金属腐蚀与防护(第一章)

第一章绪论1.1金属腐蚀的基本概念1.2研究金属腐蚀的重要性1.3金属的腐蚀控制1.4本课程学习方法1.1金属腐蚀的基本概念一、腐蚀的概念—《辞海》解释

1.医学：化学物质、药物

组织破坏

2.人品：坏的思想、环境

蜕变堕落

3.物质：化学、电化学反应

破坏二、金属腐蚀的定义（P1,第一段末行）材料由于环境介质的作用而引起的破坏或变质1.1金属腐蚀的基本概念进一步理解

1.环境：自然、工业、宇宙环境介质

2.作用：化学、电化学和物理作用

3.肖纪美:《金属腐蚀学原理》

“纯粹是由于物理作用引起的变质或破坏，应属于其他的材料失效方式，如熔化、蒸发、断裂、磨损等，不宜将‘腐蚀’概念延伸过广。”

1.1金属腐蚀的基本概念三、金属腐蚀的本质

1.材料与环境的交互作用

2.表面/界面现象

3.自发过程ΔG<04.材料损伤宏观上：质量流失、强度下降、功能退化微观上：组织、结构或价态的改变1.1金属腐蚀的基本概念（1）环境(a)介质(b)能量（2）材料（3）作用(a)化学(b)物理（4）破坏害利四、金属腐蚀的要素

典型腐蚀：1a→2→3a→4化学、电化学腐蚀非典型腐蚀：1b→2→3a→4紫外降解、热老化非腐蚀：1b→2→3b→4断裂、磨损、疲劳1.1金属腐蚀的基本概念五、金属腐蚀的特点（主要讲金属的腐蚀，有机物一般称为老化）

1.自发性

2.普遍性

3.隐蔽性自发性

赫胥黎："大自然常常有这样一种倾向，就是讨回她的儿子--人--从她那儿借去而加以安排结合的、那些不为普遍的宇宙过程所赞同的东西"。《进化论与伦理学》普遍性

纯金属最低能级状态一般为其化合物（除Au、Pt）

普遍存在的空气和水是两类主要腐蚀环境（O2、H+）隐蔽性

发展速度缓慢（日积月累的过程）

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不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期

表现形式不易被发觉

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生锈：容易观察

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应力腐蚀断裂：不易察觉

表面光亮如新

内部满布裂纹1.1金属腐蚀的基本概念六、金属腐蚀的分类

1.按材料所在环境

2.按金属腐蚀形态

3.按腐蚀反应机理按材料所在环境

自然环境中的腐蚀

工业环境中的腐蚀

生物环境中的腐蚀

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大气腐蚀•

土壤腐蚀•

淡水和海水腐蚀•

微生物腐蚀•

酸、碱、盐溶液中的腐蚀•

工业水中的腐蚀•

熔盐中的腐蚀•

石油天然气的腐蚀•

液态金属的腐蚀•

宇航环境•

核工业环境按金属腐蚀形态

全面腐蚀•均匀腐蚀

•不均匀腐蚀局部腐蚀

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点蚀（孔蚀）

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缝隙腐蚀及丝状腐蚀

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电偶腐蚀（接触腐蚀）•

选择性腐蚀•

晶间腐蚀按腐蚀反应机理

化学腐蚀：高温氧化电化学腐蚀：电化学作用电化学+机械作用

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应力腐蚀开裂

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腐蚀疲劳

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磨损腐蚀（冲击、振动）

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氢致腐蚀

•

空泡腐蚀

电化学+生物作用物理溶解腐蚀：Fe在液体钠中的腐蚀各种腐蚀所占的比例1.2研究金属腐蚀的重要性一、腐蚀造成的危害

1.金属腐蚀给国民经济带来巨大损失

2.腐蚀事故危及人身安全

3.腐蚀造成资源和能源的浪费

4.腐蚀引起环境污染金属腐蚀给国民经济带来巨大损失

工业发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民经济总产值的2～4%。

我国每年因腐蚀造成直接经济损失在4000至6000亿元，相当一个中等省一年的国民生产总值。

金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和。

金属腐蚀给国民经济带来巨大损失工业发达国家1984年腐蚀损失统计国别

腐蚀损失

GNP%

美国2000亿美元4.0前苏联147亿卢布2.0联邦德国300亿马克3.0英国100亿英镑3.5法国1150亿法郎1.5日本150亿美元1.8金属腐蚀给国民经济带来巨大损失

腐蚀导致的经济损失随GNP增长逐年增加。亿美元美国1949—2001年的腐蚀导致的GNP损失情况金属腐蚀给国民经济带来巨大损失1975年美国腐蚀造成的损失与自然灾害造成的损失对比金属腐蚀给国民经济带来巨大损失

中国，1999年，酸雨对材料的直接经济损失约30亿元。

中国，2002年《中国腐蚀调查报告》（柯伟院士）

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利用Uhlig方法和Hoar方法

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中国工业和自然环境腐蚀损失和腐蚀控制的现状

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年腐蚀损失结果分别为2048亿元和2288亿元人民币

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如果包括间接损失，我国每年腐蚀总损失可达4979亿元以上，约占GNP的5％。腐蚀事故危及人身安全

2000年8月19日，新墨西哥州天然气管线由于内部腐蚀而断裂，引发大火。导致10人死亡（5名儿童），2人重伤。腐蚀事故危及人身安全

2004年4月15日晚重庆天原化工总厂三氯化氮爆炸，导致氯气大量泄漏，9人死亡，3人受伤，8万人被紧急疏散。

氯冷凝器列管腐蚀泄漏，含高浓度铵的盐水进入液氯系统，生成极易爆炸的三氯化氮且迅速富集。腐蚀事故危及人身安全

2004年8月9日日本关西电力公司美滨核电站机室蒸汽泄露事故

关西电力公司美滨核电站3号机涡轮机室的碳钢冷凝管道在冷却水的腐蚀下逐渐变薄，管壁的厚度原先为10毫米，但事故后从破损处测定的数据最薄处只有1.4毫米。

4人死亡7人受伤腐蚀造成资源和能源的浪费

因腐蚀每年约30%的钢铁产品报废，10%的钢铁将全部变为无用的铁锈。以此计算我国每年因腐蚀损失的钢铁约为1000万吨，相当于首钢全年的钢铁产量。

仅锅炉结垢降低传热效率一项，我国每年就要多消耗1750万