金属腐蚀与控制讲稿

金属腐蚀与控制

前言“防腐〞、“防蚀〞、“防腐蚀〞“防食〞——日本前言

腐蚀无处不在，地上地下，水上水下，家庭内外，但凡人类所涉及到的区域、场所、空间腐蚀都在发生，而且没有任何地方开始有腐蚀，后来自己停止。

腐蚀带来的是什么？是灾难，是环境灾难，是经济损失，是人身伤亡。

前言

前言前言提到腐蚀包括两大内容：一个是腐蚀，一个是防腐蚀。两个内容既有交叉，又有很大区别。它们的共同目标——控制腐蚀。腐蚀研究的是腐蚀的动力哪里来？腐蚀的原因何在？为何同样条件有的材料就腐蚀，有的材料就不腐蚀？即发生腐蚀的内因和外因。

前言

到底是研究腐蚀重要还是研究防腐蚀重要？同样重要，研究的侧重点不同。在国外，统称为腐蚀工程师。专业腐蚀工程师要了解冶金、材料、化学、机械、电甚至机械设计这些方面的知识。因为腐蚀和防腐蚀涉及到了很多学科。腐蚀在国外有时会叫做腐蚀工程。前言

第一章：金属腐蚀的概念1、腐蚀的根本概念腐蚀的定义：1〕由于材料与环境反响而引起的材料的破坏或变质。2〕除了单纯机械破坏以外材料的一切破坏。3〕冶金的逆过程。定义3〕的解释：冶金过程是从矿石中提取金属以及将金属精炼或合金化以供使用。多数铁矿石含有铁的氧化物，钢被水和氧腐蚀就生成氧化铁，即铁矿石的主要成分。冶炼〔复原过程〕轧制铁矿石〔氧化铁〕———→铁—→钢管〔板材〕介质作用〔氧化过程〕钢管〔铁〕———→氧化铁〔铁矿石主要成分〕

第一章：金属腐蚀的概念2、腐蚀的环境腐蚀无处不在空气和潮气，淡水、海水、蒸馏水和矿坑水，农村、城市和工业大气，水蒸汽和其他气体如氯、氨、硫化氢、二氧化硫和燃料气体，酸、碱〔盐酸、硫酸、硝酸、环烷酸、醋酸〕，土壤，以及食品。

第一章：金属腐蚀的概念无机物的腐蚀比有机物要强。石油工业的腐蚀是来自于氯化钠、硫、盐酸、硫酸和水，而不是来自油本身。高温、高压通常会造成更加苛刻的腐蚀条件。人体也有腐蚀性，腐蚀对于医用金属也很重要，如关节、螺丝、骨板和心脏瓣膜。如果不是采用了耐蚀材料，今天的很多生产工艺就不能进行。第一章：金属腐蚀的概念第一章：金属腐蚀的概念3、腐蚀的根本动力腐蚀的根本动力来自于金属本身，介质只是条件。冶金过程消耗了能量，也可以说金属本身储存了能量，释放和降低能量是金属的客观要求，只要外界条件〔介质〕适宜，它就会由原子态变成化合态。所有的金属从热力学的观点来说都是不稳定的。4、腐蚀的根本分类腐蚀有很多种分类方法，典型的分法：1〕分为低温腐蚀和高温腐蚀；〔温度〕2〕分为电化学腐蚀和化学腐蚀；〔行为〕3〕分为湿腐蚀和干腐蚀。〔介质〕

第一章：金属腐蚀的概念湿腐蚀：有液体存在时产生的腐蚀，通常包括水溶液或电解质，绝大局部的腐蚀属于这一类。水对钢的腐蚀。干腐蚀：环境中没有液相时产生的腐蚀，腐蚀剂通常是蒸气和气体。干腐蚀往往和高温联系在一起。炉气对钢的腐蚀就属于干腐蚀。第一章：金属腐蚀的概念化学腐蚀：不需要电解质，反响过程中没有电子转移，反响过程不能用两个或两个以上的方程式表示。比较少见。电化学腐蚀：一定要有电解质，反响过程中有电子转移，反响过程可以用两个或两个以上的方程式表示，金属内部〔体系〕存在不均匀性。电化学腐蚀比较普遍。第一章：金属腐蚀的概念

第一章：金属腐蚀的概念低温腐蚀——高温腐蚀电化学腐蚀——化学腐蚀湿腐蚀——干腐蚀

第一章：金属腐蚀的概念第一节电化学概念当锌放入稀盐酸时，会发生剧烈反响；产生氢气，锌被溶解并产生氯化锌溶液。Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑(2.1)锌氧化成了锌离子，氢离子复原成了氢原子。方程式(2.1)可以简化为：Zn+2H+→Zn+++H2↑(2.2)第二章腐蚀原理

第二章腐蚀原理把Zn+2H+→Zn+++H2很方便的分为两个反响，1〕锌的氧化反响〔阳极反响〕Zn→Zn+++2e(2.3)2〕氢离子的复原反响〔阴极反响〕2H++2e→H2(2.4)氧化或阳极反响的标志是价数增高或产生电子。复原或阴极反响的标志是价数降低或消耗电子。

Zn→Zn+++2e2H++2e→H2两个反响必须同时产生，具有相同速度。腐蚀最重要的根本原理之一：金属腐蚀时，氧化速度等于复原速度〔用电子的产生和消耗表示〕。

第二章腐蚀原理任何反响如能分为两个〔或更多个〕氧化和复原反响，就叫做电化学反响。什么是金属的电化学腐蚀？在电解质溶液中，由于介质中的某些物质在金属外表发生了复原反响〔得电子反响〕，而使得金属在其外表上发生了氧化反响〔失电子反响〕。这个氧化反响就是金属的电化学腐蚀反响，整个过程就是金属的电化学腐蚀过程。第二章腐蚀原理

例如：2Fe→2Fe2++4e〔氧化反响〕

O2+2H2O+4e→4OH-〔复原反响〕第二章腐蚀原理铁在中性水中的腐蚀过程电化学腐蚀的主要特点：〔1〕金属的电化学腐蚀反响只是整个氧化复原反响中的一个反响；而另一个反响——复原反响也间接影响腐蚀过程；两个反响可以同时同地、也可同时异地发生；〔2〕金属的电化学腐蚀只发生在与电解质溶液接触的金属界面上；〔3〕金属的电化学腐蚀不仅与金属材料和溶液介质有关，还与电荷的传输有关。第二章腐蚀原理金属腐蚀常遇到的阴极反响：

析氢〔酸性〕2H++2e→H2吸氧〔中性或碱性〕O2+2H2O+4e→4OH-金属离子复原M3++e→M2+金属沉积M++e→M第二章腐蚀原理

第二章腐蚀原理吸氧过程示意图第二章腐蚀原理析氢是常见的一种阴极反响，因为酸和酸性介质是常常会遇到。氧复原也很普遍，因为任何水溶液与空气接触就能产生这种反响。金属离子复原和金属沉积比较少见。所有这些反响都有一个共同之处——消耗电子。第二章腐蚀原理发生腐蚀时，可能有一个以上的氧化反响和一个以上的复原反响。当一种合金腐蚀时，它的各组分金属以各自的离子进入溶液。更重要的是，当发生腐蚀时，可能产生一个以上的复原反响。锌放到充气盐酸中，就可能发生两种阴极反响——氢析出和氧复原。两个反响消耗电子，显然速度会加快，因为氧化和复原速度必须相等，所以，复原速度加快时，氧化速度必然加快，即锌的溶解速度会加快。第二章腐蚀原理工业盐酸中常见的一种杂质是三价铁离子，它以三氯化铁的形式存在。铁在这类不纯的酸中腐蚀快得多，因为存在两种阴极反响，即析氢和三价铁离子复原。腐蚀过程中阳极反响和阴极反响是相互依存的，降低任何一种反响的速度都可能降低腐蚀速度。第二章腐蚀原理极化电化学反响速度受各种物理因素和化学因素所限制。受到这些环境因素的限制，就认为电化学反响被极化了。极化分为活化极化和浓差极化。

第二章腐蚀原理活化极化：电化学过程受金属—电解质界面上的反响历程所控制；锌在酸当中，锌外表上的氢复原要经过四个步骤：①H+在锌外表吸附，②H+得到电子复原为H，③H+H→H2④假设干个H2结合成一个大气泡。四步当中最慢的一步就决定着整个反响速度。第二章腐蚀原理浓差极化：电化学反响受电解质中的扩散所控制。以析氢为例：如果H+在溶液中数目很少，复原速度受氢扩散到界面的速度所控制，这种情况下，复原速度的控制过程发生在主体溶液内，而不是在金属外表上。第二章腐蚀原理当腐蚀发生在含高浓度的活性物质的介质〔如浓酸〕中时，活化极化通常是控制因素；当可复原的物质浓度小时〔如稀酸、充气的盐溶液〕，一般以浓差极化为主。大多数情况下金属溶解时的浓差极化通常不大，可以忽略；只有在复原反响中它才重要。第二章腐蚀原理第二章腐蚀原理

钝化在一定条件下，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向时，原来活泼溶解的金属外表状态会发生突变，金属的溶解速度急速下降。这种外表状态的突变过程叫做钝化。钝化的两个必要标志：1)腐蚀速度大幅度下降;2)电位强烈正移。第二章腐蚀原理钝态的特征：〔1〕腐蚀速度大幅度下降。〔2〕电位强烈正移。〔3〕钝化膜的稳定性。〔4〕钝化只是金属外表性质的改变。

第二章腐蚀原理

最容易产生惰性行为的金属包括铁，镍，硅，铬，钛和含这些金属的合金。这类金属或合金的行为可划分为四个区：活化区、活化-钝化区、钝化区、过钝化区。第二章腐蚀原理在活化区，这类金属的行为和普通金属一样，溶液的氧化能力稍许增大一些，就会使腐蚀率相应地迅速增高。如果参加更多的氧化剂，腐蚀率显示突然下降，这相当于钝化区的开始。再增加氧化剂时，材料的腐蚀率变化很小。最后，当氧化剂的浓度非常高或是氧化性能特别强时，腐蚀率随氧化能力增大也在增高。这个区名为过钝化区。

第二章腐蚀原理从活化区过渡到钝化区时，腐蚀率下降非常明显。这种异常的活化—钝化—过钝化转变确实切原因还不完全清楚。这是活化极化的一种极特殊情况，由于生成了外表膜或保护隔离膜，它在一个很大的氧化能力的范围内是稳定的，最后在强氧化溶液内遭到破坏。18Cr—8Ni不锈钢和钛就具有明显的活化钝化特性，铅和钢在浓硫酸中耐蚀也是发生钝化的结果。第二节腐蚀的几种形态按照腐蚀本身所显示的形态一般分为八种，有些是独特的，有些是多少有些联系的。这八种形态是：〔1〕均匀腐蚀或全面腐蚀〔2〕电偶腐蚀或双金属腐蚀〔3〕缝隙腐蚀〔4〕孔蚀〔5〕晶间腐蚀〔6〕选择性腐蚀〔7〕磨损腐蚀〔8〕应力腐蚀。第二章腐蚀原理这八种形态实际上包括了所有的腐蚀破坏和问题，但这些形态不是按照重要性次序排列的。腐蚀可概括分为均匀腐蚀和局部腐蚀。均匀腐蚀可以掌握，危害性不大；局部腐蚀具有更大的危害性，更加隐蔽，更具突发性，是防腐蚀工作的重点。第二章腐蚀原理第二章腐蚀原理第二章腐蚀原理2、电偶腐蚀或双金属腐蚀如果将两金属接触或用导线连接，电位差会使电子在两金属之间流动。与原来不接触时相比，耐蚀性差的金属接触后腐蚀会增加，耐蚀性好的金属腐蚀那么下降。一个腐蚀变快，一个腐蚀变慢，变慢的甚至会停止腐蚀。这类腐蚀因为涉及到了电流和不同金属，所以称为电偶或双金属腐蚀，它是电化学腐蚀。原因是两金属之间会存在电位差。第二章腐蚀原理两种不同金属接触第二章腐蚀原理第一节矿物棉特性及其制品第二章腐蚀原理

第二章腐蚀原理电流和腐蚀的推动力是两金属间产生的电位差。腐蚀加快的金属称为阳极，腐蚀减慢或停止的金属称为阴极。特别指出，某一种金属在与A金属接触时是阴极，但在与B金属接触时可能就变成了阳极。这取决于两金属在标准电动序中的位置。第二章腐蚀原理电动序按照金属相对于标准氢电极的标准复原电位代数值增大的顺序排列起来的表，反映了金属氧化复原能力强弱的顺序。可用于判断金属腐蚀的倾向。第二章腐蚀原理标准电动序：〔相对于标准氢电极，25℃〕钾钠镁铝锌铬铁镍铅〔氢〕铜汞银铂金————→电极电位由低到高————→活性由高到低镁：－2.363伏铝：－1.662伏铁：－0.771伏铜：0.440伏金：1.498伏第二章腐蚀原理不同电极电位的金属在HCI中的表现第二章腐蚀原理电偶腐蚀在大气中也发生。其严重性取决于所含水分的类型和数量。近海岸的腐蚀比枯燥的乡村大气严重，近海岸的冷凝液含盐分，它比内陆的冷凝液导电性〔腐蚀性〕更大，即使湿度和温度相同它也是更好的电解液。实验证明，在所有的情况下锌对钢为阳极，铝各有不同，锡和镍那么总是阴极。

第二章腐蚀原理当金属完全枯燥时，不发生电偶腐蚀，因为在两个电极区域之间没有传递电流的电解质。电偶腐蚀的影响因素是：电位差、面积差、距离第二章腐蚀原理两金属的电位差越大，腐蚀的动力就越大，铝〔－1.662伏〕——铜：〔0.337伏〕大于铝〔－1.662伏〕——铁：〔－0.440伏〕

第二章腐蚀原理面积的影响：电偶腐蚀中的一个重要因素是面积效应，即阴极和阳极的面积比例，大阴极和小阳极构成不利的面积比。与阳极面积和阴极面积相等的情况相比，大阴极小阳极时，小阳极区的腐蚀可能要严重100倍或1000倍。例子：钢板上可用铜铆钉，铜板上不能用钢铆钉。第二章腐蚀原理距离的影响：由电偶效应引起的加速腐蚀通常在连接处最大，离连接处越远，腐蚀越小。电偶作用的距离取决于溶液的电导率。第二章腐蚀原理3、缝隙腐蚀金属浸在腐蚀介质中，在缝隙和其他隐蔽的区域内常常发生强烈的局部腐蚀。这类腐蚀常和孔穴、垫片底面、搭接缝、外表沉积物以及螺帽和铆钉下的缝隙内积存的少量静止溶液有关。这种腐蚀形态称为缝隙腐蚀，也叫作沉积物腐蚀或垫片腐蚀。第二章腐蚀原理缝隙腐蚀示意图第二章腐蚀原理

缝隙腐蚀——初期阶段第二章腐蚀原理缝隙腐蚀——后期阶段第二章腐蚀原理金属和非金属外表接触能引起缝隙腐蚀。如一条橡皮带绕在不锈钢上放到海水中。一条缝隙要成为腐蚀的部位，必须宽到液体能流入，但又必须窄到能维持静滞的区域。一般尺寸是几十到上百个微米。垫片引起的缝隙腐蚀最常见，因为垫片材料吸水，又能维持静止。第二章腐蚀原理

防止的措施：1、采用对接焊，不用或少用铆或螺杆连接，焊接要坚实并焊透，防止内部产生微孔和缝隙。2、搭接焊的焊缝要用连续焊。3、设计容器时要使液体能完全排净，防止锐角和静滞区〔死角〕，液体能排净便于清洗，可防止固体在底部沉积。4、经常检查设备并除去沉积物。5、尽可能使用不吸水的垫片。第二章腐蚀原理4、孔蚀孔蚀是在金属上产生小孔的一种极为局部的腐蚀形态。这类孔的直径可大可小，但在大多数情况下都比较小。有些孔是孤立的存在，有些那么紧凑在一起，看上去像一片粗糙的外表。深度明显大于外表直径的为孔蚀，外表直径近似于深度的为点蚀。第二章腐蚀原理

孔蚀示意图第二章腐蚀原理孔蚀是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一。它使设备穿孔破坏，失重法又检查不出来。孔蚀不易检查，因为孔既小，又通常被腐蚀产物所覆盖。孔蚀特别有害，因为它是一种局部的和剧烈的腐蚀形态，会在突然间导致事故。孔蚀为什么进展很快？蚀孔内部是一种自催化过程。

第二章腐蚀原理多数孔蚀破坏是由于氯化物和含氯离子引起的。多数的水和水配成的溶液都不同程度地含有氯化物，次氯酸盐〔漂白剂〕就具有强烈的引起腐蚀的倾向。大多数孔蚀都和卤素离子有关，影响最大的是氯化物、溴化物和次氯酸盐。孔蚀一般发生在静滞的条件下，有流速或提高流速常会使孔蚀减轻。如，打海水的泵，连续运转没问题，停止一段时间就会产生孔蚀。第二章腐蚀原理外表光洁度常对孔蚀有明显影响，孔蚀在抛光外表比在浸蚀或粗磨的外表更不容易发生。普通钢比不锈钢耐孔蚀能力高一些。防护：防止缝隙腐蚀的方法一般也适用于防止孔蚀。316不锈钢〔18—8钼〕耐孔蚀能力较好，316不锈钢是在304不锈钢〔18—8〕的根底上参加了2%钼。加钼产生了保护性更强或更稳定的钝化外表。第二章腐蚀原理5晶间腐蚀和选择性腐蚀晶间腐蚀和选择性腐蚀主要是指合金的腐蚀，不作为重点，只介绍概念。当晶界或其邻近产生局部腐蚀，而晶粒的腐蚀相对较小，就是晶间腐蚀。晶间腐蚀是由晶界的杂质，或晶界区某一合金元素增多或减少引起的。如：铝中含有少量的铁在晶界离析出来，因而引起晶间腐蚀；由于外表张力的原因，锌含量在黄铜的晶界含量较高；如果不锈钢晶界上贫铬〔铬含量降低〕也将引起晶间腐蚀。

第二章腐蚀原理选择性腐蚀也叫选择性浸出，是由于腐蚀过程而从一种固体合金中除去其中一种元素。最普通的例子是由黄铜中选择性的脱除锌〔脱锌〕；铸铁有时会选择性浸出，铸铁看上去像“石墨〞；危害：改变了金属的成分，改变了性能，破坏了强度。第二章腐蚀原理不锈钢的晶界示意图第二章腐蚀原理晶界区界面第二章腐蚀原理6、磨损腐蚀磨损腐蚀是由于腐蚀流体和金属外表间的相对运动，引起金属的加速破坏或腐蚀。这种运动的速度很快，同时还包括机械磨耗或磨损的作用。金属以溶解的离子状态脱离外表，或是生成固态腐蚀产物，而后受到机械冲刷脱离金属外表。磨损腐蚀的外表特征是槽、沟、波纹、圆孔和山谷形，常常显示有方向性。第二章腐蚀原理许多情况下磨损腐蚀在比较短的时间内就造成破坏，而且破坏出乎意料。大多数金属和合金都会遭受磨损腐蚀。许多金属的耐蚀性是依靠产生某种外表膜〔钝化〕，如铝、铅、不锈钢，当这些保护性表层受破坏或磨损，金属和合金的腐蚀就以高速进行，结果就形成磨损腐蚀。铜和铅，非常容易遭受磨损腐蚀。第二章腐蚀原理

许多类型的腐蚀介质能引起磨损腐蚀，包括气体、水溶液、有机体系和液态金属。从磨蚀腐蚀的观点看，悬浮在液体中的固体颗粒特别有害。暴露在运动流体中的所有类型的设备都遭受磨损腐蚀。特别是弯头、肘管和三通，阀、泵、鼓风机、离心机、推进器、叶轮、搅拌叶桨、排风筒和蒸气管线等。因为磨损腐蚀过程包括腐蚀，所有影响腐蚀的因素都应加以考虑。第二章腐蚀原理与磨蚀腐蚀直接有关的因素是：外表膜，流速，湍流，冲击，金属或合金的性质，空泡腐蚀等。外表膜。从耐磨蚀腐蚀性的观点看，金属或合金上生成的保护膜的性能非常重要。这些膜保护金属的能力取决于当金属初始暴露在环境中时成膜的速度和难易、膜对机械破坏或磨损的抵抗力以及当破坏或损伤后膜的再生速度。第二章腐蚀原理流速。介质的流速在磨蚀腐蚀中起重要作用，流速常常强烈影响腐蚀反响的机理。在高流速下，特别是当溶液中含有悬浮固体时，显示出机械磨损作用。增加流速，特别是在流速很高的情况下，一般使腐蚀增加。第二章腐蚀原理湍流。许多磨损腐蚀的产生是由于存在湍流状态。湍流使金属外表液体的搅动比层流时更为剧烈。结果湍流使金属与介质的接触更为频繁。这类破坏最常见的例子发生在冷凝器和类似的管壳式换热器的入口端，被称为“进口端腐蚀〞，因为此处液体是由大管流入小管，存在湍流。第二章腐蚀原理冲击。在水流被迫改变方向的部位产生这类破坏。液体中的固体颗粒、气泡都会增大冲击作用。空气泡是加速冲击腐蚀的一项重要因素。金属或合金的性质。金属和合金的化学成分，耐蚀性，硬度和冶金过程都能影响这些材料在磨损腐蚀条件下的行为。耐蚀性主要由金属的化学成分决定。第二章腐蚀原理空泡腐蚀。空泡腐蚀是磨损腐蚀的一种特殊形式，是由于金属外表附近的液体中有蒸气泡的产生和破灭所引起的。在高流速液体和压力变化的设备中易发生空泡腐蚀，如船用螺旋桨，泵叶轮等。空泡腐蚀的外表有些像孔蚀。空泡腐蚀是由于腐蚀和机械作用两者引起的，在空泡腐蚀情况下，破灭的蒸气泡毁坏了外表膜，结果使腐蚀增加。

第二章腐蚀原理一般认为空泡腐蚀要经历以下步骤：〔1〕在保护膜上形成气泡〔2〕气泡破灭，使膜毁坏。〔3〕新暴露的外表腐蚀，又重新成膜。〔4〕在同一点上又形成一个新气泡。〔5〕气泡破灭，又使膜破坏。〔6〕暴露区腐蚀，又重新成膜。这个过程反复进行，结果是产生深孔。

第二章腐蚀原理空泡腐蚀各步骤示意图

第二章腐蚀原理

7、应力腐蚀应力腐蚀也叫应力腐蚀破裂，是指拉应力和一种特定腐蚀介质共同存在而引起的破裂。金属或合金发生应力腐蚀破裂时，大局部外表实际不遭受腐蚀，只有一些细裂纹穿透内部。破裂在常用的设计应力范围之内发生，后果非常严重。裂纹方向一般与作用力垂直。

第二章腐蚀原理第二章腐蚀原理对应力的要求：须为拉应力并有足够大，应力的来源可有外加的、剩余的、热或焊接应力。许多应力腐蚀破裂的例子并未发现外加应力，焊接的钢内有接近屈服点的剩余应力。应力腐蚀破裂和多数化学反响一样，随温度上升而加速。

研究腐蚀的目的是控制腐蚀，控制腐蚀的目的是实现平安生产、保护环境和提高经济效益。〔选材、改变环境、设计、阴极保护阳极保护、涂层〕第三章：腐蚀的防止

第一节选材工程中选择一种材料取决于多种因素，虽然我们关心的是材料的耐蚀性，但最后的选择却常常决定于耐蚀性以外的因素，即材料的本钱、耐蚀性、加工性能等。很多高耐蚀材料如金、铂和一些高温合金不是到处都能用；玻璃也很耐蚀，但加工性能、强度又存在问题。选择材料通常要考虑的因素：耐蚀性、本钱、外观、加工性能、强度、供给及时。

第三章：腐蚀的防止第三章：腐蚀的防止1、金属和合金防止腐蚀最常用的方法是针对特定腐蚀环境选择适宜的金属或合金。在选择合金时，有几种金属——腐蚀解质的较好组合，耐蚀性好且本钱较低。例如：不锈钢——硝酸镍和镍合金——碱蒙耐儿——氢氟酸哈氏合金——热盐酸铅——稀硫酸铝——非污染大气暴露锡——蒸馏水钛——热的强氧化性溶液钢——浓硫酸钽——最耐蚀第三章：腐蚀的防止

不锈钢：铬是主要合金元素，含量不得低于11%。铬及其合金能够钝化，在很多环境中具有优良的耐蚀性。铝和铝合金：铝是活性金属，但它能产生一层氧化铝膜，使它在很多环境中得到保护。这层膜在中性和多种酸性溶液中十分稳定，但是受碱侵蚀。纯铝很软，一般需制成合金和进行热处理，。镁和镁合金：镁是耐蚀性最低的材料之一，因而用作阴极保护中的牺牲阳极。它相对于大多数金属和合金一般都为阳极，因而必须使之互相绝缘。第三章：腐蚀的防止铜和铜合金：铜和多数其它金属不同之处是它兼有良好耐蚀性、高电导率和热导率、成型性能、加工性能和强度，只有高温下例外。铜对城市、海洋、工业大气和水有良好的耐蚀性。铜在腐蚀过程中通常不析氢。因此，除非有氧存在或其他氧化剂〔如HNO3〕存在，否那么它不受酸的腐蚀。黄铜〔CU—Zn〕青铜〔CU中参加Sn,AL或Si〕第三章：腐蚀的防止2、金属纯度纯金属的耐蚀性一般比含有杂质或少量它种元素的金属更好。但是纯金属价格较贵，且比较软，强度低。机械性能一般不能满足工程要求。第三章：腐蚀的防止第二节：改变环境1、改变介质状态改变介质状态为减轻腐蚀提供了多种途径。通常采用改变介质状态的典型方法有：〔1〕降低温度，〔2〕降低流速，〔3〕除去氧或氧化剂，〔4〕改变浓度。在许多情况下这类改变可以显著减轻腐蚀，但是实施起来必须小心。这类改变产生的效果随特定体系而不同。第三章：腐蚀的防止2、缓蚀剂在环境中参加少量某种物质就能降低腐蚀率，这种物质就称为缓蚀剂。吸附型缓蚀剂析氢反响抑制剂氧化剂主要用于显示活化—钝化转变的金属和合金的缓蚀，如铁、铁合金、不锈钢等。气相缓蚀剂使用时放在被保护金属的附近，通过升华而后凝聚在金属外表上。气相缓蚀剂只用在密闭系统内才有效，例如用于包装内部或运输中的机器内部。第三章：腐蚀的防止不同的缓蚀剂只对特定的金属、环境、温度和浓度才有效；使用缓蚀剂一定要有足够的量，这一点很重要，因为许多缓蚀剂当用量缺乏时，会加速腐蚀，特别是会引起孔蚀一类的局部腐蚀，加得太少不如不加，适当过量有好处；一个体系内参加两种以上的缓蚀剂，缓蚀效果有时比单独加一种要好，这是复合效应。

第三章：腐蚀的防止第三节设计结构设计常常和选材一样重要，设计既要考虑机械和强度上的需要，同时也要考虑腐蚀裕量。裕量不是越大越好，还要满足机械上的要求，如重量、压力、应力等。第三章：腐蚀的防止应当遵守设计上的规那么：1、槽和其他容器用焊接不用铆接。因铆接缝会提供缝隙腐蚀的部位。2、设计槽和其他容器时，应考虑易于清洗和将液体排放干净。槽底和排液口应有坡度，使槽放空后不至积留液体。3、预计在使用中很快会损坏的部件，设计时应考虑更换方便。4、暴露在腐蚀介质中的部件要防止承受过大的机械应力和应力集中。5、防止不同金属接触以防止电偶腐蚀。可能时，全部体系选用同类材料，或使不同材料之间绝缘。6、防止管路中的急弯。因为容易引起磨损腐蚀。7、换热操作中应防止局部过热点。8、设计中要排除空气。腐蚀中最普遍的阴极反响是氧复原，如果消除了氧，腐蚀常常可以减轻或停止。第三章：腐蚀的防止第四节阴极保护和阳极保护阴极保护阴极保护原理可以用金属M在酸中的腐蚀来说明。产生的电化学反响是金属的溶解和氢气的析出：M→M+n+ne(3-1)2H＋+2e→H2(3-2)由(3-1)可知，将电子提供给被保护金属结构，金属就得到了保护，即当电子通入金属时，会抑制金属的溶解。第三章：腐蚀的防止阴极保护有两种方法：〔1〕使用外加电源，〔2〕用适宜的电偶〔牺牲阳极〕连结。使用外加电源时，电源的负极接到金属构件上；第三章：腐蚀的防止第三章：腐蚀的防止牺牲阳极示意图牺牲阳极是选择一个电位更负的金属与金属构件相连，电位越负，输出的电流越大。第三章：腐蚀的防止海洋平台上使用的阳极第三章：腐蚀的防止第三章：腐蚀的防止阳极保护的原理：第三章：腐蚀的防止阳极保护的根底：从外部导入阳极电流时，金属外表产生保护膜。应用的对象：只能是用于具有活性—钝性转变的金属如镍、铁、铬、钛和它们的合金。主要优点是能用于腐蚀极强的环境，同时所需电流很低。★阳极保护是危险性保护第三章：腐蚀的防止阳极保护和阴极保护的比较：阳极保护和阴极保护可以互相补充。阳极保护能用在从微弱到极强的腐蚀介质中，而阴极保护只限于腐蚀性不太强的条件，在腐蚀性很强的介质中用阴极保护是不现实的。第三章：腐蚀的防止阳极保护有两项独特的特点：第一，施用的电流通常就等于被保护体系的腐蚀率。阳极保护不仅起保护作用，还提供了一种监视瞬时腐蚀率的方法。第二，阳极保护的操作条件能够根据实验室的极化测量精确地确定下来。第三章：腐蚀的防止第五节涂层涂层的主要作用是在金属和环境之间提供有效的屏障。金属涂层、无机涂层、有机涂层。使用有机涂层有一条通那么，在底层材料能被迅速腐蚀的环境中，不要使用有机涂层。例如，运盐酸的槽车，如果涂层存在缺陷或暴露出一点面积就会引起迅速穿孔。第三章：腐蚀的防止使用有机涂层重点应考虑：〔1〕外表处理，〔2〕选择涂料，〔3〕涂敷过程。如果金属外表未经适当处理，漆膜由于结合力低就会出现剥落；如果底漆没有良好的附着力，或与面漆不相适应，也会过早损坏；如果没有好的涂敷过程，也得不到好的涂膜。第三章：腐蚀的防止外表处理一方面是使外表粗糙，以获得良好的机械结合〔齿状结构〕，另一方面将污垢、锈、油脂、焊渣、轧钢鳞皮等去除。形成一个干净、粗糙的外表。外表处理最好是抛丸或喷砂。底漆润湿性要好，可以使缝隙和外表缺陷填满涂料，可以到锚纹的底部，而不至于架空；第三章：腐蚀的防止涂料枯燥时间最好短些，可以防止涂面漆之前受到污染〔在野外油漆重要〕，一些人认为含有特殊填料如锌粉、铬酸锌的底漆还有一定的缓蚀作用〔有待证实〕。使用廉价的涂料并不见得真正经济，因为涂层系统的本钱大局部是花在施工上，特别是外防腐，美观也是一个方面，选择好的涂料体系，能明显提高涂层寿命，费用增加却很少。第三章：腐蚀的防止涂层是靠致密性来起到保护作用的，如果只涂一层总是难免针孔或其他缺陷，所以需要多道涂敷，使一层漆的针孔被另一层盖上，以获得完好的涂膜。即使是高固体分涂料，也不提倡只涂一次就到达厚度。涂层的厚度很重要，因为涂层随着时间延长，终归要老化破损。

第四章设计与腐蚀控制的关系第一节材料的相容性如果设计人员经验缺乏，对结构和设备缺乏整体的考虑，常常过于孤立地只考虑零部件本身。复杂设备的各个部件所用的材料之间，如果关系不当，即使设计再好也可能毁坏。设计时要首先考虑材料种类的相容性，防止因为自身电位不同而引起腐蚀。案例：一艘游艇，用蒙乃尔合金〔Ni70Cu30〕制造船壳，连接船壳的铆钉是碳钢制造，很短时间内钢铆钉严重腐蚀，游艇报废。第四章设计与腐蚀控制的关系

在电解质溶液中，不同金属由于电位不同而构成腐蚀电池。电位较负〔耐蚀性差〕的金属作为阳极，腐蚀被加速，电位较正〔耐蚀性好〕的金属作为阴极，受到一定程度的保护。两种金属电位差越大，电偶腐蚀的倾向就越大。

第四章设计与腐蚀控制的关系

如果把新钢件连接到浸没在海水中的较大的旧结构上，新钢件将变成阳极并加速腐蚀。在一段旧管线上，连接一个新管节，新管节要加快腐蚀，直至到达老管线的腐蚀程度。在腐蚀性介质中，如果需要异种金属连接，最好采取绝缘措施。第四章设计与腐蚀控制的关系第二节几何因素的影响1、不能仅从部件自身狭隘的有限范围孤立的看待所设计产品的形状尺寸，还要考虑与装置内其他部件的相互关系。2、设计形状不能过于复杂，结构应简单、光滑、合理。3、选择外形，要能够减少发生腐蚀的时机，减轻腐蚀的程度。减少死角、缝隙，采用连续焊、防止因空间狭小而使防腐蚀变得操作困难和不可能。4、在缝隙无法防止的地方，要尽量改变几何形状、尺寸或配合。5、假设可能，应防止搭接和缝隙，或进行有效的密封。第四章设计与腐蚀控制的关系6、千方百计地使设计防止超速流和湍流的影响。7、管子的弯曲半径应尽可能的大，通常为使流速适宜，要求管子的弯曲半径最小为管径的3倍。8、在高速流接头的部位，不要采用T型分叉结构，应逐渐采用曲线逐渐过渡的结构。9、要防止不规那么保温的影响。防止保温层中湿气对金属的作用；保冷管线防止冷凝液浸湿保温层对管线形成腐蚀。第四章设计与腐蚀控制的关系第三节结构的影响1、宁愿让构件直接受压或受拉，而不使其受弯或受扭。2、尽可能减少结构上的应力集中因素。3、在内外拐角处要设置较大的圆角。4、防止尖角〔特别是凸出的棱角〕，也要防止锋利的凹角。5、要防止铆接、焊接或螺栓连接的截面处的不同心。6、不要采取不封闭的焊缝，防止间断焊缝。7、焊接结构的设计应易于操作，以便改善焊接的质量。

要树立一个理念：局部腐蚀具有更大的危害，细节决定防腐蚀的成败，防腐蚀不仅仅是防腐蚀工作者的事情。第一节设计设计要做到：①结构形式尽量简单，便于防腐施工和检修。②防止残留液和沉积物腐蚀，出口管和容器的底部结构应当能使容器的液体都能排净，管道尽量减少弯曲。③尽量不用铆接而用焊接，焊接时尽可能采用对焊、连续焊而不采用搭接焊、间断焊，以免形成缝隙腐蚀。④为了防止严重冲蚀，在需要的部位应设置可拆换的防冲板和导流板。⑤尽量防止出现尖角、凸出、小角度的锐角以及需要防腐而又无法操作的部位。⑥焊接设备尽可能减少聚集的、交叉的焊缝，以减少剩余应力。⑦尽量选用同种材料，不同种材料接触时要用绝缘材料隔开，防止发生电偶腐蚀；防止不同种金属间形成缝隙；不同金属连接时要防止大阴极小阳极结构。第二节建造安装①钢板不能有起皮、瑕疵。②要求满焊的不能间断焊，焊缝要圆滑、饱满。③不能随意改变设计，使用替代材料。④不能随意改变尺寸、形状，造成大量锐角、凸出角和缝隙。⑤工作面要清洁，焊渣、焊瘤要及时清理。

第三节选择涂料：首先要理解涂料产品说明书，产品说明大体分为四个局部：产品说明、物理参数、施工说明和其他局部。1、产品说明局部包括：①特性。产品类型、颜料组成、根本特性和使用限度。②用途③使用温度。标出最大使用温度。④批准或认证。官方或半官方的认可或批准证书，如底漆的可焊性，饮用水涂料的无毒证明等。2、物理参数局部包括：①固体体积分数，通过固体体积分数就可以大概知道干膜和湿膜之间的关系。②理论涂布率，根据理论涂布率可以知道单位面积的涂料用量，当然，理论涂布率和实际用量之间还有一个系数，外表粗糙度越大，系数越大，涂料消耗量越大。

⑤完全固化，针对双组分涂料而言。温度高会促进固化，温度低会减缓固化，低于涂料指定的最低固化温度固化几乎停止。温度在10℃时的固化时间比正常温度〔20℃〕下要延长一倍，温度30℃时时间会减半。⑥储存时间，指在正常储存条件下产品在原来密封容器中保持良好质量状态的时间。温度升高储存期会缩短。

3、施工参数局部①混合比例。双组分涂料供货时应向用户提供基料和固化剂的正确混合比例，两比例相差越大，搅拌越不容易均匀。②施工方法。涂料应明确涂敷方法，对于高固体分的涂料，首选高压无气喷涂，不提倡辊涂，小面积可刷涂。

③稀释剂必须防止不必要的习惯性的稀释，对于不同的施工方法，应给明稀释剂的最大用量。稀释剂的过量使用会带来不良后果，如严重流挂、薄厚不匀、涂膜偏薄、大量针孔等。特别是使用无溶剂涂料，如果参加过量的稀释剂，会破坏涂料各组分的比例结构，完全达不到涂料性能的要求。④重涂间隔时间。露天作业时间隔时间不能过长，要防止上道涂膜受到污染，重涂时间与温度、涂膜厚度、固化剂类型有关。说明书必须有明确提示。⑤施工条件。包括气候、温度、湿度等等。如果设计完成得比较早，实际工期出现了拖延，必要时要重新评估涂料的适应性。4、其他。指涂料供给商特别指出的其他说明，如存放条件、与其他涂料的配套性等等。表3、各种因素对涂膜寿命的影响任何涂料在处理不良的外表上都无法发挥其最正确性能。高等级的外表处理，将会延长涂料的寿命。因素影响程度因素影响程度表面处理质量49.5涂料种类4.9涂膜厚度19.1其他因素26.5外表处理的三个目的：结构处理、外表清理、形成外表粗糙度A、结构处理。包括锐边打磨、倒角磨圆、飞溅去除、焊孔补焊和磨平等。这些问题对涂层的完整性、附着力、漏点有很大的影响。结构处理是喷砂前非常重要的一个环节。B、外表清理。除去钢材外表上对涂料有损害的物质，主要是氧化皮、铁锈、可溶性盐、油脂、水分和其他污染物等。C、形成外表粗糙度。外表粗糙度增大了涂层与基材间的接触面积，能提高涂层对底材附着力。粗糙度不宜过大，否那么在波峰处往往引起厚度缺乏，易出现早期腐蚀点；或在凹坑里面截留气泡，成为涂层鼓泡的根源。外表处理的五个程序：结构准备→除油脂→除盐分→除氧化皮及其他污物→除尘程序1、结构准备至少要注意五个方面：锐边：需要用砂轮片打磨光滑。打磨的技巧是打磨锐角后再打磨两侧由于第一次打磨而产生的棱角。飞溅：用铁钎、凿刀等除去，难以手工去除的要进行打磨，有些较为平滑的飞溅可以不除去。咬边：焊缝两侧的咬边用电焊补平后用砂轮机打磨。起鳞：钢板外表可能会出现起层、叠片等缺陷，用砂轮机打磨。手工焊缝：粗糙的手工焊缝、毛刺要求用砂轮机打磨。切割边缘：不规那么的粗糙锋利边缘，必须用砂轮机打磨。程序2、除油脂钢板外表的油脂有定性没有定量的检测，检测的方法也是定性方法。洒水法：将水轻轻涂抹到疑心的外表，如果没有油脂存在，水滴会在外表扩散开，如果有油脂就会出现异常〔非标准方法〕。粉笔划过法：用粉笔划过疑心的外表，如果没有油脂存在，划线均匀，如果有油脂，在油脂处划线会变细〔非标准方法〕。有油无油程序3、除盐分指沿海环境或钢板经过海上运输

程序四除氧化皮及其他污物磨料性质及粒度：可采用非金属磨料和石英砂，杜绝使用硬度小、价格低廉的河砂。当磨料颗粒明显变小时应及时补充新砂料。石英砂目数：6目、8目、12目打一遍筛一次，筛子为14目

喷射压力：喷射压力的控制，压力应在0.65～0.8MPa。磨料是否清洁：磨料应未受到任何污染，特别是油脂。最简易的检查方法是在400ml的试瓶中，磨料和水一起搅拌，在水静止后，观察水面有无油污或其乳状物漂浮。

外表处理后的检测控制指标：对照标准检查：按照标准?涂装前钢材外表锈蚀等级和除锈等级?〔GB/T8923〕，标准中对外表处理程度的描述如下：Sa2彻底喷射处理要求：在不放大的情况下进行观察时，外表应无可见油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、涂料涂层和异物。任何残留物应是牢固附着的。

Sa2.5非常彻底的喷射处理要求：在不放大的情况下进行观察时，外表应无可见油脂和污垢，并且几乎没有氧化皮、铁锈、涂料涂层和异物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。锚纹深度检查：应采用锚纹深度仪进行检查，拓纸法、指针法

锚纹不是越深越好原因一：涂料不能润湿直达谷底，造成谷底空气残存；涂层基材

原因二：底漆不能一遍盖住基材，在涂敷间隔露出的基材新鲜外表易返锈，影响层间附着力。涂层基材

2〕涂料、涂装涂料质量注意要点：涂料说明书：作业现场是否有涂料说明书，涂料说明书是否包括产品特性、用途、使用温度、闪点、涂装要求、作业环境要求等。作业人员是否阅读过说明书。

配合比例：涂料是否有明确的配合比例要求，作业人员是否严格按比例操作。过期与破损：现场涂料是否与设计相符，是否在保质期内，包装是否破损。稀释剂使用：作业时是否允许使用稀释剂，作业人员是否违规参加稀释剂或有其他违规操作。

涂装过程的注意要点：

高固体含量的涂料只能使用喷涂，只有在不可能进行喷涂或小面积施工时，才使用刷涂。特别是具有触变性质的涂料必须喷涂。对于厚膜涂料不能在稀释后采用传统的设备进行喷涂。禁止采用辊涂，因为辊涂一是厚度容易不匀，二是容易截留空气，形成气泡。

涂装环境的检查：检查温度、相对湿度，钢材外表温度照明、通风、脚手架等均应满足涂敷要求。预涂装：对于焊缝、自由边、打磨后的锐角等部位进行预涂，预涂可采用刷涂；

预涂装与正式喷涂有一个先后次序问题，如果是很大的面积，假设先进行预涂，可能要花费几个小时，对喷砂后的钢板不利，导致质量下降甚至返锈，如果不进行预涂，就可能出现漏涂或厚度不够，等到漆膜枯燥发现问题再补涂效果就差了。

预涂的合理做法是先由经验丰富的施工人员对那些特别容易漏涂的地方如孔内、螺帽和背对背的部位进行预涂，而对焊缝、自由边等不作预涂，在喷涂第二遍之前进行预涂也同样可收到较好的效果。

试喷：施工人员在正式喷涂前应进行充分的试喷，根据材料和喷涂机的要求调整好压力和组分比后形成均匀扇面垂直喷涂钢材，形成均匀的涂膜；

湿膜厚度检测：正式喷涂后，应每喷涂10m2左右进行一次湿膜厚度测定，依此检测喷涂参数，以便后续喷涂调整。待参数稳定后测定时间间隔可延长。

涂装间隔控制：涂装间隔应完全依据涂料要求，涂装间隔与气温有很大关系。涂膜外观：外观应无流挂、无气泡、无漏涂，有颜色涂料颜色应均匀一致。

3〕涂层最终检查涂层固化后的检测控制指标：外观：光滑平整、无流挂等弊病。厚度：采用磁性涂层测厚仪进行测厚。厚度检测有两个原那么：第一：规定下限原那么。第二：“80-20〞或“90-10〞原那么。

“80-20〞原那么：80%的测量值不得低于规定干膜厚度，其余20%的测量值不能低于规定膜厚的80%。如：规定干膜厚度为300μm，那么80%的测量值要到达300μm以上，其余20%的测量值不得低于规定膜厚300μm的80%，即要到达240μm。对于要求比较高的设备，应当使用规定下限原那么或“90-10〞原那么。

一个完整的涂层应当是连续的、致密的、对环境〔介质〕适用的、附着牢固的。各环节的质量都会影响到涂层最终质量。如果：外表处理质量到达95%、涂料质量到达95%、涂装质量到达95%，那么涂层质量只有95%×95%×95%＝85.7%

如果：外表处理质量到达85%、涂料质量到达95%、涂装质量到达85%，那么涂层质量只有85%×95%×85%＝68.6%质检本身不能提高涂层质量，可以减少各环节存在的问题。

涂料经过固化变为涂层，所以从涂料开始的所有缺陷都会影响到涂层的质量和它的使用寿命，出现缺陷的过程大概可分为四个阶段：〔1〕包装桶阶段，〔2〕涂敷施工阶段，〔3〕枯燥固化阶段，〔4〕使用阶段。

第六章常见涂层缺陷1、包装桶阶段开桶就有的问题，施工人员无法控制。〔1〕结皮涂料结皮通常是受到了氧化反响〔空气的作用〕、热影响或溶剂的挥发，这种情况多见于油性涂料和醇酸涂料，挑去结皮，小心搅拌，涂料还可使用。

第六章常见涂层缺陷

第六章常见涂层缺陷

〔2〕黏度太高原因有四个：溶剂挥发、使用溶剂不当、贮存环境过冷或过热、内部成分发生聚合。触变性涂料看上去很粘稠，其实一经搅拌流动性就很好，切不可参加稀释剂。〔3〕黏度太低环境温度较高时涂料黏度会降低，还有一种情况就是发生了颜、填料的沉淀。

第六章常见涂层缺陷

〔4〕沉淀涂料经过长时间储存，颜填料会发生轻微沉淀，经过搅拌可以照常使用，如果发生严重的沉淀，就不能使用，判断的方法是经过搅拌桶底部没有块状物存在就可使用，否那么有硬块不能搅起或块状物不能搅开，就不能使用。〔5〕结块如果涂料中存在块状物，就不能使用。

第六章常见涂层缺陷

2、施工产生的缺陷不正确的涂敷施工过程会带来很多不良影响，给涂层造成缺陷。〔1〕灰尘和磨料渣如果灰尘和磨料渣去除不干净，它们就会与刚喷涂的涂料结合在一起，一个颗粒就是一个孔、洞。特别要注意脚手架上的磨料和灰尘。

第六章常见涂层缺陷

〔2〕流挂发生流挂的原因：a涂膜超过规定的厚度〔过厚〕b涂料中参加了过多的稀释剂c喷枪过分靠近被涂物面d喷枪移动速度不均匀e喷涂时雾化不均匀

第六章常见涂层缺陷

〔3〕针孔和漏点除去涂料原因，喷涂压力过大、涂膜过厚、过分的通风、喷涂时距离太远，都会造成出现坑点、针孔，对于针孔和漏点，修补时要先进行打磨，一直打磨到基材，再补涂涂料，直到检验合格。〔4〕涂膜厚度缺乏首先湿膜不够厚，没有及时测量；过量使用了稀释剂。只要在规定的时间内，可以补涂。

第六章常见涂层缺陷

第六章常见涂层缺陷

〔6〕飞喷和干喷飞喷是指涂料只有些漆雾粒子到达被涂物外表，形成像砂纸一样的涂层外表。干喷是指涂料在到达被涂物外表之前已经变干，但还能附着在外表，却不能形成连续的涂膜。造成的原因主要是施工技巧问题：a喷涂距离太远b走枪为弧形或倾斜c温度太高d喷气泵压力太高e大风天气或过分的通风

第六章常