金属在某些环境中腐蚀ppt课件

1、第三章 金属在某些环境中的腐蚀第一节 金属在高温气体中的腐蚀 在石化、冶金、日化许多消费中，以及资料在制造加工过程中锻造、热处置等，经常使资料处于高温气体环境，由于高温普通都会对金属产生氧化腐蚀，因此应对其机理、规律有所了解，并掌握其控制与防护。一、金属的高温氧化 1.金属高温氧化的能够性 M+1/2O2MO 其中O也能够是S、卤素或其他气体等。 在这一化学反响平衡方程中，在一定温度下，如氧的分压与氧化物的分解压力相等，那么反响处于平衡形状。如氧的分压大于金属氧化物的分压，反响向消费氧化物方向进展，反之亦然。金属氧化物的分解压力见教材P73老版P61。 2.金属的高温氧化过程 1第一步：化学反

2、响生成氧化膜； 2第二部：电化学过程膜生长 金属氧化膜是既能电子导电又能离子导电的半导体，氧化的速度腐蚀速度取决于氧化膜的物质迁移速率离子导电性、电子导电性它是金属氧化物的属性与晶格内部缺陷的反响。P753.膜的维护性 膜的维护性主要取决于氧化膜的完好性、致密性、热稳定性，也和膜的构造及厚度、膜与金属的相对热膨胀系数以及膜中的应力形状有关。膜具有维护性必需满足以下条件： 1膜必需是完好的；体积比r 2膜具有足够的强度与塑性，并且与基体金属结合力强、膨胀系数相近； 3膜内晶格缺陷浓度低； 4氧化膜在高温介质中是稳定的，表现为高的熔点和高的生成热。二、金属氧化的动力学规律 金属高温腐蚀的速度可用氧

3、化膜的厚度与时间的关系来表达。 1.直线规律：生成的氧化膜无任何维护作用，不能阻止腐蚀的进展。 2.抛物线规律：延续膜生成后具有维护作用，腐蚀速度减缓。 3.对数规律：当构成很薄的膜时，就能剧烈地阻滞金属的继续氧化，随着膜的增厚，膜的生长所受的阻滞作用比抛物线关系中的阻滞作用还要大得多。4.反对数规律：金属的氧化速度与膜厚的指数函数成反比。其氧化速度比按对数规律还要慢。5.立方规律：氧化速度介于抛物线规律与对数规律之间。总之，直线型最快，抛物线次之，而按对数规律的金属只需构成一定厚度的膜其氧化速度就能明显降低。 高温气体中金属资料腐蚀的防护与控制主要是高温合金。三、高温合金的抗氧化性 金属的高

4、温腐蚀，其控制与防护的措施就是高温合金。 1.合金化原理 利用合金化提高金属的抗氧化性的途径：1减少氧化膜的晶格缺陷浓度2依托选择性氧化生成维护膜3生成复合氧化物之类的稳定的新相。2.合金的抗氧化性P81)四、耐热金属构造资料简介 耐热钢是指在任务温度高于450时，具有一定强度和抗氧化才干的钢种，是抗氧化钢和热强钢的通称。 1.抗氧化钢：合金元素铬、铝、硅对钢铁的高温氧化性有很好的改善才干，特别是铝硅比铬效果更好。 2.热强钢：钢中添加铬、钼、钨、钒、钛、铌能有效的提高钢的热强性目的和抗氧化性。 3.耐热新钢种P87,老版P75第二节 金属在大气中的腐蚀一、大气腐蚀的分类： 1.干的大气腐蚀：

5、大气中根本不含水，金属外表无水膜，金属外表坚持光亮，腐蚀很细微，主要是化学作用。 2.潮的大气腐蚀：大气中有水汽，金属外表有看不见的薄层水膜，阴极耗氧腐蚀，液层很薄氧的分散容易，阳极钝化及金属离子化困难，腐蚀受阳极控制。 3.湿的大气腐蚀：湿度很高，金属外表可凝聚成液滴并构成肉眼可见的液膜，液膜厚度添加，氧的分散困难，腐蚀受阴极控制。二、大气的成分对腐蚀的影响： 大气的成分和湿度是决议大气腐蚀程度的两个主要要素。三、大气腐蚀的特点：遵照电化学腐蚀的普通规律，主要是耗氧腐蚀。P89图3-17 P89四、控制与防护：1.合理选材：低合金钢、不锈钢等 2.外表涂覆 ：涂料、镀层维护屏蔽氧和水； 3.

6、坚持外表清洁 4.介质控制：降低空气湿度加热空气、运用吸湿剂、减少污染物、运用缓蚀剂等。第三节 在土壤中的腐蚀一、土壤的性质： 土壤是一种具有特殊性质的电解质，它的 多相性、多孔性及不均匀性影响土壤腐蚀 的过程。土壤中有：沙子、灰、泥渣、溶盐、植物动物腐烂的腐植土、水等等。土壤多数为中性，PH67.5；也有碱性土壤，PH7.59.5，沙质粘土、盐碱土；酸性腐植土、沼泽土，PH36.二、土壤腐蚀的历程与特点： 1.历程：金属在土壤中的腐蚀时的阴极过程主要是耗氧腐蚀，即阳极金属溶解生成金属阳离子，阴极氧气被耗费。 2.特点：1土壤的构造和湿度对氧的流动性影响很大，土壤越疏松氧的浸透分散越容易，腐蚀

7、越严重2在枯燥疏松的土壤中，氧的浸透率很高，如土壤中无氯离子，那么铁很易钝化而使腐蚀大大降低。三、土壤腐蚀常见的几种方式： 1.因充气不匀引起的腐蚀-氧的浓差电池腐蚀 由于土壤的多相性和不均匀性经常引起氧的浸透率差别，因此呵斥因充气不均构成的供氧差别腐蚀电池，常呵斥地下设备和管线的严重腐蚀。 2.由杂散电流引起的地下金属设备和管线的腐蚀如：电焊机、电气火车等设备漏电的情况下，漏到地下的电流经常引起附近地下金属设备的腐蚀，特别是直流电漏电引起的这种腐蚀破坏速度较大。 3.由微生物引起的腐蚀土壤中的微生物经发酵分解，可产生腐蚀物质引起部分腐蚀，如硫杆菌：污物发酵硫代硫酸盐硫杆菌作用硫酸四、控制与防

8、护：1.合理设计与施工 设计时思索土壤特性，尽量防止在土壤性质差别大的位置布置设备和管线，施工时将土壤压实，去除污物喷洒杀菌剂、外砌水泥池槽等等。2.合理选材：某些非金属资料耐土壤腐蚀才干较强，PVC塑料，水泥管。3.外表涂覆：常用涂料，比如用沥青，为添加强度和防水可用石棉或玻璃纤维布缠绕，PE胶带或发泡塑料效果也很好。4.电化学维护5.结合维护：如涂覆与电化学维护结合第四节 在海水中的腐蚀一、海水性质：海水是一种含盐浓度相当高的电解质溶液，是天然腐蚀剂中最强的一种。 1.含盐量大，导电性很强的电解质； 2.氯离子含量高，其次是硫酸根离子。它们对金属有较强的腐蚀性； 3.海水充气性良好，容易发

9、生耗氧腐蚀。二、海水腐蚀的历程与特点： 1.历程： 阳极：M2eM2+ 阴极：O2+2H2O+4e4OH- 2.特点：1腐蚀速度大多取决于阴极过程，即主要受氧到达阴极外表的分散速度控制；2海水中含大量氯离子，大多数金属在海水腐蚀时阳极过程阻滞很小，铁、铸铁、低合金钢和中合金钢在海水中不能钝化；3海水导电性良好，很容易发生电偶腐蚀。三、海水腐蚀的影响要素：1.盐度：盐度越大腐蚀越严重，但是盐度超越一定值后，氧的溶解度下降，腐蚀变慢；2.碳酸盐饱和度：到达饱和时易堆积在金属外表而构成维护层有利防腐；3.含氧量：含氧量越大腐蚀越快，海水深度添加，含氧量下降；4.流速：普通流速添加腐蚀加快，对于孔蚀有

10、当流速大于临界速度时，孔蚀变慢；5.海生物：贻贝、牡蛎、海藻等，常会耗费或释放氧气或二氧化碳，生物尸体分解会构成硫化氢等，多数促进腐蚀；生物附着在金属外表的部分会因金属外表形状的改动构成部分腐蚀，如氧的浓差电池、缝蚀等。四、控制与防护：1.合理选材：许多非铁金属在静止或缓慢流动的海水中腐蚀率较小，如铜与铜合金、钛与钛合金等；不锈钢在海水中的耐蚀性主要取决于钝化膜的稳定性，也受组织构造影响，奥氏体不锈钢耐蚀性最好，铁素体次之，马氏体最差。2.电化学维护：海水导电性好，电化学维护运用方便经济3.外表涂覆：环氧漆、氯化橡胶漆、乙烯漆耐海水性好；4.合理设计与施工：防止电偶腐蚀，减少缝隙，并防止构成湍

11、流或涡流。5.介质处置：控制海洋微生物，冷却用海水加缓蚀剂等。第五节 金属在酸碱盐中的腐蚀一、金属在酸中的腐蚀：在合成化工、日用化工、冶金化工等消费中，酸是常用介质，常见的酸：硫酸、硝酸、盐酸、醋酸、草酸等，对金属腐蚀严重，且规律较复杂氧化性酸：浓硫酸、硝酸-氧化剂复原；非氧化性酸：稀硫酸、盐酸-氢去极化。1.在盐酸中的腐蚀1特点：氢去极化，浓度越大，腐蚀速度越快2影响要素：金属本性，电位越低，腐蚀越易，外表越粗糙，腐蚀越严重；介质：PH越高，腐蚀越小；温度：温度越高，腐蚀越快2.在硝酸中的腐蚀：1普通碳钢在硝酸中腐蚀：浓度30%，浓度越大,腐蚀速度越小；浓度85%，速度加快，过钝化。2不锈钢在硝酸中的腐蚀：在稀硝酸中即很耐蚀，但在浓硝酸70%中因过钝化而腐蚀。3铝在硝酸中的腐蚀：浓度30%，钝化使腐蚀速度降低，而且无过钝化，因此可用于消费浓硝酸设备。铝在氨水、醋酸即很多有机介质中很稳定，但浓硫酸腐蚀仍很严重。3.在硫酸中的腐蚀：1铁在硫酸中的腐蚀：50%，钝化后腐蚀速度降低；78100%浓硫酸设备可用碳钢制造。铸铁、铁在85100%的硫酸中很稳定，可做