[精选]材料设备腐蚀与防护.pptx

第二章第二章材料设备的腐蚀防护与保温材料设备的腐蚀防护与保温 21材料设备的材料设备的腐蚀腐蚀 22材料设备腐蚀防护材料设备腐蚀防护技术技术 23设备的设备的保温保温21材料设备的腐蚀材料设备的腐蚀n n一、腐蚀的危害及影响一、腐蚀的危害及影响一、腐蚀的危害及影响一、腐蚀的危害及影响因素因素因素因素n n二、金属腐蚀二、金属腐蚀二、金属腐蚀二、金属腐蚀原理原理原理原理n n三、三、三、三、金属的腐蚀破坏金属的腐蚀破坏形态形态n n四、四、四、四、非金属材料的非金属材料的腐蚀腐蚀一、腐蚀的危害及影响因素一、腐蚀的危害及影响因素n n1.腐蚀现象及危害腐蚀现象及危害n n设备和管材的设备和管材的设备和管材的设备和管材的结垢与腐蚀结垢与腐蚀结垢与腐蚀结垢与腐蚀导致设备和管道的报导致设备和管道的报导致设备和管道的报导致设备和管道的报废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水质下降。质下降。质下降。质下降。n n水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨损、断线、锈蚀，导致事故。损、断线、锈蚀，导致事故。损、断线、锈蚀，导致事故。损、断线、锈蚀，导致事故。n n如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂，如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂，如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂，如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂，直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。n n2.影响影响因素因素镀锌钢管的腐蚀镀锌钢管的腐蚀腐蚀的影响因素腐蚀的影响因素n n化学因素化学因素化学因素化学因素n n环境的环境的环境的环境的pHpHpHpHn n溶解盐溶解盐溶解盐溶解盐n nClClClCl，SOSOSOSO4 4 4 4n n溶解气体溶解气体溶解气体溶解气体n nCOCOCOCO2 2 2 2促进腐蚀促进腐蚀促进腐蚀促进腐蚀n nO O O O2 2 2 2，n nH H H H2 2 2 2S,ClS,ClS,ClS,Cl2 2 2 2促进酸性侵蚀。促进酸性侵蚀。促进酸性侵蚀。促进酸性侵蚀。n n悬浮物悬浮物悬浮物悬浮物n n微生物微生物微生物微生物n n物理因素物理因素物理因素物理因素n n温度温度温度温度n n水的流速水的流速水的流速水的流速n n高流速促进磨损腐蚀高流速促进磨损腐蚀高流速促进磨损腐蚀高流速促进磨损腐蚀n n材料的外表状况材料的外表状况材料的外表状况材料的外表状况二、金属腐蚀原理二、金属腐蚀原理n一金属的化学腐蚀一金属的化学腐蚀n n1、金属、金属氧化氧化n n2 2、钢铁的、钢铁的、钢铁的、钢铁的气体腐蚀气体腐蚀气体腐蚀气体腐蚀n二金属的电化学二金属的电化学腐蚀腐蚀n n1、电化学腐蚀、电化学腐蚀原理原理n n2、极化现象、极化现象n n3、去极化作用、去极化作用n n4、金属的钝化、金属的钝化 1、金属氧化n n氧化条件氧化条件n n在一定温度下，金属氧化物的分解压氧气的分压在一定温度下，金属氧化物的分解压氧气的分压在一定温度下，金属氧化物的分解压氧气的分压在一定温度下，金属氧化物的分解压氧气的分压0.022MPa0.022MPa时，金属可能被空气中氧气氧化。时，金属可能被空气中氧气氧化。时，金属可能被空气中氧气氧化。时，金属可能被空气中氧气氧化。n n氧化膜的作用氧化膜的作用氧化膜的作用氧化膜的作用n n金属氧化后在外表形成一层氧化物固相膜，保护金金属氧化后在外表形成一层氧化物固相膜，保护金金属氧化后在外表形成一层氧化物固相膜，保护金金属氧化后在外表形成一层氧化物固相膜，保护金属防止继续氧化。属防止继续氧化。属防止继续氧化。属防止继续氧化。n n氧化膜厚度与温度有关见表氧化膜厚度与温度有关见表氧化膜厚度与温度有关见表氧化膜厚度与温度有关见表2.12.1n n温度越高，氧化膜越厚温度越高，氧化膜越厚温度越高，氧化膜越厚温度越高，氧化膜越厚n n保护性氧化膜的条件保护性氧化膜的条件保护性氧化膜的条件保护性氧化膜的条件n n1 1金属外表的氧化膜致密完整，金属外表的氧化膜致密完整，金属外表的氧化膜致密完整，金属外表的氧化膜致密完整，n n2 2氧化膜具有一定强度和塑性；氧化膜具有一定强度和塑性；氧化膜具有一定强度和塑性；氧化膜具有一定强度和塑性；n n3 3氧化膜稳定，不易脱落。氧化膜稳定，不易脱落。氧化膜稳定，不易脱落。氧化膜稳定，不易脱落。n n高温高温氧化氧化的危害的危害2、钢铁的气体腐蚀、钢铁的气体腐蚀n n气体腐蚀类型气体腐蚀类型气体腐蚀类型气体腐蚀类型n n1 1脱碳脱碳脱碳脱碳n n2 2氢蚀氢蚀氢蚀氢蚀n n3 3铸铁铸铁铸铁铸铁肿胀肿胀肿胀肿胀n n预防方法预防方法预防方法预防方法n n1 1合金化合金化合金化合金化n n参加合金元素铬、铝、硅可参加合金元素铬、铝、硅可参加合金元素铬、铝、硅可参加合金元素铬、铝、硅可以抗氧化；以抗氧化；以抗氧化；以抗氧化；n n2 2改善介质改善介质改善介质改善介质n n3 3保护性覆盖保护性覆盖保护性覆盖保护性覆盖n n外表喷涂外表喷涂外表喷涂外表喷涂n n外表渗镀外表渗镀外表渗镀外表渗镀脱碳脱碳n n脱碳现象：脱碳现象：脱碳现象：脱碳现象：n n钢中的渗碳体钢中的渗碳体钢中的渗碳体钢中的渗碳体FeFe3 3C C与与与与OO2 2、HH2 2、COCO2 2和水反响，使和水反响，使和水反响，使和水反响，使渗碳体减少的现象。渗碳体减少的现象。渗碳体减少的现象。渗碳体减少的现象。n n脱碳作用的危害：脱碳作用的危害：脱碳作用的危害：脱碳作用的危害：n n渗碳体减少会降低材料渗碳体减少会降低材料渗碳体减少会降低材料渗碳体减少会降低材料表层硬度和强度，使综表层硬度和强度，使综表层硬度和强度，使综表层硬度和强度，使综合力学性能下降；降低合力学性能下降；降低合力学性能下降；降低合力学性能下降；降低材料的使用寿命。材料的使用寿命。材料的使用寿命。材料的使用寿命。n n防止脱碳的措施：防止脱碳的措施：防止脱碳的措施：防止脱碳的措施：n n增加气体介质中增加气体介质中增加气体介质中增加气体介质中COCO，CHCH4 4的含量；的含量；的含量；的含量；n n钢中参加合金元素铝、钢中参加合金元素铝、钢中参加合金元素铝、钢中参加合金元素铝、钨。钨。钨。钨。氢蚀氢蚀n n氢蚀：氢蚀：n n温度温度温度温度200200300300，压力，压力，压力，压力30.4MPa30.4MPa时，氢气使时，氢气使时，氢气使时，氢气使钢产生剧烈脆化的现象。钢产生剧烈脆化的现象。钢产生剧烈脆化的现象。钢产生剧烈脆化的现象。n n防止氢蚀的方法：防止氢蚀的方法：防止氢蚀的方法：防止氢蚀的方法：n n降低钢中含碳量，减少脱碳过程；降低钢中含碳量，减少脱碳过程；降低钢中含碳量，减少脱碳过程；降低钢中含碳量，减少脱碳过程；n n参加铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物参加铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物参加铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物参加铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物高温氧化高温氧化n n在在在在200-300 200-300 时，钢铁外表形时，钢铁外表形时，钢铁外表形时，钢铁外表形成氧化膜，温度升高，氧化成氧化膜，温度升高，氧化成氧化膜，温度升高，氧化成氧化膜，温度升高，氧化膜厚度增加。膜厚度增加。膜厚度增加。膜厚度增加。n n温度温度温度温度570 570 n n形成的氧化膜形成的氧化膜形成的氧化膜形成的氧化膜 Fe Fe2 2OO3 3 ，FeFe3 3OO4 4致密，使氧化速度降低；致密，使氧化速度降低；致密，使氧化速度降低；致密，使氧化速度降低；n n温度温度温度温度 570 570，n n氧化膜内形成疏松的氧化膜内形成疏松的氧化膜内形成疏松的氧化膜内形成疏松的FeOFeO，外，外，外，外表产生易脱落的疏松氧化皮。表产生易脱落的疏松氧化皮。表产生易脱落的疏松氧化皮。表产生易脱落的疏松氧化皮。铸铁肿胀铸铁肿胀n n铸铁肿胀铸铁肿胀n n是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，发生氧化作用，产生氧化物使铸铁发生氧化作用，产生氧化物使铸铁发生氧化作用，产生氧化物使铸铁发生氧化作用，产生氧化物使铸铁肿肿胀，强度胀，强度胀，强度胀，强度降低。降低。降低。降低。n n防止方法：防止方法：n n在铸铁中参加在铸铁中参加在铸铁中参加在铸铁中参加5%-10%Si5%-10%Si，形成，形成，形成，形成SiOSiO2 2保护膜，阻保护膜，阻保护膜，阻保护膜，阻止氧气的渗入。止氧气的渗入。止氧气的渗入。止氧气的渗入。二金属的电化学腐蚀二金属的电化学腐蚀n n1、电化学腐蚀、电化学腐蚀原理原理n n2、极化、极化现象现象n n极化作用可以使金属腐蚀速度减缓极化作用可以使金属腐蚀速度减缓极化作用可以使金属腐蚀速度减缓极化作用可以使金属腐蚀速度减缓n n3、去极化去极化作用作用n n氢去极化氢去极化氢去极化氢去极化腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀n n氧去极化氧去极化氧去极化氧去极化腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀n n去极化作用会加速金属的腐蚀去极化作用会加速金属的腐蚀去极化作用会加速金属的腐蚀去极化作用会加速金属的腐蚀n n4、金属的、金属的钝化钝化n n金属的钝化可提高金属的耐蚀性金属的钝化可提高金属的耐蚀性金属的钝化可提高金属的耐蚀性金属的钝化可提高金属的耐蚀性1、电化学腐蚀原理、电化学腐蚀原理n n1电化学腐蚀定义：电化学腐蚀定义：n n金属在电解质中发生氧化复原反响后，产生腐蚀现象金属在电解质中发生氧化复原反响后，产生腐蚀现象金属在电解质中发生氧化复原反响后，产生腐蚀现象金属在电解质中发生氧化复原反响后，产生腐蚀现象n n2腐蚀原电池原理腐蚀原电池原理：n n腐蚀原电池腐蚀原电池构成示意图构成示意图n n组成：阳极、阴极、导体介质组成：阳极、阴极、导体介质组成：阳极、阴极、导体介质组成：阳极、阴极、导体介质n n由于金属外表电极电位不同，金属在电解质溶液中形成由于金属外表电极电位不同，金属在电解质溶液中形成由于金属外表电极电位不同，金属在电解质溶液中形成由于金属外表电极电位不同，金属在电解质溶液中形成腐蚀原电池；腐蚀原电池；腐蚀原电池；腐蚀原电池；n n腐蚀原电池腐蚀原电池包括四个过程包括四个过程包括四个过程包括四个过程n n阳极反响、阴极反响、电子流动、离子传递阳极反响、阴极反响、电子流动、离子传递阳极反响、阴极反响、电子流动、离子传递阳极反响、阴极反响、电子流动、离子传递n n如果阻止电化学反响中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。如果阻止电化学反响中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。如果阻止电化学反响中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。如果阻止电化学反响中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。腐蚀原电池示意图腐蚀原电池示意图n n金属产生原电池的可能性金属产生原电池的可能性n n基体与杂质中金属的电极电位不同；基体与杂质中金属的电极电位不同；基体与杂质中金属的电极电位不同；基体与杂质中金属的电极电位不同；n n铁、铝、锌电极电位金、银、铜、铅、汞铁、铝、锌电极电位金、银、铜、铅、汞铁、铝、锌电极电位金、银、铜、铅、汞铁、铝、锌电极电位金、银、铜、铅、汞n n组织结构不同；组织结构不同；组织结构不同；组织结构不同；n n铁素体电极电位渗碳体铁素体电极电位渗碳体铁素体电极电位渗碳体铁素体电极电位渗碳体n n物理状态不均匀，如受力不同；物理状态不均匀，如受力不同；物理状态不均匀，如受力不同；物理状态不均匀，如受力不同；n n高应力区电极电位低应力区；高应力区电极电位低应力区；高应力区电极电位低应力区；高应力区电极电位低应力区；n n温度高的部位电极电位温度低的部位温度高的部位电极电位温度低的部位温度高的部位电极电位温度低的部位温度高的部位电极电位温度低的部位n n外表氧化膜不完整；外表氧化膜不完整；外表氧化膜不完整；外表氧化膜不完整；n n无保护膜区域电极电位有保护膜区域无保护膜区域电极电位有保护膜区域无保护膜区域电极电位有保护膜区域无保护膜区域电极电位有保护膜区域n n电极电位较低的金属形成阳极电极电位较低的金属形成阳极n n不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流向电极电位较高的阴极向电极电位较高的阴极向电极电位较高的阴极向电极电位较高的阴极n n电极电位较高的金属形成阴极电极电位较高的金属形成阴极1、电化学腐蚀原理、电化学腐蚀原理n n3E-pH图图n n表示金属与水的电化学反响和表示金属与水的电化学反响和表示金属与水的电化学反响和表示金属与水的电化学反响和 化学反响平衡关系图化学反响平衡关系图化学反响平衡关系图化学反响平衡关系图n n可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、腐蚀产物、防腐的途径腐蚀产物、防腐的途径腐蚀产物、防腐的途径腐蚀产物、防腐的途径n n采用阴极保护，将采用阴极保护，将采用阴极保护，将采用阴极保护，将E EFeFe降至非腐蚀区降至非腐蚀区降至非腐蚀区降至非腐蚀区n n采用阳极保护，将采用阳极保护，将采用阳极保护，将采用阳极保护，将E EFeFe升至钝化区升至钝化区升至钝化区升至钝化区n n在溶液中加阳极型缓蚀剂在溶液中加阳极型缓蚀剂在溶液中加阳极型缓蚀剂在溶液中加阳极型缓蚀剂n n调节溶液调节溶液调节溶液调节溶液pHpH值为值为值为值为8 81313，进入钝化区，进入钝化区，进入钝化区，进入钝化区2、极化现象、极化现象n n定义：定义：n n指原电池由于电流通过，使阴极和指原电池由于电流通过，使阴极和指原电池由于电流通过，使阴极和指原电池由于电流通过，使阴极和 阳极电位偏离起始电位值产阳极电位偏离起始电位值产阳极电位偏离起始电位值产阳极电位偏离起始电位值产生过电位的现象。生过电位的现象。生过电位的现象。生过电位的现象。n n极化的结果：极化的结果：n n极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位差极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位差极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位差极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位差减小减小减小减小n n 导致金属腐蚀速度降低。导致金属腐蚀速度降低。导致金属腐蚀速度降低。导致金属腐蚀速度降低。n n极化类型：极化类型：活化极化活化极化活化极化活化极化 浓差极化浓差极化浓差极化浓差极化 电阻极化电阻极化电阻极化电阻极化总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。n n阳极活化极化阳极活化极化n n是电子的传导过程快于阳极外表的电化学反响是电子的传导过程快于阳极外表的电化学反响是电子的传导过程快于阳极外表的电化学反响是电子的传导过程快于阳极外表的电化学反响过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从而使电位向正方向移动。而使电位向正方向移动。而使电位向正方向移动。而使电位向正方向移动。n n浓差极化：浓差极化：n n在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反响而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度反响而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度反响而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度反响而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差异引起的电极电势的改变称为浓差极化度差异引起的电极电势的改变称为浓差极化度差异引起的电极电势的改变称为浓差极化度差异引起的电极电势的改变称为浓差极化.4、金属的钝化n n定义：定义：金属与介质作用后，失去化学活性，金属与介质作用后，失去化学活性，使金属更稳定的现象使金属更稳定的现象n n钝化剂：钝化剂：使金属发生钝化的物质使金属发生钝化的物质 HNO3，NO3-，O2，重铬酸钾、，重铬酸钾、高锰酸钾氧化剂等高锰酸钾氧化剂等n n钝化机理：成相膜理论、吸附理论钝化机理：成相膜理论、吸附理论n n总之，金属的钝化可提高金属的耐蚀性总之，金属的钝化可提高金属的耐蚀性去极化作用去极化作用去除极化会促进阳极和阴极过程进行，去除极化会促进阳极和阴极过程进行，n n即去极化会加速腐蚀进行。即去极化会加速腐蚀进行。即去极化会加速腐蚀进行。即去极化会加速腐蚀进行。n n腐蚀体系中，阳极的去极化不易发生，而腐蚀体系中，阳极的去极化不易发生，而常会发生阴极的去极化作用。常会发生阴极的去极化作用。n n电化学腐蚀的阴极过程是电化学腐蚀的阴极过程是溶溶液中各种氧化液中各种氧化剂去极化剂在腐蚀电池阴极上被复剂去极化剂在腐蚀电池阴极上被复原原的过程，也称阴极去极化作用。的过程，也称阴极去极化作用。n n水处理中常见的去极化剂有水处理中常见的去极化剂有水处理中常见的去极化剂有水处理中常见的去极化剂有OO2 2，HH2 2S S，COCO2 2等等等等n n常见最重要的阴极去极化过程有常见最重要的阴极去极化过程有2个：个：n n氢离子的复原和氧分子的复原。氢离子的复原和氧分子的复原。氢离子的复原和氧分子的复原。氢离子的复原和氧分子的复原。氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀n n定义定义：金属在腐蚀介质中，以金属在腐蚀介质中，以金属在腐蚀介质中，以金属在腐蚀介质中，以氢离子的复原反氢离子的复原反氢离子的复原反氢离子的复原反响为阴响为阴响为阴响为阴 极极极极 过程的腐蚀，称过程的腐蚀，称过程的腐蚀，称过程的腐蚀，称氢去极化腐蚀，氢去极化腐蚀，氢去极化腐蚀，氢去极化腐蚀，简称析氢简称析氢简称析氢简称析氢腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀 去极化剂是氢离子，腐蚀产物是氢气。去极化剂是氢离子，腐蚀产物是氢气。去极化剂是氢离子，腐蚀产物是氢气。去极化剂是氢离子，腐蚀产物是氢气。n n析氢腐蚀是常见的危害性较大的一类腐蚀。析氢腐蚀是常见的危害性较大的一类腐蚀。析氢腐蚀是常见的危害性较大的一类腐蚀。析氢腐蚀是常见的危害性较大的一类腐蚀。n n析氢腐蚀的条件析氢腐蚀的条件：n n非氧化性酸盐酸、稀硫酸、稀硝酸溶液非氧化性酸盐酸、稀硫酸、稀硝酸溶液非氧化性酸盐酸、稀硫酸、稀硝酸溶液非氧化性酸盐酸、稀硫酸、稀硝酸溶液n n金属的电极电位氢的电极电位金属的电极电位氢的电极电位金属的电极电位氢的电极电位金属的电极电位氢的电极电位n n根据能斯特方程计算氢电极电位：根据能斯特方程计算氢电极电位：根据能斯特方程计算氢电极电位：根据能斯特方程计算氢电极电位：析氢腐蚀的条件析氢腐蚀的条件n n氢去极化过程的氢去极化过程的氢去极化过程的氢去极化过程的4 4个步骤：个步骤：个步骤：个步骤：n n当以上步骤中有一个步骤进行得较慢，整个氢去极当以上步骤中有一个步骤进行得较慢，整个氢去极当以上步骤中有一个步骤进行得较慢，整个氢去极当以上步骤中有一个步骤进行得较慢，整个氢去极化过程将受阻，不能发生析氢过程。化过程将受阻，不能发生析氢过程。化过程将受阻，不能发生析氢过程。化过程将受阻，不能发生析氢过程。n n所以，氢的实际析出电位所以，氢的实际析出电位所以，氢的实际析出电位所以，氢的实际析出电位E EHH要比平衡电位要比平衡电位要比平衡电位要比平衡电位E EeHeH更负更负更负更负例题例题n n利用能斯特方程和金属材料的电极电位判断金属利用能斯特方程和金属材料的电极电位判断金属利用能斯特方程和金属材料的电极电位判断金属利用能斯特方程和金属材料的电极电位判断金属ZnZn、CuCu材料在某溶液材料在某溶液材料在某溶液材料在某溶液pH=5pH=5条件下，是否会发生条件下，是否会发生条件下，是否会发生条件下，是否会发生氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀氢去极化腐蚀n n解：解：解：解：n n1.1.由金属电极电位表得知：由金属电极电位表得知：由金属电极电位表得知：由金属电极电位表得知：n nE EZnZn=-0.763V E=-0.763V ECuCu=0.337V=0.337Vn n2.2.用能斯特方程计算用能斯特方程计算用能斯特方程计算用能斯特方程计算pH=5pH=5时氢的平衡电位时氢的平衡电位时氢的平衡电位时氢的平衡电位n n3.3.比较电极电位，判断腐蚀的可能性：比较电极电位，判断腐蚀的可能性：比较电极电位，判断腐蚀的可能性：比较电极电位，判断腐蚀的可能性：析氢腐蚀的影响因素：析氢腐蚀的影响因素：n n金属材料的性状金属材料的性状金属材料的性状金属材料的性状n n材料与外表状态不同，氢过电位值不同。材料与外表状态不同，氢过电位值不同。材料与外表状态不同，氢过电位值不同。材料与外表状态不同，氢过电位值不同。n n氢过电位值低，加速腐蚀。氢过电位值低，加速腐蚀。氢过电位值低，加速腐蚀。氢过电位值低，加速腐蚀。n n溶液的溶液的溶液的溶液的pHpH值值值值n npHpH值低，值低，值低，值低，HH离子浓度高，离子浓度高，离子浓度高，离子浓度高，E EHH升高，加速金属腐蚀升高，加速金属腐蚀升高，加速金属腐蚀升高，加速金属腐蚀n n阴极区的面积阴极区的面积阴极区的面积阴极区的面积n n阴极区面积增大，氢过电位小，阴极极化率降低，析阴极区面积增大，氢过电位小，阴极极化率降低，析阴极区面积增大，氢过电位小，阴极极化率降低，析阴极区面积增大，氢过电位小，阴极极化率降低，析氢加速，腐蚀速度加快；氢加速，腐蚀速度加快；氢加速，腐蚀速度加快；氢加速，腐蚀速度加快；n n温度温度温度温度n n温度升高，氢过电位减小，阴阳两极电极反响加快，温度升高，氢过电位减小，阴阳两极电极反响加快，温度升高，氢过电位减小，阴阳两极电极反响加快，温度升高，氢过电位减小，阴阳两极电极反响加快，腐蚀速度加快。腐蚀速度加快。腐蚀速度加快。腐蚀速度加快。氧去极化腐蚀氧去极化腐蚀n n定义：定义：在中性和碱性溶液中，金属腐蚀过程的阴极反在中性和碱性溶液中，金属腐蚀过程的阴极反在中性和碱性溶液中，金属腐蚀过程的阴极反在中性和碱性溶液中，金属腐蚀过程的阴极反 应是溶液中的氧分子被复原反响，又称吸氧腐蚀应是溶液中的氧分子被复原反响，又称吸氧腐蚀应是溶液中的氧分子被复原反响，又称吸氧腐蚀应是溶液中的氧分子被复原反响，又称吸氧腐蚀n n吸氧腐蚀的条件：吸氧腐蚀的条件：吸氧腐蚀的条件：吸氧腐蚀的条件：金属电极电位氧的电极电位金属电极电位氧的电极电位金属电极电位氧的电极电位金属电极电位氧的电极电位n n与析氢腐蚀相比，氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更为普遍。与析氢腐蚀相比，氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更为普遍。与析氢腐蚀相比，氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更为普遍。与析氢腐蚀相比，氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更为普遍。n n影响氧去极化腐蚀的因素：影响氧去极化腐蚀的因素：影响氧去极化腐蚀的因素：影响氧去极化腐蚀的因素：n n阳极材料的电极电位阳极材料的电极电位阳极材料的电极电位阳极材料的电极电位n n溶解氧的浓度溶解氧的浓度溶解氧的浓度溶解氧的浓度n n溶液的流速溶液的流速溶液的流速溶液的流速n n溶液中盐的浓度溶液中盐的浓度溶液中盐的浓度溶液中盐的浓度n n温度温度温度温度三、金属的腐蚀破坏形态n n1、全面、全面腐蚀腐蚀n n2、局部、局部腐蚀腐蚀n n3、应力作用下的腐蚀、应力作用下的腐蚀类型类型n n4、微生物、微生物腐蚀腐蚀1、全面腐蚀、全面腐蚀n n特征：特征：腐蚀分布在整个金属材料的外表腐蚀分布在整个金属材料的外表n n腐蚀机理：腐蚀机理：属电化学腐蚀过程。属电化学腐蚀过程。属电化学腐蚀过程。属电化学腐蚀过程。n n腐蚀电池的阴极和腐蚀电池的阴极和腐蚀电池的阴极和腐蚀电池的阴极和 阳积微小，各点电势随时变化，阴极与阳阳积微小，各点电势随时变化，阴极与阳阳积微小，各点电势随时变化，阴极与阳阳积微小，各点电势随时变化，阴极与阳极变动，使整个金属外表都受腐蚀。极变动，使整个金属外表都受腐蚀。极变动，使整个金属外表都受腐蚀。极变动，使整个金属外表都受腐蚀。n n预防措施：预防措施：n n设计时预留足够的设计时预留足够的腐蚀裕量腐蚀裕量n n采用保护性覆盖层采用保护性覆盖层n n使用缓蚀剂使用缓蚀剂n n电化学保护电化学保护2、局部腐蚀、局部腐蚀n n指腐蚀集中在金属外表的某些部位。指腐蚀集中在金属外表的某些部位。n1局部腐蚀局部腐蚀特征特征n2局部腐蚀局部腐蚀类型类型1局部腐蚀特征：局部腐蚀特征：n n存在可辨的腐蚀电池阴极区和阳极区存在可辨的腐蚀电池阴极区和阳极区n n阳极区面积小裂纹、裂缝，阴极区面积阳极区面积小裂纹、裂缝，阴极区面积大大n n电化学反响具有自催化性，局部腐蚀持续加电化学反响具有自催化性，局部腐蚀持续加速进行。速进行。2局部腐蚀类型局部腐蚀类型n n1电偶电偶腐蚀腐蚀：n n2小孔小孔腐蚀腐蚀：n n易钝化的金属在含易钝化的金属在含易钝化的金属在含易钝化的金属在含ClCl-介质中会发生介质中会发生介质中会发生介质中会发生 孔蚀现象孔蚀现象孔蚀现象孔蚀现象n n3缝隙缝隙腐蚀腐蚀：n n介质在材料内的缝隙中滞留，引起缝隙内金属加速腐蚀的介质在材料内的缝隙中滞留，引起缝隙内金属加速腐蚀的介质在材料内的缝隙中滞留，引起缝隙内金属加速腐蚀的介质在材料内的缝隙中滞留，引起缝隙内金属加速腐蚀的现象。现象。现象。现象。n n4晶间晶间腐蚀腐蚀：n n5选择性选择性腐蚀腐蚀：1电偶腐蚀：电偶腐蚀：n n定义：定义：定义：定义：n n两种电极电位不同金属在同一介质中，电极电位低的金属腐两种电极电位不同金属在同一介质中，电极电位低的金属腐两种电极电位不同金属在同一介质中，电极电位低的金属腐两种电极电位不同金属在同一介质中，电极电位低的金属腐蚀加快的现象，又称双金属腐蚀或接触腐蚀。蚀加快的现象，又称双金属腐蚀或接触腐蚀。蚀加快的现象，又称双金属腐蚀或接触腐蚀。蚀加快的现象，又称双金属腐蚀或接触腐蚀。n n易产生电偶的材料组合有易产生电偶的材料组合有易产生电偶的材料组合有易产生电偶的材料组合有n n黄铜纯铜、铜铝、碳钢不锈钢黄铜纯铜、铜铝、碳钢不锈钢黄铜纯铜、铜铝、碳钢不锈钢黄铜纯铜、铜铝、碳钢不锈钢n n电偶腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀事例事例事例事例n n预防电偶腐蚀方法：预防电偶腐蚀方法：预防电偶腐蚀方法：预防电偶腐蚀方法：n n正确选材，防止异种金属接触参考正确选材，防止异种金属接触参考正确选材，防止异种金属接触参考正确选材，防止异种金属接触参考电偶序电偶序电偶序电偶序 电位差电位差电位差电位差50mv50mv；n n消除面积效应；防止大阴极，小阳极；消除面积效应；防止大阴极，小阳极；消除面积效应；防止大阴极，小阳极；消除面积效应；防止大阴极，小阳极；n n添加缓蚀剂和绝缘性保护层，绝缘材料垫圈添加缓蚀剂和绝缘性保护层，绝缘材料垫圈添加缓蚀剂和绝缘性保护层，绝缘材料垫圈添加缓蚀剂和绝缘性保护层，绝缘材料垫圈n n利用电偶腐蚀原理减缓某些材料的利用电偶腐蚀原理减缓某些材料的利用电偶腐蚀原理减缓某些材料的利用电偶腐蚀原理减缓某些材料的腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀分析电偶腐蚀影响的重要手段分析电偶腐蚀影响的重要手段n n1.1.采用电偶序判断采用电偶序判断采用电偶序判断采用电偶序判断n n将各种金属和合金在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并按将各种金属和合金在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并按将各种金属和合金在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并按将各种金属和合金在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并按大小排列，就得到所谓大小排列，就得到所谓大小排列，就得到所谓大小排列，就得到所谓“电偶序。电偶序。电偶序。电偶序。n n蒙乃尔合金的电位比碳钢的电位正得多相差蒙乃尔合金的电位比碳钢的电位正得多相差蒙乃尔合金的电位比碳钢的电位正得多相差蒙乃尔合金的电位比碳钢的电位正得多相差0 057V57V，n n将它们组合在一起，碳钢作为腐蚀电池的阳极就可能发生加速将它们组合在一起，碳钢作为腐蚀电池的阳极就可能发生加速将它们组合在一起，碳钢作为腐蚀电池的阳极就可能发生加速将它们组合在一起，碳钢作为腐蚀电池的阳极就可能发生加速腐蚀破腐蚀破腐蚀破腐蚀破n n2.2.电偶腐蚀效应电偶腐蚀效应电偶腐蚀效应电偶腐蚀效应n n在电偶对中阳极金属的腐蚀速度与它孤立存在时的腐蚀速度在电偶对中阳极金属的腐蚀速度与它孤立存在时的腐蚀速度在电偶对中阳极金属的腐蚀速度与它孤立存在时的腐蚀速度在电偶对中阳极金属的腐蚀速度与它孤立存在时的腐蚀速度有时称为自腐蚀速度的比值叫做电偶腐蚀效应。有时称为自腐蚀速度的比值叫做电偶腐蚀效应。有时称为自腐蚀速度的比值叫做电偶腐蚀效应。有时称为自腐蚀速度的比值叫做电偶腐蚀效应。n n电偶腐蚀效应愈大，阳极金属遭受的电偶腐蚀愈严重。电偶腐蚀效应愈大，阳极金属遭受的电偶腐蚀愈严重。电偶腐蚀效应愈大，阳极金属遭受的电偶腐蚀愈严重。电偶腐蚀效应愈大，阳极金属遭受的电偶腐蚀愈严重。电偶腐蚀事例电偶腐蚀事例1n n一个海洋生物学家小组进行贻贝试验，将一个海洋生物学家小组进行贻贝试验，将12个装贻贝的笼子用钢丝绳悬挂在灯船下面。个装贻贝的笼子用钢丝绳悬挂在灯船下面。n n笼子放人海洋中选定的位置，经过了几个星期，笼子放人海洋中选定的位置，经过了几个星期，笼子放人海洋中选定的位置，经过了几个星期，笼子放人海洋中选定的位置，经过了几个星期，科学家们回来时发现只有绳子悬在那里，笼子科学家们回来时发现只有绳子悬在那里，笼子科学家们回来时发现只有绳子悬在那里，笼子科学家们回来时发现只有绳子悬在那里，笼子已掉到海底。已掉到海底。已掉到海底。已掉到海底。n n固定笼子的方法存在问题：固定笼子的方法存在问题：n n将钢丝绳穿过一个孔洞，再将末端折转过来，将钢丝绳穿过一个孔洞，再将末端折转过来，将钢丝绳穿过一个孔洞，再将末端折转过来，将钢丝绳穿过一个孔洞，再将末端折转过来，做成一个圈，再用铝丝绑扎起来。做成一个圈，再用铝丝绑扎起来。做成一个圈，再用铝丝绑扎起来。做成一个圈，再用铝丝绑扎起来。n n结果铝发生电偶腐蚀，当铝丝溶断，穿过孔洞结果铝发生电偶腐蚀，当铝丝溶断，穿过孔洞结果铝发生电偶腐蚀，当铝丝溶断，穿过孔洞结果铝发生电偶腐蚀，当铝丝溶断，穿过孔洞的钢丝绳圈脱开，笼子就丧失了。的钢丝绳圈脱开，笼子就丧失了。的钢丝绳圈脱开，笼子就丧失了。的钢丝绳圈脱开，笼子就丧失了。电偶腐蚀事例电偶腐蚀事例2n n用蒙乃尔合金用蒙乃尔合金Monel，Ni70Cu30制造船制造船壳，连接船壳的铆钉则是用碳钢制造的。壳，连接船壳的铆钉则是用碳钢制造的。n n很短时间内由于钢铆钉严重腐蚀，游艇就不能很短时间内由于钢铆钉严重腐蚀，游艇就不能很短时间内由于钢铆钉严重腐蚀，游艇就不能很短时间内由于钢铆钉严重腐蚀，游艇就不能航行了。航行了。航行了。航行了。n n产生电偶腐蚀腐蚀原因：产生电偶腐蚀腐蚀原因：n n蒙乃尔合金中铜为阴极，面积大，蒙乃尔合金中铜为阴极，面积大，蒙乃尔合金中铜为阴极，面积大，蒙乃尔合金中铜为阴极，面积大，n n碳钢制造的铆钉是阳极，面积小，易发生腐蚀碳钢制造的铆钉是阳极，面积小，易发生腐蚀碳钢制造的铆钉是阳极，面积小，易发生腐蚀碳钢制造的铆钉是阳极，面积小，易发生腐蚀电偶腐蚀事例电偶腐蚀事例3n n6060年代初，年代初，年代初，年代初，破冰船壳上的焊缝很快腐蚀，比船壳破冰船壳上的焊缝很快腐蚀，比船壳破冰船壳上的焊缝很快腐蚀，比船壳破冰船壳上的焊缝很快腐蚀，比船壳钢板腐蚀更严重。钢板腐蚀更严重。钢板腐蚀更严重。钢板腐蚀更严重。n n腐蚀原因腐蚀原因腐蚀原因腐蚀原因电偶腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀n n焊接金属对船壳是阳极。焊接金属对船壳是阳极。焊接金属对船壳是阳极。焊接金属对船壳是阳极。n n船壳的涂层系统被冰擦伤，阴极保护系统的阳极也被船壳的涂层系统被冰擦伤，阴极保护系统的阳极也被船壳的涂层系统被冰擦伤，阴极保护系统的阳极也被船壳的涂层系统被冰擦伤，阴极保护系统的阳极也被冰刮落，失去了保护作用。冰刮落，失去了保护作用。冰刮落，失去了保护作用。冰刮落，失去了保护作用。n n所以，产生大阴极船壳钢板，小阳极金属焊缝所以，产生大阴极船壳钢板，小阳极金属焊缝所以，产生大阴极船壳钢板，小阳极金属焊缝所以，产生大阴极船壳钢板，小阳极金属焊缝布局，加速电偶腐蚀。布局，加速电偶腐蚀。布局，加速电偶腐蚀。布局，加速电偶腐蚀。n n所以在选择焊接金属时一个基本准则是：所以在选择焊接金属时一个基本准则是：所以在选择焊接金属时一个基本准则是：所以在选择焊接金属时一个基本准则是：n n焊缝相对于母材应是阴极性的。焊缝相对于母材应是阴极性的。焊缝相对于母材应是阴极性的。焊缝相对于母材应是阴极性的。石墨石墨-金属材料的电偶腐蚀金属材料的电偶腐蚀n n 导电的非金属材料制品如石墨与金属导电的非金属材料制品如石墨与金属接触也会导致金属发生电偶腐蚀接触也会导致金属发生电偶腐蚀n n腐蚀原理：腐蚀原理：n n石墨的电位比许多金属的电位都高常做阴极石墨的电位比许多金属的电位都高常做阴极石墨的电位比许多金属的电位都高常做阴极石墨的电位比许多金属的电位都高常做阴极n n不锈钢、铜合金、镍合金的阀杆、泵轴、法兰不锈钢、铜合金、镍合金的阀杆、泵轴、法兰不锈钢、铜合金、镍合金的阀杆、泵轴、法兰不锈钢、铜合金、镍合金的阀杆、泵轴、法兰与含石墨的填料、垫片、润滑油接触，与含石墨的填料、垫片、润滑油接触，与含石墨的填料、垫片、润滑油接触，与含石墨的填料、垫片、润滑油接触，n n石墨与金属材料在酸碱盐等电解质溶液中就可石墨与金属材料在酸碱盐等电解质溶液中就可石墨与金属材料在酸碱盐等电解质溶液中就可石墨与金属材料在酸碱盐等电解质溶液中就可能产生严重的电偶腐蚀。能产生严重的电偶腐蚀。能产生严重的电偶腐蚀。能产生严重的电偶腐蚀。利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的n n 对某些设备来说，可以利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的。对某些设备来说，可以利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的。对某些设备来说，可以利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的。对某些设备来说，可以利用电偶腐蚀到达腐蚀控制的目的。n n例例例例11n n输送海水的不锈钢泵叶轮，在停运期间易发生缝隙腐蚀，用镍铸输送海水的不锈钢泵叶轮，在停运期间易发生缝隙腐蚀，用镍铸输送海水的不锈钢泵叶轮，在停运期间易发生缝隙腐蚀，用镍铸输送海水的不锈钢泵叶轮，在停运期间易发生缝隙腐蚀，用镍铸铁泵壳可以保护不锈钢叶轮；铁泵壳可以保护不锈钢叶轮；铁泵壳可以保护不锈钢叶轮；铁泵壳可以保护不锈钢叶轮；n n例例例例22n n水加热器用青铜作管束，碳钢制作花板对铜管束起保护作用。水加热器用青铜作管束，碳钢制作花板对铜管束起保护作用。水加热器用青铜作管束，碳钢制作花板对铜管束起保护作用。水加热器用青铜作管束，碳钢制作花板对铜管束起保护作用。n n减缓腐蚀分析减缓腐蚀分析减缓腐蚀分析减缓腐蚀分析n n在这种组合中，铸铁泵壳和碳钢