材料设备的腐蚀防护与保温PPT
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材料腐蚀与防护ppt课件
在某些情况下，磨损了的零件是可以修复的，例如， 用快速笔刷电镀法可以修复已轻微磨损了的车轴。 腐蚀: 是金属材料或其制件在周围环境介质的作用下， 逐惭产生的损坏或变质现象----化学变化。 金属材料的锈蚀是最常见的腐蚀现象之一。在机器设备 的损坏中，腐蚀与磨损经常是“狼狈为奸”，同时进行。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
数据分析与结果讨论
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
钢铁的锈蚀与防护(26张ppt)
23
我会做
1.在下列环境中，埋在底下的铸铁输气（液）管道被腐蚀的
速度最慢的是（ D）
A.含较多沙粒，潮湿透气的土中 B.沼泽地中 C.河流附近的盐碱地中 D.干燥、有黏性、透气性差的土中 2.芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已 有三百多年的历史。下列关于铁画的生锈与保护的叙述
不正确的是（ A）
9
一周 后 干燥空气中
全浸在沸水中
食醋浸没
铁钉放在干燥的空气中： 铁钉未生锈 铁钉完全浸没在沸水中： 铁钉未生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁钉在空气、水的界面处生锈严重 铁钉浸没一半在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了醋酸溶液: 铁钉严重锈蚀
10
1.铁生锈的主要因素：水和氧。
影响因素：钢铁的纯度、环境的温度、 湿度和酸碱性、盐溶液等。
第三节 钢铁的锈蚀与防护
1
观察下面的图片：
2
3
铁轨的锈蚀
Hale Waihona Puke 锈蚀的轮船钢铁是应用最普 遍且最容易被锈 蚀的金属材料
各种铁制品的锈蚀 4
家庭使用的铁制工具，一段时间不 用就变得锈迹斑斑，而广场矗立的不锈 钢旗杆，几经风霜雪雨却总能保持原有 的本色。为什么呢？
5
为了减少损失，需要探究 钢铁锈蚀的原因、防护的 方法
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建
议:＿防＿止＿＿金＿属＿腐＿蚀＿或＿回＿收＿＿利＿用＿废＿旧＿金＿属＿＿； 合＿＿理＿开＿采＿矿＿物＿或＿寻＿＿找＿金＿属＿的＿代＿用＿品＿＿
25
作业： 1.教材P.71.挑战自我 2.教材P.75.单元练习，将第4、5、6
题写在作业本上
26
6
第三节 钢铁的锈蚀与防护
我会做
1.在下列环境中，埋在底下的铸铁输气（液）管道被腐蚀的
速度最慢的是（ D）
A.含较多沙粒，潮湿透气的土中 B.沼泽地中 C.河流附近的盐碱地中 D.干燥、有黏性、透气性差的土中 2.芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已 有三百多年的历史。下列关于铁画的生锈与保护的叙述
不正确的是（ A）
9
一周 后 干燥空气中
全浸在沸水中
食醋浸没
铁钉放在干燥的空气中： 铁钉未生锈 铁钉完全浸没在沸水中： 铁钉未生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁钉在空气、水的界面处生锈严重 铁钉浸没一半在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了醋酸溶液: 铁钉严重锈蚀
10
1.铁生锈的主要因素：水和氧。
影响因素：钢铁的纯度、环境的温度、 湿度和酸碱性、盐溶液等。
第三节 钢铁的锈蚀与防护
1
观察下面的图片：
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3
铁轨的锈蚀
Hale Waihona Puke 锈蚀的轮船钢铁是应用最普 遍且最容易被锈 蚀的金属材料
各种铁制品的锈蚀 4
家庭使用的铁制工具，一段时间不 用就变得锈迹斑斑，而广场矗立的不锈 钢旗杆，几经风霜雪雨却总能保持原有 的本色。为什么呢？
5
为了减少损失，需要探究 钢铁锈蚀的原因、防护的 方法
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建
议:＿防＿止＿＿金＿属＿腐＿蚀＿或＿回＿收＿＿利＿用＿废＿旧＿金＿属＿＿； 合＿＿理＿开＿采＿矿＿物＿或＿寻＿＿找＿金＿属＿的＿代＿用＿品＿＿
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作业： 1.教材P.71.挑战自我 2.教材P.75.单元练习，将第4、5、6
题写在作业本上
26
6
第三节 钢铁的锈蚀与防护
《腐蚀防护培训》课件
腐蚀防护的方法和原则
1 方法
常用的腐蚀防护方法包括物理防护、化学防 护和涂层防护等。选取适合的方法取决于腐 蚀环境和材料特性。
2 原则
腐蚀防护应遵循可行性、经济性和可持续性 的原则，同时要兼顾安全性和环境保护。
常见的腐蚀防护材料和技术
涂层材料
腐蚀防护涂层如聚合物涂层、金 属涂层和陶瓷涂层等可以提供持 久的保护。
3
案例三
一家石化公司使用涂层防护技术，在容器内壁形成了可靠的防腐层，提高了设备 的防腐蚀性能。
总结和提出建议
腐蚀防护是保障设备安全和延长使用寿命的关键措施。通过合理选择腐蚀防 护方法和材料，以及定期检查和维护，我们可以最大程度地减少腐蚀带来的 损失。
合金材料
抗腐蚀合金材料具有优异的腐蚀 抵抗能力，如不锈钢、镍基合金 和钛合金等。
阴极保护
阴极保护技术通过施加电流或使 用阳极保护来减缓金属腐蚀。
腐蚀防护案例分享
1
案例一
某化工企业通过改善操作流程和使用耐腐蚀材料，成功降低了设备腐蚀率。
2
案例二
一座海上风力发电场采用防海水腐蚀技术，有效延长了设备的使用寿命。
腐蚀是金属材料与环境中的某些物质相互作用导致材料的逐渐破坏过程。腐蚀的成因主要包括化学腐蚀、电化 学腐蚀和应力腐蚀等。
腐蚀的分类和特点
分类
腐蚀可以分为常温腐蚀、高温腐蚀、干腐蚀和湿腐蚀等不同类型。
特点
腐蚀具有延续性、隐蔽性和破坏性的特点，容易导致设备故障、生产中断以及安全事故。
影响因素
腐蚀的严重程度受到多种因素影响，包括温度、湿度、PH值、气候条件和化学物质的浓度 等。
《腐蚀防护培训》PPT课 件
在这份《腐蚀防护培训》PPT课件中，我们将分享腐蚀防护的重要性，以及如 何应对各种腐蚀挑战。让我们一起来探索吧！
过程装备腐蚀与防护一PPT课件
电极电势(electrode potential)，其数值通常取决于电极本身、电解液浓度、 温度等因素。包括平衡电极电位和非平衡电极电位。由于其绝对值很难测量， 常见电极电位是半电池反应“O+R=R”相对于标准氢电极而言，是“氧化态和 还原态(O/R)”电位，有正负之分。
第20页/共90页
1.1 金属电化学腐蚀原理
第6页/共90页
腐蚀的定义与分类
(1)按腐蚀的反应历程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀： ➢ 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。该过程是一种纯
氧化和还原的化学过程，反应过程中无电流形成。例如铅在四氯化碳，镁或 钛在甲醇中的腐蚀； ➢ 电化学腐蚀-金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，电化学反应过 程中有电流产生，服从电化学动力学规律。例如金属在大气、海水、工业用 水、各种酸碱盐溶液中的腐蚀等。
v1O ne v2R
(1-3)
EO/R
EO O/R
0.059 n
第23页/共90页
lg
O R
1.1 金属电化学腐蚀原理
第24页/共90页
1.1 金属电化学腐蚀原理
例子：计算Zn2+离子浓度为0.001mol·L-1时锌电极的电极电位(298K)。 解：根据金属电动序表可知
当[Zn2+]=0.001mol·L-1时，从(1-3)式可计算锌电极的电极电位为
化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应 点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
第14页/共90页
Zn
1 2
O2
ZnO
1.1 金属电化学腐蚀原理
电 化 学 腐 蚀 (Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在 两个同时进行却相互独立的氧化还原 过程，即阳极反应(anode reaction) 和阴极反应(cathode reaction)。例 如锌在含氧Zn中性12 O水2 溶 H液2O中的Zn腐(O蚀H)：2
第20页/共90页
1.1 金属电化学腐蚀原理
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腐蚀的定义与分类
(1)按腐蚀的反应历程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀： ➢ 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。该过程是一种纯
氧化和还原的化学过程，反应过程中无电流形成。例如铅在四氯化碳，镁或 钛在甲醇中的腐蚀； ➢ 电化学腐蚀-金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，电化学反应过 程中有电流产生，服从电化学动力学规律。例如金属在大气、海水、工业用 水、各种酸碱盐溶液中的腐蚀等。
v1O ne v2R
(1-3)
EO/R
EO O/R
0.059 n
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lg
O R
1.1 金属电化学腐蚀原理
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1.1 金属电化学腐蚀原理
例子：计算Zn2+离子浓度为0.001mol·L-1时锌电极的电极电位(298K)。 解：根据金属电动序表可知
当[Zn2+]=0.001mol·L-1时，从(1-3)式可计算锌电极的电极电位为
化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应 点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
第14页/共90页
Zn
1 2
O2
ZnO
1.1 金属电化学腐蚀原理
电 化 学 腐 蚀 (Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在 两个同时进行却相互独立的氧化还原 过程，即阳极反应(anode reaction) 和阴极反应(cathode reaction)。例 如锌在含氧Zn中性12 O水2 溶 H液2O中的Zn腐(O蚀H)：2
2设备的腐蚀、防护与保温概述
化学原电池：将化学能转
化为电能的装置。
电化学腐蚀
水 工
金属电化学腐蚀的发生条件：
艺 设
*化学成分不均一：含有各种杂质和合金元素，
备 它们和基体金属的电极电位不同；
基 础
*组织结构不均一：钢铁中存在铁素体、渗碳
体和石墨、晶粒和晶界等；
*物理状态不均一：受力、变形不均匀；
*表面氧化(保护)膜不完整：引起金属表面电 极电位不同。
从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问 题，已刻不容缓。
腐蚀事故危及人身安全
腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。
水 美1965.3一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17
工 人死亡。
艺 设 日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯
备 爆炸，当场死亡75人。
基 础
日1985.8一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断裂 而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损失1
水 工
3、金属腐蚀破坏的形态
艺
设
全面腐蚀
备 基 础
电偶腐蚀
按形态分类局部腐蚀小 缝孔 隙腐 腐蚀 蚀
晶间腐蚀
选择腐蚀
水 工 艺 设 备 基 础
孔蚀
水 二、非金属材料的腐蚀
工 定义：
艺 设 备
非金属材料与环境介质作用，性能蜕化或完全 丧失的现象。
基
础 腐蚀机理：
有微弱电流产生
金属被氧化
较活泼金属被氧化
两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水 工 艺条件
水膜呈酸性。
CO2+H2O H2CO3
化为电能的装置。
电化学腐蚀
水 工
金属电化学腐蚀的发生条件：
艺 设
*化学成分不均一：含有各种杂质和合金元素，
备 它们和基体金属的电极电位不同；
基 础
*组织结构不均一：钢铁中存在铁素体、渗碳
体和石墨、晶粒和晶界等；
*物理状态不均一：受力、变形不均匀；
*表面氧化(保护)膜不完整：引起金属表面电 极电位不同。
从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问 题，已刻不容缓。
腐蚀事故危及人身安全
腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。
水 美1965.3一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17
工 人死亡。
艺 设 日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯
备 爆炸，当场死亡75人。
基 础
日1985.8一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断裂 而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损失1
水 工
3、金属腐蚀破坏的形态
艺
设
全面腐蚀
备 基 础
电偶腐蚀
按形态分类局部腐蚀小 缝孔 隙腐 腐蚀 蚀
晶间腐蚀
选择腐蚀
水 工 艺 设 备 基 础
孔蚀
水 二、非金属材料的腐蚀
工 定义：
艺 设 备
非金属材料与环境介质作用，性能蜕化或完全 丧失的现象。
基
础 腐蚀机理：
有微弱电流产生
金属被氧化
较活泼金属被氧化
两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
水 工 艺条件
水膜呈酸性。
CO2+H2O H2CO3
材料腐蚀与防护-第十二章-防腐设计PPT课件
腐蚀余量的大小，要根据具体情况而定。—般来说， 介质的腐蚀性越大，腐蚀余量也越大。对于管道和槽体， 由于所接触的往往是腐蚀性较强的介质，所以设计时壁 厚常为计算量的2倍。腐蚀余量一般局限于预计腐蚀率特 别高的结构部分，例如液-气交界区。
（2）局部腐蚀的强度设计
局部腐蚀类型较多．破坏形式相差较大。目前还很 难根据局部腐蚀的强度降低，采用强度公式对腐蚀余量 进行估算。
在选材的同时，应考虑行之有效的防护措施。适当的 防护如涂层保护、电化学保护及施加缓蚀剂等，不仅可以 降低选材标准．而且有利于延长材料的使用寿命。 （6）考虑材料的加工性能；
材料最后的选定还应考虑其加工焊接性能，加工后是 否可进行热处理，是否会降低耐蚀性。
12.2 防腐蚀结构设计
1） 合理的结构形式和表面状态
结构材料除具有一定的耐蚀性外一般还要具有必要的机械性能如强度硬度弹性塑性冲击韧性疲劳性能等物理性能如耐热导电导热光磁及密度比重等及工艺性能如机加工铸造焊接性能等
第十二章 防腐蚀设计
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要 的课题。通过正确运用已有的知识和经验，经过周密的 防腐蚀设计来减少和避免的损失。
·为避免高流速液体直接冲击容器壁，可在适当位置安装易 于拆卸的缓冲板或折流板．如图所示，还可以考虑采取加固 该处的容器壁的措施。
6） 防止环境诱发破裂
环境诱发破裂是由机械应力和腐蚀联合作用产生， 包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。防止这类破坏的措施旨在 消除奴应力〔或交变应力)或腐蚀环境，或者可能时使两 者一并消除。
• 对应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳，在材料的数据齐全的情况下， 可能作出合适可靠的设计。 例如：在有应力腐蚀断裂危险的场合，设计时应保 证构件所受拉应力不超过该结构材料在实际应用环境中的 应力腐蚀临界应力。在可能出现腐蚀疲劳的场合，应保证 可变载荷不超过构件疲劳极限。
腐蚀与防护ppt下载
• 标准自由能的符号决定反应系统状态的变化
方向，如物质沸腾时，蒸汽压为1×105 Pa
（1atm)，△G0＝0，此温度以上气相稳定。
蒸气压与温度关系可用Clapeyron方程式表示
• dP/dT=△S0/△V=△H0/T△V
(1-7)
式中 S0-标准摩尔熵；V-氧化物摩尔体积；
H0-标准摩尔焓。
• 对于有气相参加的两相平衡, 固相与液相 和气相的体积比, 前者可忽略,上式可化简为；
• 材料很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲 击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如 热能、光能等)引起破坏的，
• 绝大多数金属和非金属材料的破坏都与其周围 环境的腐蚀因素有关。
• 材料的腐蚀问题已成为当今材料科学与工程领 域不可忽略的课题。
0.2 研究材料腐蚀的重要性
• 材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域 日常生活、交通运输、机械、化工、冶金，尖端科 学、国防，使用材料的地方存在着腐蚀问题。
表1—1某些元素及其氧化物的熔点
元 素 熔点/ºC
氧化物
熔点/ºC
B
2200
V
1750
Fe
1528
B2O3 V2O3 V2O5 V2O4 Fe2O3 Fe3O4 FeO
294 1970 658 1637 1565 1527 1377
Mo
2553
W
3370
Cu
1083
MoO2 MoO3 WO2 WO3 CuO2 CuO
777 795 1473 1277 1230 1277
1.2 金属氧化膜
1.2.1 金属氧化物的形成
金属形成氧化膜后继续氧化的决定因素
(1)界面反应速度，包括金属、氧化膜界面及气 体—氧化膜界面上的反应速度。
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1、 金属的化学腐蚀
（3）防止钢铁气体腐蚀的方法
合金化：元素Cr、Al、Si等改善钢铁材料抗氧化 性能最有效的合金元素，与氧的亲和力比铁强， 在氧化性介质中首先与氧结合形成极稳定的 Cr2O3、Al2O3、SiO2，氧化物结构致密，能够牢 固地与金属基体结合，形成有效的保护层。 改善介质：通过设法改善介质成分，可以减轻 乃至消除某些特定环境条件下的腐蚀危害。
2、金属的电化学腐蚀
（3）钝化 钝化是金属与介质作用后，失去其化学活 性，变得更为稳定的现象。 使金属发生钝化的物质称为钝化剂。 成相膜理论：当金属溶解时，可在金属表面 生成一层致密的、覆盖性良好的固体产物。
吸附理论：认为，引起金属钝化并不一定要 形成固相膜，而只要在金属表面或部分表面 上形成氧或含氧粒子的吸附层。
（2）钢铁的气体腐蚀
高温氧化：钢铁在空气中加热，温度高于800℃， 表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化铁皮”。
1、 金属的化学腐蚀
氢蚀： 温度超过200~300℃，压力高于 30.4MPa时，氢将对钢产生显著作用，导致氢脆、 脱碳、CH4生成，钢剧烈脆化，造成氢蚀。 铸铁的肿胀：腐蚀性气体沿晶界、石墨夹杂物和 细微裂缝渗入到铸铁内部，发生氧化作用，铸铁 体积变大，产生肿胀，其强度大大降低。 脱碳 ：脱碳是指在腐蚀过程中，与氧化皮层相 连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、氢、二氧化 碳、水等作用使渗碳体减少，生成的气体降低了 膜的保护作用； 材料性能降低。
2、金属的电化学腐蚀
（4）氢去极化和氧去极化腐蚀
①氢去极化腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的腐 蚀称为氢去极化腐蚀，简称析氢腐蚀。氢去极化过程 包括以下几个步骤： a. 水化氢离子脱水 H＋· nH2O→H＋＋nH2O b. 形成吸附氢原子 H＋＋M(e)→MH (电化学步骤) c. 吸附氢原子脱附 MH＋MH→H2＋2M (脱附) d. 氢分子形成气泡，从表面逸出。
（1）金属的电化学腐蚀及发生条件 原理：金属的电化学腐蚀原理在本质上与熟知 的铜－锌原电池是一样的，这种引起金属腐蚀 的原电池，叫做腐蚀原电池。 发生条件： 化学成分不均一，含有各种杂质和合金元素； 存在组织结构不均一； 物理状态不均一； 表面氧化（保护）膜不完整。
腐蚀原电池原理
金属的电化学腐蚀
举例
1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的 不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停车6周， 这次腐蚀事故总维修费50万美元，停车造成的 税收损失高达500万美元。 美国：1949年 55亿美元 1960～1969年 150～200亿美元 1975年 700亿美元 1982年 1269亿美元 1995年 8000亿美元 英国：1969年 13.65亿英镑（27.3亿美元）
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2、腐蚀与防护科学的发展
（1）远在5000年前采用火漆作为木、竹器的 防腐涂层。 （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，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
设备材料腐蚀图片
设备材料腐蚀图片
经济损失巨大 资源和能源浪费严重 引发灾难性事故 造成环境污染
经济损失包括直接损失和间接损失
直接损失：指采用防护技术的费用和发 生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳 务费用。 间接损失：指设备发生腐蚀破坏造成停 工、停产；跑、冒、滴、漏造成物料流 失；腐蚀使产品污染，质量下降，设备 效率降低，能耗增加；在计算壁厚时需 增加腐蚀裕度，造成钢材浪费等。
•腐蚀的分类
按环境分类： 大气腐蚀 土壤腐蚀 海水腐蚀 高温气体腐蚀 化工介质腐蚀 按形态分类： 局部腐蚀 全面腐蚀 按相互作用的性质： 电化学腐蚀 物理腐蚀
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 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。
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。 三个基本要素： 腐蚀的对象 腐蚀的性质 腐蚀的后果
•耐蚀性 指材料抵抗环境介质腐蚀
的能力
•腐蚀性 指环境介质腐蚀材料的强
弱程度
•腐蚀过程的本质 金属 → 金属化合物 △G﹤0， 自发过程 不可逆过程
2.1 材料设备的腐蚀与防护
1、腐蚀的危害
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
带有铁铆钉的铜板若暴 露在空气中，表面被潮湿 空气或雨水浸润，空气中 的二氧化碳、二氧化硫和 海边空气中的NaCl溶解其 中，形成电解质溶液，这 样组成了原电池，铜作阴 极，铁作阳极，所以铁很 快腐蚀形成铁锈。
金属的电化学腐蚀
2、金属的电化学腐蚀
（2）极化 极化是指原电池由于电流通过，使其阴极和 阳极的电极电位偏离其起始电位值的现象。 活化极化：电化学反应迟缓造成； 浓差极化：电极反应物（或反应生成物）输 运迟缓造成； 电阻极化：在电极表面上生成了具有保护作 用的氧化膜或不溶性的腐蚀产物等引起的。
1、盖层：利用金属或非金属涂 层将金属和气体介质隔离开来，是防止气 体腐蚀的有效途径。实质是抗氧化合金元 素的表面合金化。
耐高温氧化的陶瓷覆盖层：采用热喷涂或 等离子喷涂的方法，可以将耐热氧化物喷 涂在金属表面形成耐高温氧化的陶瓷覆盖 层，达到抗高温氧化的目的。
2、金属的电化学腐蚀
2、金属的电化学腐蚀
影响氢去极化腐蚀的主要因素
金属材料性状：金属材料性质、表面状态及金属 阴极相杂质
pH值：低pH值，氢离子浓度增大，氢电极电位 变得更正，加速金属的腐蚀 阴极区面积：面积增大，氢过电位减小，阴极极 化率降低，析氢反应加快，腐蚀速度增大 温度：温度升高，氢过电位减小，而且阳极反应 和阴极反应速度都将加快，导致腐蚀速度随温度 的升高而增大
第2章 材料设备的腐蚀防护与保温
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 4、保温目的 5、保温材料介绍 6、保温结构与施工
2.1 材料设备的腐蚀与防护
一、概述
什么是腐蚀？ 定义：金属材料和周围环境发生化学或 电化学作用
而破坏。
工程材料和周围环境发生相互作用而破坏。