海洋腐蚀与防护5

,.第一章1、什么叫做腐蚀？腐蚀是金属与环境间的物理化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常感谢阅读可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。精品文档放心下载2、腐蚀的各种保护方法及分类？腐蚀依据环境介质可分为：⑴自然环境腐蚀 ⑵工业环境腐蚀依据受腐蚀材料的类型划分：⑴金属腐蚀 ⑵非金属材料腐蚀根据腐蚀的形态可分为：⑴均匀（全面）腐蚀⑵局部腐蚀：孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破坏、腐蚀疲劳、氢腐蚀破谢谢阅读坏、选择腐蚀、磨损腐蚀、脱层腐蚀根据腐蚀的作用原理可分为：⑴电化学腐蚀（介质不同分类：大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀）谢谢阅读⑵化学腐蚀（介质不同分类：气体腐蚀、非电解质溶液腐蚀）感谢阅读另一种分类：1)干腐蚀：在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀（化学腐蚀）精品文档放心下载2)湿腐蚀：在水溶液中的腐蚀（典型电化学腐蚀）依据腐蚀的形态可分为：⑴普遍性腐蚀 ⑵局部腐蚀 ⑶应力腐蚀开裂（断裂）海洋防腐的各种措施：,.（1）应针对具体使用工矿和环境条件合理选用相对耐腐蚀的结构材料。精品文档放心下载（2）根据防腐蚀设计的要求可选择有机涂层、无机涂层、化学转化膜等非金属感谢阅读涂层，电镀、化学镀、热浸镀、喷镀、扩散镀等金属镀层以及离子注入和金属、谢谢阅读非金属衬里等涂镀层和表面改性技术。（3）通过干燥除湿、脱气、脱盐等措施除去环境介质中的腐蚀组分，或者向环谢谢阅读境介质中添加有机、无机类缓蚀剂等环境（介质）处理。（4）可根据环境介质和工矿要求采用外加电流阴极保护技术、牺牲阳极的阴极感谢阅读保护技术或电化学阳极保护技术等电化学保护。（5）防腐蚀结构设计、防腐蚀强度设计、防腐蚀方法选择、耐蚀材料选择以及感谢阅读符合防腐蚀要求的制造工艺确定等防腐蚀设计。3、金属腐蚀速度评定？（重点）式中：VL-深度腐蚀速度，mm/a；V¯-质量损失表示的速度，g/m²·h；ρ-金属的密度，g/cm³。按深度表示腐蚀速度的单位还有mm/y(或mm/a)、英寸/年(ipy)、密尔/年谢谢阅读(mpy)。根据金属的密度ρ(g.cm³)，由以重量变化表示的腐蚀速率可以换算成年浸蚀谢谢阅读深度：mm/a×2.74×ρ(g.cm³)=gmd gmd×0.365/ρ(g/cm³)=mm/a谢谢阅读,.单位简略号折算mm/a的系数g/(m2.h)gmh×8.76/ρg/(m2.d)gmd×0.365/ρmg/(m2.d)mmd×0.000365/ρ单位简略号折算mm/a的系数g/(cm2.h)×87600/ρmg/(dm2.d)mdd×0.0365/ρg/(dm2.d)gdd×36.5/ρ电流密度若电流强度为I，通过时间为t，则通过的电量Q为It，阳极所溶解的金属量△精品文档放心下载应为mQFAnwIFtAnwIFtN感谢阅读式中：Aw一金属原子质量；一价数，由腐蚀反应释放的电子个数；F一法拉第常数，即F=96500A.s/mol电子，或26.81A.h/mol；感谢阅读Q=I×t，即电量＝电流强度×时间，A.s；N=A/n一金属相对原子质量。如果金属是铁(Fe)，则n=2，A=55.85g，ρ=7.8g.cm³。感谢阅读腐蚀速度V失与腐蚀电流密度icorr间的关系感谢阅读V＝mIA3600A.iww失StSnFnFcorr（g/m²·h）,.可见腐蚀速度与腐蚀电流成正比所有金属(钢)的电流、质量损失和侵蚀速率之间的换算所有金属钢mA/cmMm/ampygmdmA/cmMm/ampygmd2121mA/cm13.28A/nρ129A/nρ8.95A/n111.64562492wwwmm/a0.306nρ/A0.0863139.421.6139.42.74ρ1wMpy0.00777ρ/nA0.025410.0694ρ0.002190.025410.547wgmd0.112n/wA0.365/ρ14.4/ρ10.004010.04631.831第二章1、电化学反应neRedk（化学反应式）式中：“Red”代表还原剂（电子授予者）；“Ok”代表氧化剂（电子接受者）；“n”是参与反应的的电子（e-）数。式中的氧化剂和还原剂通常被称为氧化还原对，其反应称之为氧化还原反感谢阅读应。当电流沿一个方向或相反方向通过电极表面时，便产生某种电化学反应，该反应被称之为电极反应。谢谢阅读在阳极发生的电极反应为阳极反应，恒为氧化反应，反之，阴极反应恒为还谢谢阅读原反应。在无氧时析氢，有氧时还原氧气生成氢氧根按照电化学定义规定，电极电位较低的电极称为负极；电极电位较高的电极精品文档放心下载称为正极。,.发生氧化反应的电极称为阳极（阳极金属溶解）；发生还原反应的电极称为精品文档放心下载阴极。靠外接电源供给电流的电化学电池被称之为电解电池，本身能产生电流的电谢谢阅读化学电池被称之为原电池。2、原电池所谓原电池是自身能产生电流的电化学电池，即将化学能转变成电能的装置精品文档放心下载称为原电池，它利用氧化还原反应产生电流。3、自由能与腐蚀电池G=QE=-nFE式中：ΔG一电化学反应系统自由能值，J/mol；Q一1克离子的腐蚀产物金属离子所携带的电荷的电量；谢谢阅读一驱动电压，v；一参加反应的电子数；一法拉第常数，96500C/mol。在标准条件下，电池反应的标准自由能ΔG0与电池的标准电位差E0直接相关。感谢阅读用代数方法通过电极电位得到电池的电动势EE Ecathode anode在丹尼尔腐蚀电池中，铜（得到电子）的标准电位为0.337伏；锌（失去电子）的腐蚀电位为-0.763伏；感谢阅读EE E =0.337-（-0.763）=1.11v精品文档放心下载cathode anode,.腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。感谢阅读过程：（1）阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶液，并把等量电子留在金属上；感谢阅读（2）电子转移过程：电子通过电路从阳极转移到阴极；（3）阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流过来的电子后本身被还原。精品文档放心下载★腐蚀电池的种类和特点：种类：(1)宏观腐蚀电池大电池（宏观腐蚀电池）：指阳极区和阳极区的尺寸较大，区分明显，肉眼可辩。感谢阅读大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。谢谢阅读①以金属接触腐蚀②浓差电池③温差腐蚀电池⑵微观腐蚀电池微电池（微观腐蚀电池）：指阳极区和阴极区尺寸小，肉眼不可分辨。精品文档放心下载如果微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀；如果阴、阳极位谢谢阅读置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀。①金属化学成分不均匀引起的微电池②金属组织的不均匀引起的微电池③金属表面的物理状态不均匀引起的微电池④金属表面膜不完整引起的微电池,.腐蚀电池的特点：（1）腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。谢谢阅读（2）腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。谢谢阅读（3）腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在谢谢阅读内部，转变为热，不对外做功。影响因素：（1）微观腐蚀电池-金属方面➢成分不均匀➢组织结构不均匀➢表面状态不均匀➢应力和形变不均匀➢热处理差异（2）宏观腐蚀电池-环境方面➢金属离子浓度差异➢氧含量差异➢温度差异（3）亚微观腐蚀电池-电极表面十分微小4、电极电位（P15）金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的电极电位，简称电位，记为E。精品文档放心下载电极电位的相对值是可以进行测量的△E=E待测-E参考5、平衡电极电位和非平衡电极电位（平衡电极电位可用Nernst公式计算）谢谢阅读,.处于热力学平衡状态的电极体系（可逆电极），由于氧化反应和还原反应速谢谢阅读度相等，电荷交换和物质交换都处于动态平衡之中，因而净反应速度为零，电极精品文档放心下载上没有电流流过，即外电流等于零。这时的电极电位就是平衡电极电位。感谢阅读E(EE)RTlogkcathodeanodenF（注意此处要多一个系数2.3）R一表示气体常数，8.314J/(K·mol)；一表示绝对温度(=℃+273.16℃)；一表示参加反应的电子数；一表示法拉第常数，96500C/mol；一表示反应的平衡常数。lLmM...qQrR...精品文档放心下载aqarK Q RaiamL M式中：aM、aL、aQ、aR一分别表示物质M、L、Q、R校正后的压力或浓度值，感谢阅读称为活度。活度aL表示L溶解物质等于每千克水中溶解的摩尔数(重量摩尔浓度)乘以叫做精品文档放心下载活度系数的修正因子γ。即,.ai=γi[i](mol/l)式中：[i]一表示物质i的摩尔浓度；γi一表示物质i的和活度系数。假如L是气体，它的活度等于它的逸度，常压时近似地等于以大气压为单位的气精品文档放心下载体压力。对气体：aj=Pj/Po (mol/L)气体浓度：Cj=ajAw (g/L)式中：Pj一表示气体分压，Po=1atm=101KPa；精品文档放心下载Aw一表示原子量(g/mol)。纯固体的活度被人为地规定为1。同样，对于像水这样在反应中浓度始终保持恒谢谢阅读定的物质，其活度也假设为1。6、标准电极电位标淮电极电位是指参加电极反应的物质部处于标准状态，即25℃，离子浓谢谢阅读度为1，分压为1×105pa时测得的电势(氢电极为参比电极)：标准电极电位用E0（E-E）0.0592logK表示，可用奈恩斯特公式计算。★诺斯n特公式7、自由能（P20例题）反应自由能变化值△GG=（=） （-）iiii生成物ii反应物iii,.i式中： 一为化学反应式各物质的系数，规定反应物系数取负值，生成物系数精品文档放心下载取正值；i一相应物质在给定体系中的化学位。△G<0自发进行；△G＝0平衡状态；△G>0非自发过程。8、平衡电位和标准电位（P22例题）E<E则电位为E的金属自发进行腐蚀anodecathodeanodeE=E平衡状态anodecathodeEanode>E则电位为E的金属不会自发进行腐蚀cathodeanode腐蚀判断依据：⑴用系统的标准电极电位作为判据（2）使用金属在非标准状态下和非平衡状态下电极电位作为腐蚀倾向判据谢谢阅读例3金属在同空气接触的中性介质（PH=7）时，依靠氧化还原（去极化）反应谢谢阅读pO2,.进行腐蚀，试确定金属可能发生腐蚀的可逆电位边界（介质温度25℃，空气中精品文档放心下载氧分压 =21278.25Pa）O 2HO4e4OH2 2EE0.0592/4(a)4)0pa2OH-O2 H2O(107)40.4010.0592/4log21278.25/1013250.805V精品文档放心下载所以只有在中性溶液中的可逆电位比0.805V更小的金属才有可能在25℃精品文档放心下载的中性溶液中依靠氧放电的去极化作用维持电化学腐蚀过程。谢谢阅读9、水的电位-pH图在25℃，P0=1atm大气压的标准条件下的析氢反应:精品文档放心下载2H2eH2EE0H H

H2

0.0592n

log[K]

E0H

H2

0.0592(log（pn

）-2logaH2

H+

)pHlogaEH=-0.0592pHH对水溶液中的氧气可发生析氧反应：O4H4e2HO22EE00.0592log[K]1.2290.0592pHO2O21,.)EHS(V,E0.80-0.8-1.6

Fe3 ④b③在1atm下，水的热力Fe2学稳定区域②a析氢且碱性化①Fe免蚀0 4

FeO24析氧且酸性化FeO2 3⑤⑦FeO⑨34⑥HFe ⑧28 12 pH,.高于b线，发生析氧反应，为O2的稳定区；低于a线，可发生析氢反应，精品文档放心下载H2的稳定区；在a-b线之间，水是稳定的。10、铁的电位-pH图谢谢阅读（1）反应只与电极电位有关，而与溶液的pH无关；水平线代表不包含pH值感谢阅读的反应，也就是既不包含H+,也不包含OH¯。Fe22eFe取 =10-6mol/L，E=0.617，得到一条水平线。精品文档放心下载EE00.0592log10.4400.0296log(a)naFe2Fe2（2）反应只与溶液的pH有关，而与电极电位无关，垂直线包含H+或OH¯。感谢阅读2Fe33HOFeO6H精品文档放心下载2 2 3K(H)6(Fe3)2,.logK6log(a)2log(a)6pH2log(a)HFe3Fe3pH=-0.24-1/3log(Fe3+)取 ==10-6mol/L，pH=1.76为一垂直线精品文档放心下载（3）反应既与溶液的pH有关，又与电极电位有关，斜线既包含H+、OH¯，谢谢阅读又包含电子。FeO6H2e2Fe23HO感谢阅读2 3 2E00.0592log(aFe2)2感谢阅读n(a)6HE0.728(0.0592log(a)20.0592log(a)6)2Fe22HE0.728(0.0592log(a)20.0592log(a)6)2Fe22H取 =10-6mol/L，得E=1.0832-0.1776pH。精品文档放心下载11、各线反应对应公式,.④线反应为Fe3eFe2⑤线反应为3FeO+2H+2e2FeO+HO感谢阅读2 3 3 4 2⑥线反应为FeO

+8H+

8e

3Fe

+4HO3 4

2⑦线反应为FeO+8H+8e3Fe3++4HO谢谢阅读3 4 2⑧线反应为HFeO-

+3H+

2e

Fe+2HO3

2⑨线反应为HFeO-

+3H+

2e

Fe+2HO3

211、电位一PH图在腐蚀中的应用,.Fe一H2O体系的电位Fe一pH图，25℃感谢阅读（1）腐蚀区：在该区域内处于稳定状态的是可溶性、和离子，因此，对金属而言处于不稳定状态，可能发生腐蚀。感谢阅读（2）免蚀区：在此区域内金属处于热力学稳定状态，因此不会发生腐蚀。精品文档放心下载（3）钝化区：在此区域内的电位和pH值条件下，生成稳定的固态氧化物，氢氧化物或盐膜，因此在此区域内金属是否遭到腐蚀，取决于所生成的固态模是否有保护性能，即看它能否进一步阻碍金属溶解。谢谢阅读电位－pH图主要用途是：1)预测反应的自发发生，从热力学判断金属腐蚀趋势。2)估计腐蚀产物的成分。3)预测减缓和防止腐蚀的环境因素，选择控制腐蚀的途径。精品文档放心下载,.为了使铁免于腐蚀，可设法使其移出腐蚀区，具体有三种途径：感谢阅读1)将铁的电极电位降低至免蚀区，即对铁施加阴极保护，也可采用牺牲阳极法，感谢阅读即用电位负的锌和铝合金与铁相连，构成腐蚀电偶；或用外加直流电流的负端与感谢阅读铁相连而正端与辅助阳极相连，构成回路，都可得到保护而免于腐蚀。谢谢阅读2)把铁的电位升高使之进入钝化区。这可通过阳极保护法或在溶液中添加阳极型精品文档放心下载缓蚀剂或钝化剂来实现。应当指出，这种方法只适合可钝化的金属，有时由于钝谢谢阅读化剂加入量不足，或者阳极保护参数控制不当，金属表面保护膜不完整，反而会精品文档放心下载引起严重的局部腐蚀。3)调整溶液的pH值至9-13之间，也可使铁进入钝化区。应当注意如果由于某谢谢阅读种原因、（如铁中有一定量的CI-离子存在）不能生成氧化膜，铁将不钝化而继感谢阅读续腐蚀。VFe3严重点蚀,EFe(OH)31.60.80

化学钝化区轻微点蚀均匀腐蚀钝化区Fe2阳极保护-0.8HFeOFeFe(OH)2不敏感免蚀区阴极保护-1.6

204812pH,.12、腐蚀动力学腐蚀电池的极化现象阳极电压变得更正，阴极电压变得更负。当电流加之电极表面时，电极电位精品文档放心下载引起变化，其值变为E1，这是被称为极化，通常用 表示。感谢阅读VEEo,cEEEccc0,cEcCEE1Ea0AEEEEEaaa0,aEo,a10接通前接通后I1Imaxi/A.cm-1,.极化原因及类型电池极化实质上是指电池中两个电极分别发生极化的结果，即阳极极化和阴谢谢阅读极极化。阳极电流电极电位向正的方向变化叫阳极极化。原电池在通过电流时，阴极电流电极电位向负的方向移动，这种现象称为阴谢谢阅读极极化（概念）。产生阳极极化的原因是：（1）浓差极化（扩散过电压）（2）活化极化（3）IR位降与极化相反，凡是能消除或减缓极化从而增大回路中电流的作用称之为去极化，能够减少或消除极化作用的物质称为去极化剂。去极化剂是活化剂，它起加速腐蚀的作用；海水中的氧，对腐蚀电池阳极极化起去极化作用称做阳极去极化。对阴极起的去极化作用称为阴极去极化精品文档放心下载凡是在电极上吸收电子的还原反应都能起到去极化作用。阴极去极化反应一般有下列几种类型：精品文档放心下载（1）阳离子还原反应（2）析氢反应（3）阴离子的还原反应（4）中性分子的还原反应,.（5）不溶性膜或沉积物的还原反应13、腐蚀速率的图解分析法(1)阳极极化控制：Pa>>Pc,R可以忽略，I取决于Pa，如果以Sa表示阳极控感谢阅读制程度，则可得：SP100%E100%E100%PaPEaEEaaPEEacRacR0,c0,a(2)阴极极化控制：Pc>>Pa,R可以忽略，I取决于Pc，如果以Sa表示阳极控谢谢阅读制程度，则可得：SP100%E100%E100%PcPEcEEccPEEacRacR0,c0,a(3)混合控制：Pc=Pa,R可以忽略(4)欧姆控制或电阻控制：R很大PEESRPPRP100%EERE100%ERE100%acRacR0,c0,a,.（1） （2） （3） （4）14、电化学保护基本原理（两个原理）主要有阳极保护和阴极保护两种类型（1）阴极保护1）可从热力学上对阴极保护进行解释VFe3严重点蚀,EFe(OH)31.60.80

化学钝化区轻微点蚀均匀腐蚀钝化区Fe2阳极保护-0.8HFeOFeFe(OH)22不敏感免蚀区阴极保护-1.604812pH,.从图中可以看出，当pH为7时铁处于活化腐蚀状态，使其电位上升(阳极谢谢阅读保护)或下降(阴极保护)，都可实现保护的目的。2）阴极保护原理也可用腐蚀电极的极化图进行解释Ec d位电当结构物电位降低时，阴极保护电流c 用量增加EcorrabeicfEaiai´corricorrlog电流iappl,.金属表面阳极和阴极的初始电位分别为Ea和Ec。金属腐蚀时，由于极化作精品文档放心下载用，阳极和阴极的电位都接近于交点c所对应的腐蚀电位Ecorr，与此相对应的感谢阅读腐蚀电流为Icorr。在腐蚀电流作用下，金属上的阳极区不断发生溶解，导致腐感谢阅读蚀破坏。如当腐蚀电位由于外电流b-e的作用而从图中的Ecorr移到a点，此点对谢谢阅读应的电位是结构物有阴极保护的电位值。腐蚀电流由Icorr，降低到I´corr。I´corr感谢阅读为由阴极保护的电流密度。总的阴极电流(腐蚀电流加外电流)等于a-e。当外电精品文档放心下载b-e增加时，a点电位变得越来越负，并且腐蚀电流a-b也变得越来越小。最后a和Ea重合，腐蚀电流a-b变成零，完全保护时的外电流等于iappl。感谢阅读3）牺牲阳极保护法位电AE1C

HEE JE2BDF

N KI'I1I2I'IgLogI12,.如图中的电位较高的金属M1(如Fe)在未耦合前，其微阴极和微阳极的极化精品文档放心下载曲线相交于H点上，对应于腐蚀电位E1和自腐蚀电流I1；电位较低的金属M2(如谢谢阅读Zn)具有自腐蚀电位E2和自腐蚀电流I2。当M1和M2在海水中接触时组成宏观精品文档放心下载电偶时M2为阳极，它的腐蚀溶解提供了进一步阴极极化的电流，得电偶电位EE精品文档放心下载和电流Ig(FK为总阳极极化曲线)。y

I

'

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(I

I

)/I

I

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很小)2

2

g

1

2

g

2 1式中：Ig一表示电偶电流；I1一表示阴极金属自腐蚀电流；I2一表示阳极金属自腐蚀电流。上式表明耦合后阳极金属M2溶解增加的倍数，y越大则腐蚀越严重。若感谢阅读M2能提供更大的电流使M1的腐蚀电流为零，则M2的腐蚀电流更大，接近于总谢谢阅读,.的电流，这也是牺牲阳极保护法的原理。（2）阳极保护对腐蚀介质中的金属结构物进行阳极极化，使其表面形成钝化膜，并通电维感谢阅读持其钝化状态，从而显著降低腐蚀速度的保护措施称为阳极保护。谢谢阅读当电极发生阳极极化而电位正移时，金属由活化腐蚀区过渡到钝化稳定区，谢谢阅读使腐蚀过程的阴极控制变为阳极控制。只有能够发生阳极钝化的情况下才适用于谢谢阅读该方法，极化状态必须保持在钝化区。VFe3严重点蚀,EFe(OH)31.60.80

化学钝化区轻微点蚀均匀腐蚀钝化区Fe2阳极保护-0.8HFeOFeFe(OH)22不敏感免蚀区阴极保护-1.604812pH,.在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方精品文档放心下载时，使原先活泼地溶解着的金属表面状态会发生某种突变（以氧化物膜或吸附膜谢谢阅读形式存在），由于这种突变，而使金属溶解速度急剧下降，金属表面状态的这种精品文档放心下载突变过程称为金属的钝化。金属钝化后所获得的耐蚀性质称为钝性。钝化后所处的状态称为钝态。如果电位偏移所需要的电流具有如下图所示的普遍极化行为，该金属是活化谢谢阅读一钝化的，并能实现阳极保护。只有少数系统表现出这种行为，值得重视并可以感谢阅读利用。通过使金属电位偏移到它在图中所示的钝态范围的电位值，该活化一钝化谢谢阅读金属的腐蚀速率就能被极大地减小。为使金属电位从腐蚀电位Ecorr向阳极方向感谢阅读移动所需要的电流比维持电位值在钝态所必需的电流要大几个数量级。在被表示谢谢阅读为Epp的致钝电位时该电流将达到峰值(图)。图中的整条阳极极化曲线被四个特征电位值（金属自腐蚀电位Ek，m、致感谢阅读钝电位Epp、维钝电位Ep及过钝化电位Etp）分成四个区域。精品文档放心下载（1）A～B区：从Ek，m至Epp，为金属的活化溶解区；谢谢阅读（2）B～C区：从Epp至Ep，为活性-钝化过渡区；精品文档放心下载（3）C～D区：从Ep至Etp，金属处于稳定钝态，故称为稳定钝化区；感谢阅读（4）D～E区：电位高于Etp的区域，称为过钝化区。感谢阅读为实现钝化，必须超过临界电流密度(ipp)。然后必须把阳极电位维持在钝精品文档放心下载,.态区，不让它回到活化区或进入过钝化区，否则在这些区域保护性的阳极膜将会精品文档放心下载受损，甚至完全破坏。它遵守这样的规律，即为产生钝化可能需要很高的电流密谢谢阅读度(>ipp)，但要维持它只需要较小的电流密度；在钝态区，腐蚀速率相应于维钝谢谢阅读态电流密度(ip)。析氧电位N2EO2M1过钝化电位过钝化区EtpDh钝化区高→EpC位维钝电位电活化-钝化过渡区←低致钝电位M→Mn++ne-EppBEcorr腐蚀电位K活化区Ek,mA自腐蚀电位3维钝电流密度iiicorrisippilogipkmax最大电流密度自腐蚀电流密度临界电流密度二次电流密度Mn++ne-→M腐蚀电流密度,.由钝化曲线(图)可以看出，阳极保护的主要参数是：①致钝电流密度或临界电流密度(ipp)，是产生钝化所需的最小阳极极化电谢谢阅读流密度A.m2，它相当于金属阳极溶解的最大值，只有超过此值的电流部分才能谢谢阅读形成钝化膜。极化电流密度(i)越大，转化为钝化状态所需的时间(t)越短，其间大感谢阅读体有如下关系：(i-ipp)×t＝常数实际应用中要求ipp越小越好，若太大则极化初期消耗功率大，使设备庞大谢谢阅读而造价较高。②维钝电流密度或稳定钝化电流密度(ip)，是钝化状态下维持电位稳定所需感谢阅读的电流密度(A.m2)，它主要用于补充钝化膜的溶解。因此，ip越小越好，且消精品文档放心下载耗电能少。根据电解定律可以求出钝化膜的溶解速度Km与ip的关系为：谢谢阅读Km＝N×ip/26.81(g.m-2.h-l)式中:N-钝化膜的化学当量，g；ip-钝化膜的维钝电流密度，A.m2；26.8谢谢阅读—电化学当量，A.h，26.81A.h＝96500C。感谢阅读③钝化(区)电位(Etp)，是使金属维持钝化状态的电位，其范围越宽越好。精品文档放心下载,.应用阳极保护已经用于储罐、工艺反应器、热交换器和盛装各种腐蚀性溶液的运输罐。谢谢阅读第三章1、海洋大气腐蚀按金属表面速度可将大气腐蚀分为三类：①在空气干燥的情况下，金属表面不存在水膜的腐蚀称为干大气腐蚀；②相对湿度足够高，金属表面存在不可见水膜，这是存在的腐蚀称为潮大气腐蚀；③当大气相对湿度接近100%，以及当水分以雨、雪、霜滴等形式直接落在金属表面，金属表面存在肉眼可见的水膜，此时发生的腐蚀称湿大气腐蚀。谢谢阅读习惯上把腐蚀环境分为乡村大气、城市大气、工业大气和海洋大气或者是这些的组合。感谢阅读海洋大气腐蚀的电化学特征它是电化学腐蚀的一种特殊形式，是金属表面处于薄层的电解液下的腐蚀过程。阳极反应：2Fe→2Fe2++4e-；谢谢阅读阴极反应：O2+2H2O+4e-→4OH-⑴阴极过程大多数金属和合金的大气腐蚀析氢反应是可以忽略，2H++2e-→H2精品文档放心下载,.在接近中性的海洋大气溶液中主要依靠氧的去极化作用，通常的反应式为：谢谢阅读O2+2H2O+4e-→4OH-；过氧化氢作为一种中间介质，其反应分两步：谢谢阅读O2HO

2eHO

2OH

HO

2e

2OH2

2

2 2

2 2⑵阳极过程MMnne海洋大气腐蚀的影响因素在海上大气中的腐蚀不同于在海水中的腐蚀，其特点主要是腐蚀金属表面上的电感谢阅读解液层厚度小。海上大气腐蚀速度取决于距离海面的高度、近海距离、风速、降谢谢阅读露周期、空气湿度，降水量、温度、太阳照射、季节、尘埃、各种污染杂质和水谢谢阅读的聚集状态。1、气候因素

2、气体杂质①水分与表面润湿时间②温度③灰尘量④日照时间⑤离海岸的距离⑥风向与风速

①二氧化硫②氯化物③其他的大气污染3、盐粒4、金属表面因素①金属表面状态②腐蚀产物的影响2、海洋浪花飞溅区腐蚀在海洋环境中，海水为飞沫能够喷洒到其表面，但在海水涨潮时又不能被海精品文档放心下载,.水所浸没的部位一般称为浪花飞溅区。海洋腐蚀最大发生在飞溅区的原因是什么？（1）在浪花飞溅区，当风和海水同时作用造成强烈的海水运动时，海水的冲击会加剧飞溅区的破坏；精品文档放心下载（2）在浪花飞溅区的干湿交替过程中，钢的阴极电流比在海水中的阳极电流大；谢谢阅读（3）在飞溅区，材料几乎经常为充分充气的海水所润湿，干湿交替。在这个区域没有生物沾污；同时，光照和浪花冲击破坏金属的保护膜，造成腐蚀最为强烈。在海洋环境有三个腐蚀峰值，谢谢阅读一个峰值发生在平均高潮线以上的浪花飞溅区，是钢铁设施腐蚀最严重的区域，也是最严峻的海洋腐蚀环境。这是因为在这一区域海水飞溅、干湿交替，氧的供应最充分，同时，光照和浪花冲击破坏金属的保护膜，造成腐蚀最为强烈，年平均腐蚀率为0.2～0.5毫米；精品文档放心下载第二个峰值通常发生在平均低潮线以下0.5～1.0米处，因其溶解氧充分、流速较大、水温较高、海生物繁殖快等，年平均腐蚀率为0.1～0.3毫米；精品文档放心下载第三个峰值是发生在与海水海泥交界处下方，由于此处容易产生海泥/海水腐蚀电池，年腐蚀率为0.03～0.07毫米。精品文档放心下载3、海洋潮差区金属的腐蚀随潮水涨落而干湿交替，通常有充足的氧气。较大的潮汐运动会导致侵蚀速率增大。海洋生物会在潮汐区的金属表面上寄生。这种寄生有时能使钢的表面得到部感谢阅读分的保护，对不锈钢则会加速局部侵蚀 。潮差区是指海水平均高潮线与平均低潮线之间的区域。该区的特点是涨潮时谢谢阅读被水浸没、退潮时又暴露在空气中，即干湿周期性的变化。精品文档放心下载,.海水线腐蚀现象腐蚀发生在金属-海水-空气三相的相界处。随氧气的消耗，腐蚀不断进行，精品文档放心下载最后沿海面表面材料出现强烈的水线腐蚀。4、海水全浸区的腐蚀影响因素⑴含盐量(盐度) ⑹pH值⑵电导率的影响 ⑺海水温度⑶溶解氧 ⑻海水流动与停止⑷无机化合物 ⑼污染海水⑸有机化合物 ⑽沿海微咸水5、海泥区对金属的腐蚀海生物对腐蚀的影响体现在(1)海生物附着不完整、不均匀时，腐蚀过程将局部的进行，附着层内外可能产谢谢阅读生氧浓差电池腐蚀（腐蚀机理）。(2)由于生物的生命活动，局部改变了海水介质的成分。精品文档放心下载(3)某些海生物生长时能穿透海漆保护层或其它表面保护层，直接破坏了保护涂谢谢阅读层。影响因素海生物的污损程度还与海洋环境有关。热带海域海生物生长壮盛，海生物污精品文档放心下载染严重。两极海域温度低，基本上不存在海生物污染。表层海水要比深海海水海精品文档放心下载生物污染严重，近岸海水海生物污损也比较严重。海洋微生物的腐蚀机理,.好氧菌引起的腐蚀，常常是由于它们产生的新陈代谢具有腐蚀性，通常这类代谢精品文档放心下载产物是酸包括无机酸和有机酸。海洋钻井设备的的腐蚀①钻井液 ②氧气 ③硫化氢 ④二氧化碳 ⑤盐类 ⑥温度精品文档放心下载海洋采油设备的腐蚀（主要由采出水引起）采出水对腐蚀的影响因素有：①溶解氧②二氧化碳；③硫化氢；④细菌腐蚀；⑤溶解盐类；⑥PH值；⑦水温；⑧流速；⑨空泡腐蚀。精品文档放心下载各种腐蚀的防护措施第四章全面腐蚀(海洋大气腐蚀中的常见形态)不锈钢点饰、铝合金剥蚀、缝隙腐蚀单纯电化学腐蚀异种金属电偶腐蚀、涂膜下丝状腐蚀局部腐蚀不锈钢、铝合金晶间腐蚀、铜合金脱成分腐蚀海沟状腐蚀洋腐蝕內恒定应力下的腐蚀应力腐蚀破裂容电化学与机械作用及协同产生的腐蚀形交变应力下的腐蚀腐蚀疲劳式磨损腐蚀(振动、冲刷、空泡)电化学与生物作用协同产生的腐蚀微型海生物腐蚀和细菌腐蚀大型海生物腐蚀及污损,.典型失效形式：均匀腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、氢脆、疲劳精品文档放心下载腐蚀、设备中的焊接腐蚀1、（非）均匀腐蚀均匀的表面腐蚀是指在金属表面上几乎以相同的速度所进行的腐蚀，这与在金属表面上所产生的任意形态的全面腐蚀不同。精品文档放心下载均匀腐蚀影响因素腐蚀速度与腐蚀机理、材料以及海水成分、通气与否、湿度以及流动速度等感谢阅读有关。2、坑点腐蚀金属表面局部区域内出现的腐蚀称为点蚀，表面的其余部分则往往无任何明显的腐蚀。谢谢阅读一般来说，点腐蚀是由于材料表面上形成腐蚀电池而致，它可分为差异充气感谢阅读,.电池的点腐蚀和钝化材料的点腐蚀。坑点腐蚀影响因素（1）对于形成充气电池的点腐蚀，若材料表面状态不均匀，例如粘着有扎制铁鳞或铁鳞受到油漆膜的保护，只要腐蚀剂稍有腐蚀性，就会由于形成充气电池而促进点腐蚀。谢谢阅读（2）对于钝化材料，只有超过点腐蚀临界电位时才会出现点腐蚀。感谢阅读（3）从腐蚀剂角度考虑，点腐蚀电位的高低首先和引起点腐蚀的离子浓度有关。感谢阅读（4）设计海洋油气装备时，特别是不锈钢部件焊接后表面应酸洗精品文档放心下载（5）选用含钼的不锈钢可以改善耐点腐蚀、缝隙腐蚀和沉淀腐蚀的能力。精品文档放心下载（6）对于碳钢和低合金钢，可采用从腐蚀介质中除氧的办法来避免由于充气电池造成的点腐蚀，另一个防护措施是提高介质流动速度或采用钝化防护法。3、选择性腐蚀谢谢阅读由于一种溶剂(通常是水)渗透合金，从具有不溶组分合金中拨出可溶组分的过程称为选择性腐蚀。黄铜在海洋大气和湿热大气中经常发生选择性腐蚀。感谢阅读黄铜脱锌的机理有许多解释，目前有两种理论：一种认为是合金表面上的锌精品文档放心下载发生溶解后，内表面的锌原子经扩散抵达腐蚀后的空位继续被溶解而留下疏松的感谢阅读铜层；另一种则认为腐蚀时锌和铜同时溶解以离子形式进入溶液，其后铜离子又感谢阅读重新沉积在金属表面上。4、晶间腐蚀晶间腐蚀是沿晶界紧邻晶界的局部腐蚀，而晶粒本体基本上不受影响。谢谢阅读5、缝隙腐蚀缝隙腐蚀通常在海水全浸区或者在浪花飞溅区最严重。一般靠氧来维持钝态精品文档放心下载,.的材料，在海水中都有对缝隙腐蚀敏感的倾向，不锈钢和某些铝合金对缝隙腐蚀精品文档放心下载是较敏感的。机理一般来说，缝隙腐蚀是由于材料表面之间形成了腐蚀了电池，引起缝隙腐蚀精品文档放心下载的腐蚀机理与点腐蚀的机理几乎完全相同。（1）形成了充气电池的缝隙腐蚀（2）钝化材料形成浓差电池的缝隙腐蚀影响因素（1）金属表面之间由于放置不合理（2）缝隙宽度、深度以及二者之间的比（3）对于不锈钢缝隙腐蚀发生在与绝缘体构成的缝隙内（4）由于结构设计不合理造成的，也可能是因海洋污损生物(如藤壶或软体动物)感谢阅读栖居在表面所致。6、电偶腐蚀接触腐蚀影响因素金属的溶解速度主要和高电位材料(阴极)及低电位材料(阳极)之间的面积比谢谢阅读有关，其他影响参数还包括电解液的电阻、两种材料的零电位差、电极的极化电感谢阅读阻及接触电偶的几何形状。电极电位；反应动力学；几何因素；海水环境条件或本体溶液性质；质量传递；谢谢阅读焊接、铆接和外部连接等连接方式；保护膜性质、存在针孔、溶液依从性等表面谢谢阅读特性；主要的相、微观组织、杂质等合金组成。,.热偶腐蚀这种腐蚀起因于温度梯度所形成的原电池。7、杂散电流腐蚀8、电化学与生物协同腐蚀形态摩擦腐蚀：摩擦腐蚀时两个接触面上的局部损伤，这种局部损伤是由于接触表面感谢阅读间振幅足够大的相对滑动所促成的磨损腐蚀：磨损腐蚀是一种由高速和磨损所引起的加速磨损过程，常常因为固体感谢阅读颗粒的存在而加速了腐蚀过程高速流动海水的冲刷腐蚀特点：①海水高流速中即受到海水腐蚀，又遭到高速流动海水的机械磨损感谢阅读②许多金属在低速时腐蚀速度变化不大，但到一定速度，腐蚀速度会剧增。谢谢阅读③海水流速增加，氧的扩散速度加快，腐蚀速度增加。这对碳钢类材料更为明显精品文档放心下载冲刷腐蚀影响因素①许多金属如铜和钢对海水的流速很敏感。当速度超过某一临界点时，便会发生感谢阅读快速的侵蚀。②当海水中有悬浮物时，则磨蚀和腐蚀所产生的交互作用，比磨蚀与腐蚀单独作精品文档放心下载用的总和还严重得多。③海水的流速在磨蚀中起重要作用，在高速流速条件下，不仅均匀腐蚀严重，还感谢阅读经常出现严重的局部腐蚀。空泡腐蚀空泡腐蚀是快速流动的液体中的金属表面或在液体中振动的固体表面发生感谢阅读,.局部的损坏。是冲刷腐蚀的一种特定的形式。冲击波可产生三种效应：①使软的金属表面发生高速形变；②使韧性差的表面层崩落；③损坏金属的表面膜，使腐蚀加快。8、电化学与机械作用协同腐蚀形态海洋环境中的应力腐蚀应力腐蚀开裂和阴极应力腐蚀开裂(氢致应力腐蚀开裂)。阴极应力开裂常叫精品文档放心下载氢脆或氢致开裂。应力腐蚀开裂的影响因素①冶金因素影响②环境因素影响③应力的影响④细菌对硫化氢腐蚀的影响氢脆氢损伤是指氢进入金属内部降低金属的承载能力海洋大气环境中氢渗透的影响因素①干湿循环的影响②空气污染物的影响③腐蚀产物膜的影响④材料受力状态的影响疲劳腐蚀,.在交变机械载荷和海水腐蚀介质对金属同时作用下，材料中主要出现穿晶裂感谢阅读纹。9、油气装备腐蚀失效案例焊缝腐蚀导管架焊接可能出现的失效形式有焊缝金属的选择腐蚀、热影响区的选择腐蚀、精品文档放心下载晶间腐蚀、刀痕腐蚀、应力腐蚀裂纹、疲劳腐蚀裂纹等。不锈钢的焊接腐蚀（1）缝腐蚀（2）热影响区腐蚀（3）刀口腐蚀为降低氢致开裂这种风险所必须采取的措施包括：谢谢阅读①使用低氢焊接工艺(TIC或MIC)，并根据制造商说明确保焊剂或加药焊条干燥；精品文档放心下载②预热到200～300℃。实际温度依赖于焊接工艺、化学成分(特别是碳和铬含量)、截面尺寸和进入焊缝金属中氢的数量；③保持所推荐的最小焊层问温度；感谢阅读④进行焊后热处理(如650～750℃)。时间和温度根据化学成分确定。谢谢阅读第五章1、缓蚀剂的定义缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或谢谢阅读减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。2、缓蚀剂的分类（1）按缓蚀剂的化学成分分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。无机缓蚀剂大多数使感谢阅读金属生成不溶性钝化膜层或反应膜层；有机缓蚀剂主要是因吸附在金属表面，改谢谢阅读变金属表面的状态而起缓释作用。,.（2）从成膜类型来看，缓蚀剂可分为氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型3种。精品文档放心下载（3）按对电化学过程抑制作用可分为阳极抑制型缓蚀剂、阴极抑制型缓蚀剂和混合抑制缓蚀剂。精品文档放心下载（4）按缓蚀剂的物理状态分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂、水油溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。感谢阅读（5）按使用缓蚀剂介质的pH值分为酸性介质（pH≤4）缓蚀剂、中性介质（pH=5～9）缓蚀剂和碱性介质（pH≥10～12）缓蚀剂。精品文档放心下载（6）按缓蚀剂的应用范围分为酸洗缓蚀剂、油气井酸化缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、油田注水缓蚀剂、油气集输管线缓蚀剂、锅炉缓蚀剂、循环冷却水缓蚀剂。谢谢阅读（7）按被保护金属可分为钢铁用缓蚀剂、铜及铜合金用缓蚀剂、铝及铝合金用精品文档放心下载缓蚀剂、锌及锌合金缓蚀剂等。3、优点和其它防腐蚀方法相比，使用缓蚀剂有如下明显的优点：（1）基本上不改变腐蚀环境，就可获得良好的效果；（2）基本上不增加设备投资，就可达到防腐蚀的目的；（3）缓蚀剂的效果不受设备形状的影响；（4）对于腐蚀环境的变化，可以通过改变缓蚀剂的种类或浓度来保持防腐蚀效果；精品文档放心下载（5）同一配方有时可以同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀；精品文档放心下载4、电化学过程抑制理论E´EEE´EE´,.（1）阳极抑制型缓蚀剂简称阳极缓蚀剂可以抑制阳极过程，增大阳极极化的缓蚀剂称为阳极缓蚀精品文档放心下载剂。其机理可能是缓蚀剂吸附在金属表面，阻碍了金属离子进入溶液；或者是与谢谢阅读