材料腐蚀与防护绪论.ppt

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1、 绪绪 论论 金属腐蚀的定义的变化金属腐蚀的定义的变化n50年代，腐蚀的定义只局限于金属的腐蚀：n“金属在周围介质作用下，由于化学变化、金属在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏。电化学变化或物理溶解而产生的破坏。”n50年代后，随着非金属材料的发展，腐蚀 定义扩大到所有的材料 定义扩大到所有的材料:n1、“由于材料和它所处的环境发生反应 使材料和材料的性质发生恶化的现象 使材料和材料的性质发生恶化的现象”n2、“腐蚀是由于物质与周围环境的作用而产生的破坏”腐蚀与防护学研究内容及意义 n明确材料腐蚀的原因，进而研制适宜的 耐蚀材料、涂层及采取合理的保护措施，以达到防止

2、或控制腐蚀的目的。n材料腐蚀与防护学已经成为材料科学的 重要内容。腐蚀科学技术发展简史腐蚀科学技术发展简史n n在秦始皇陵兵马俑坑中，发现了一柄青在秦始皇陵兵马俑坑中，发现了一柄青铜剑，为铜锡合金制成，并含有微量铜剑，为铜锡合金制成，并含有微量的镍、铝、铁、锌等十多种金属元素。的镍、铝、铁、锌等十多种金属元素。这种合金的硬度为这种合金的硬度为HRC22HRC22至至2424度，已达度，已达到调质后的中碳钢的硬度。最令人惊到调质后的中碳钢的硬度。最令人惊奇的是，这把剑在地下埋了二千多年，奇的是，这把剑在地下埋了二千多年，当场去土锈后，表面光亮如新，剑刃当场去土锈后，表面光亮如新，剑刃非常锋利，一

3、剑可划透非常锋利，一剑可划透1212层报纸。经电层报纸。经电子探针和质子子探针和质子X X光荧光分析，剑的表面光荧光分析，剑的表面有一层有一层1010至至1515微米的含铬氧化物保护层，微米的含铬氧化物保护层，表明曾采用铬盐氧化处理技术。表明曾采用铬盐氧化处理技术。http:/ n19781978年年1 1月月1717日，又在北京有色金属总院对越王勾践剑剑身日，又在北京有色金属总院对越王勾践剑剑身上的黑色纹饰进行了上的黑色纹饰进行了X X射线衍射分析，发现此黑色纹饰处射线衍射分析，发现此黑色纹饰处除含有铜锡合金以外，还含有硫化亚铜（除含有铜锡合金以外，还含有硫化亚铜（Cu2SCu2S）、硫化亚

4、）、硫化亚铁及铁锡合金（铁及铁锡合金（FeSn2FeSn2）。由于分析所显示的）。由于分析所显示的Cu2SCu2S衍射峰衍射峰太弱，即太弱，即Cu2SCu2S的条件又为古代所无，为了证实的条件又为古代所无，为了证实Cu 2SCu 2S存在存在的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜8383，锡锡12123 3）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品表面的残留物，再进行同样的分析，其结果与越王勾践剑表面的残留物，再进行同样的分析，其结果与越王勾践剑表面黑色纹饰部分及用硫粉与铜粉（硫粉与铜粉重量比为表面黑色纹饰

5、部分及用硫粉与铜粉（硫粉与铜粉重量比为1 1：6 6）作用一个月后分析所得的结果相近。由此推测，越）作用一个月后分析所得的结果相近。由此推测，越王勾践剑等表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，其剑身王勾践剑等表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，其剑身的黑色菱形花纹则可能是剑身硫化处理后再对其表面进行的黑色菱形花纹则可能是剑身硫化处理后再对其表面进行抛光而留下黑色菱形纹饰。从而发现我国古代科技史上这抛光而留下黑色菱形纹饰。从而发现我国古代科技史上这项重要成果。项重要成果。金属腐蚀与防护科学在发展国民经济中的意义 1金属腐蚀问题遍及国民 经济各个领域2腐蚀危及人身安全 3腐蚀污染环境 4腐蚀防护的成本问

6、题 n材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的 1.8 4.2左右 n1975年，美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，为当年国民生产总值的4.2，是当年水灾、火灾、地震、飓风等自然灾害损 失（125亿美元）的 5倍多。n我国1980年十家化工企业由于腐蚀造成的经济 年十家化工企业由于腐蚀造成的经济 损失约为当年生产总值的 损失约为当年生产总值的3.9 3.9，这个数值与许 多国家进行的全面腐蚀损失调查的结果大体相 多国家进行的全面腐蚀损失调查的结果大体相当。n2002年中国工程院的调查结果表明，我国腐蚀 损失（包括直接和间接损失）达到 损失（包括直接和间接损失）达到4979.2 亿

7、元。n n 为了预防和减轻腐蚀的危害为了预防和减轻腐蚀的危害,人们不得不付出人们不得不付出相当的代价。这种代价称之为腐蚀损失相当的代价。这种代价称之为腐蚀损失(),),即国民经济为解决腐蚀即国民经济为解决腐蚀问题而付出的总费用。以合理的代价取得所需要问题而付出的总费用。以合理的代价取得所需要的腐蚀防护效果是腐蚀控制工程的任务。由于腐的腐蚀防护效果是腐蚀控制工程的任务。由于腐蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一的重要因素之一,目前目前,经济发达国家和地区正在以经济发达国家和地区正在以大幅度提高能源效率、资源效率和环境效率作为大幅度提高

8、能源效率、资源效率和环境效率作为国家发展的战略目标和前瞻性投资的依据。国家发展的战略目标和前瞻性投资的依据。腐蚀与防护的意义腐蚀与防护的意义腐蚀事故举例腐蚀事故举例n n19661966年某天然气井的套管发生硫化物应力腐蚀开年某天然气井的套管发生硫化物应力腐蚀开 ，造成井喷和特大爆炸，人员伤亡，日产百万立，造成井喷和特大爆炸，人员伤亡，日产百万立方米的高产气井报废。方米的高产气井报废。n n1971 1971 某天然气管线发生腐蚀断裂，产生爆炸，某天然气管线发生腐蚀断裂，产生爆炸，直直接经济损失达接经济损失达 直接经济损失达直接经济损失达7000 7000 万元万元n n1985 1985 日

9、本的一架波音日本的一架波音 747747客机，由于应力腐蚀客机，由于应力腐蚀 客客机，由于应力腐蚀断裂而坠毁，死亡机，由于应力腐蚀断裂而坠毁，死亡 500500余人。余人。n n19971997年某化工厂年某化工厂 1818个乙烯原料储罐由于硫化物腐个乙烯原料储罐由于硫化物腐蚀引起大火，停产半年，直接损失达蚀引起大火，停产半年，直接损失达2 22 2亿多元，亿多元，间间 亿多元，间接损失巨大。亿多元，间接损失巨大。n n讨论：n n腐蚀一定是有害的么？三：材料腐蚀与防护所研究的内容三：材料腐蚀与防护所研究的内容金属材料与环境介质作用的基本规律;金属腐蚀的可能性-热力学;金属腐蚀的速率和机理-动

10、力学;在多种条件下控制或防止腐蚀的措施。四：金属腐蚀分类 (1)按照腐蚀过程的历程分类;(2)按照腐蚀的形式分类;(3)按照腐蚀的环境分类。金属腐蚀按腐蚀过程中的作用和机理可分为四大类 化化学学腐腐蚀蚀指金属与环境介质直接发生反应，而在反应过程中没有电流产生，它是一种氧化还原反应的化学反应。氧化-还原 在同时同一位置上发生的.电电化化学学反反应应有电流产生，还原和氧化反应是在不同部分进行的 (二)按腐蚀的形式分类 -分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。1，全全面面腐腐蚀蚀(General Corrosion)腐蚀分布在整个金属表面上，它可以是均匀的，也可以是不均匀的。2局局部部腐腐蚀蚀(Locali

11、zed Corrosion)局部腐蚀主要发生在金属表面某一区域。局部腐蚀的类型(1)小孔腐蚀(Pitting)(2)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion)(3)电偶腐蚀(Galvanic Corrosion)(4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)(5)应力腐蚀破裂(Stress Corrosion Cracking)(6)氢脆(Hydrogen Embrittlement)(7)腐蚀疲劳(Corrosion Fatigue)(8)选择性腐蚀(Selective Corrosion)按照腐蚀的环境分类 -分为干腐蚀(Dry Corrosion)和湿腐蚀(Wet

12、Corrosion)两类 湿腐蚀又可分为：1自然环境下的腐蚀 (1)大气腐蚀(Atmospheric Corrosion)。(2)土壤腐蚀(Soil Corrosion)。，(3)海水腐蚀(Corrosion in Sea Water)。(4)微生物腐蚀(Microbial Corrosion)。2工业环境中的腐蚀 (1)酸、碱、盐介质的腐蚀。(2)工业水中的腐蚀。五五.材料腐蚀程度的表示材料腐蚀程度的表示方法方法 1失重法与增重法 增重法 2腐蚀深度法 常用腐蚀速率单位的换算关系 根据金属全面腐蚀的材料耐蚀性，可分类为十级标准或三级标准 3电流密度法 假如电流强度为I，通电时间为t，则通过的

13、电量为It。lmol物质发生电化学反应时所需的电量为1个法拉第(Faraday)，即9648496500(Cmol)。从而可得出金属阳极溶解的质量为：全面腐蚀金属表面积可看作是阳极面积S，从而得出腐蚀电流密度 腐蚀速度与腐蚀电流密度之间关系：腐蚀速度与腐蚀电流密度成正比 同理腐蚀深度与腐蚀电流密度的关系为：3、学习本课程目的认知材料腐蚀学科。认知材料腐蚀学科。掌握材料腐蚀基本规律；掌握材料腐蚀基本规律；了解材料与环境关系，正确合理使用材料；了解材料与环境关系，正确合理使用材料；了解耐蚀材料，学习防腐蚀基本原理和材料防护知识；了解耐蚀材料，学习防腐蚀基本原理和材料防护知识；本课程的主要内容本课程的主要内容n n绪论绪论n n高温腐蚀以及防护高温腐蚀以及防护n n腐蚀的电化学理论基础腐蚀的电化学理论基础n n全面腐蚀和局部腐蚀全面腐蚀和局部腐蚀n n应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀n n自然腐蚀自然腐蚀n n材料的耐腐蚀性材料的耐腐蚀性 n n腐蚀控制方法及选择腐蚀控制方法及选择