• 腐蚀电极的极化
当腐蚀电极通过外电流时，阳极反应速度和阴 极反应速度不再相等，其差值等于外加极化电流密 度。即
i+ ia-ic —电流加和原理
E
Eec
ic icor
icor
ia
Eea
E Eec
Ecor
Eea
ic
ia icor
i
(a)E~i坐标系
Lg|i|
(b)E~lg|i|坐标系
均相腐蚀体系的极化曲线（活化极化体系）
E
Ee,c Ecor
Ee,a
Icor I
Evans极化图的数学表达式
Ee, c Ee, a ( Ee, c Ec Ec Ea Ea Ee, a ) Icor
E
E
E
Pc
Eoc Eoa
Icor
I
（a）阳极初始电位负移
Icor
(b)阴极初始电位正移
Icor
I
(b)阴极极化率大
E
E
E
Re
Pa Icor I
I`Cor Icor I
（d）阳极极化率增大 （e）初始电位差和阴~阳极
Icor I
（f）溶液欧姆电阻大 极化率共同影响
热力学 控制
阴极 控制
阳极 控制
12
3
6
欧姆电阻 控制
12
金属
环境
界面
腐蚀控制可能的途径 （金属电化学腐蚀历程）
返回
3. 腐蚀控制的环节
腐蚀控制的要求应贯穿于设备制作 和运行的全过程，存在以下控制环节：
（1）选择恰当的耐蚀材料。
（2）设计合理的设备结构。
（3）使用正确的制造、储运和安装技术。
（4）采取有效的防护方法。
液内部迁移；如果是固体或气体，有新相生成。
从腐蚀体系构成分析（三个控制途径）
金属材料 （1）选择恰当的耐蚀材料（预定环境）
（2）研制更优良耐蚀性能的新材料（使用环境中）
环境 降低环境对金属材料的腐蚀性。 界面 （1）避免设备暴露表面局部区域条件强化。
（2）用覆盖层将金属材料与环境隔离开 。
金属防护方法四大类： ➢改变金属的内部组织结构 ➢金属表面转化层 和永久性表面覆层 ➢电化学保护 ➢缓蚀剂