制浆造纸设备腐蚀与防护教材

制浆造纸设备腐蚀与防护主讲人:王淑梅参考书金属腐蚀理论及应用魏宝明主编制浆造纸设备腐蚀与防护冯拉俊主编金属腐蚀理论及腐蚀控制龚敏主编造纸工业腐蚀问题译文集曹光锐、劳嘉葆译腐蚀破坏事故100例张远声主编主要期刊杂志中国腐蚀与防护学报中国造纸纸和造纸课程内容腐蚀机理常见的腐蚀材料的腐蚀控制方法绪论金属电化学腐蚀倾向的判断常见的局部腐蚀金属在某些环境中的腐蚀金属结构材料的耐蚀性非金属结构材料的耐蚀性腐蚀控制方法制浆造纸设备的腐蚀现象及防护方法一、腐蚀定义及涉及领域金属材料和周围环境发生化学作用、电化学作用或物理溶解引起的破坏。工程材料与周围物质相互作用引起的破坏

绪论二、腐蚀危害1.造成巨大的经济损失直接损失指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。间接损失指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蚀使产品污染，质量下降，设备效率降低，能耗增加；在计算壁厚时需增加腐蚀裕度，造成钢材浪费等。美国：1949年55亿美元

1960～1969年150～200亿美元

1975年700亿美元

1982年1269亿美元

1995年8000亿美元英国：1969年13.65亿英镑（27.3亿美元）2.造成金属资源和能源的浪费据工业发达国家的统计，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％。3.造成设备的破坏事故1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停车6周，这次腐蚀事故总维修费50万美元，停车造成的税收损失高达500万美元。4.阻碍新技术的发展腐蚀金属腐蚀非金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀全面腐蚀局部腐蚀机理破坏特征腐蚀环境大气腐蚀土壤腐蚀电解质溶液腐蚀熔融盐中的腐蚀高温气体腐蚀应力腐蚀疲劳腐蚀磨损腐蚀小孔腐蚀晶间腐蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀其它物理腐蚀海水腐蚀三、金属腐蚀的分类四、金属均匀腐蚀速度的表示方法1、重量指标2、深度指标单位：g/m2·h单位：mm/y3.电流指标单位：A/cm2思考题腐蚀的类型有哪些？？？已知A=55.84克，设S=10cm2,阳极过程的电流强度Ia=10-3安培，求其重量指标和深度指标（该金属的密度为7.8克/厘米3）？返回第一章金属电化学腐蚀倾向的判断电极电位金属电化学腐蚀倾向的判断腐蚀原电池腐蚀电池的类型腐蚀速度与极化作用一、金属与溶液的界面特性——双电层1.双电层定义

金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异电荷的双电层。第一节电极电位2、双电层的类型（1）金属离子和极性水分子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力（2）金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力（3）吸附双电层各类双电层的特点：（1）双电层两层“极板”分处于不同的两相-金属相和电解质溶液中（2）双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极（3）双电层犹如平板电容器。总的电位跃=紧密层电位跃+扩散层电位跃双电层的形成引起相间电位差当金属侧带负电时，电位跃<0;

金属侧带正电时，电位跃>0注意二、电极电位1.有关定义电极：（1）电子导体和离子导体组成的体系（2）把浸在溶液中且其界面处进行电化学反应的金属称为电极电极反应：电极和溶液界面上进行的电化学反应。电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃称为金属在该溶液中的电极电位。2.电极电位的测量国际规定：标准氢电极（SHE）为参考电极，即

Pt（镀铂黑）|H2(1atm)氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。其它电极：饱和甘汞电位(记为SCE)，银-氯化银电极等。注意注明所用电极的名称3.平衡电极电位金属浸入含有同种金属离子的溶液中，参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，即反应正逆过程的电荷和物质达到了平衡，这时电位为平衡电极电位。MMn＋MMn＋金属如:Zn在ZnSO4溶液中Nernst公式将电极反应一般式写成

aR=bO+ne平衡电位的计算公式是式中R是气体常数，T为绝对温标，符号［］对溶液表示活度，单位mol；对气体表示分压，单位大气压(atm)。金属在25度时的标准电极电位EO（V，SHE）

电极反应Eo

电极反应EoK=K++eNa=Na++eMg=Mg2++2eAl=Al3++3eTi=Ti2++2eMn=Mn2++2eCr=Cr2++2eZn=Zn2++2eCr=Cr3++3eFe=Fe2++2eCd=Cd2++2eMn=Mn3++3eCo=Co2++2e-2.925-2.714-2.37-1.66-1.63-1.18-0.913-0.762-0.74-0.440-0.402-0.283-0.277Ni=Ni2++2eMo=Mo3++3eSn=Sn2++2ePb=Pb2++2eFe=Fe3++3eH2=2H++2eCu=Cu2++2eCu=Cu++e2Hg=Hg22++2eAg=Ag++eHg=Hg2++2ePt=Pt2++2eAu=Au3++3e-0.250-0.2-0.136-0.126-0.0360.000+0.337+0.521+0.189+0.799+0.854+1.19+1.504.非平衡电极电位金属浸入不含有同种金属离子的溶液中，当反应达到动态平衡时，电荷和物质两者之一不能达到平衡，这时电位为非平衡电极电位。FeFe2＋FeFe2＋金属如:Fe在H2SO4溶液中HH＋HH＋返回一、腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。

|

G|愈大，则腐蚀倾向愈大。当△G=0，腐蚀反应达到平衡。当△G>0，腐蚀反应不能自发进行。第二节金属电化学腐蚀倾向的判断二、标准电极电位与腐蚀倾向标准电极电位越负，金属越容易腐蚀。∆G=-nFE0E0=E0M1-E0M2如：Zn+Cu2+=Zn2++CuE0=E0Cu-E0Zn在非标准状态下，标准电极电位判断有一定的差异。注意返回一、金属的自动溶解自动溶解的条件:溶液中存在着使金属氧化成离子或化合物的氧化性物质，且氧化性物质还原反应的平衡电极电位高于金属氧化反应的平衡电极电位ZnHCl溶液第三节腐蚀原电池电极反应的耦合：单一电极上同时以相等的速度进行着的两个电极反应的现象ZnHCl溶液二、腐蚀电池及其工作历程ZnCuHCl溶液CuCuCuZn（a)Zn块和Cu块直接接触（短路）（b)Cu作为杂质分布在Zn表面HCl溶液ZnCuAK(c)Zn块和Cu块通过导线连接

阳极Zn:Zn→Zn2++2e（氧化反应）阴极Cu:2H++2e→H2↑（还原反应）

腐蚀电池的构成1.什么是腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。2.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。（2）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内部，转变为热，不对外做功。（3）腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行，使金属的腐蚀速度加快。3.腐蚀电池及其工作历程组成：阳极、阴极、电解质溶液、电路四个部分工作历程：（1）阳极过程（2）阴极过程（3）电流的流动ZnCueNaCl溶液Zn2+OH-Zn(OH)2[直立电极]NaCl溶液Zn—Cu电偶电池e

水平电极Zn2+OH-Zn(OH)2。三、电化学腐蚀的次生过程返回一、宏观腐蚀电池1.异金属接触电池阴阳两级可以用肉眼或不大于10倍的放大镜分辨出来铝钢(a)不同金属组合第四节腐蚀电池的类型2.浓差电池：（1）盐浓差电池（2）氧浓差电池浓度低的部位易腐蚀砂土粘土铜铜缝内Cu2+浓度比缝外高（b）氧浓度差异（c）金属离子浓度差异3.温差电池温度高的部位易腐蚀二、微观腐蚀电池1.金属化学成分的不均匀性；金属表面电化学不均一性的原因：阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）渗碳体铁(d)金属中含杂项2.组织结构的不均匀性；应力集中（e）应力及形变差异3.物理状态的不均匀性；4.金属表面膜的不完整性。新管道新管道(f)表面状态不同返回ZnCuKA3%NaCl溶液第五节腐蚀速度与极化作用实验现象：欧姆定律：一、阳极极化和阴极极化1.定义：极化作用：由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象。阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象。阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象。2.极化的本质-AMM+nKD+neD•ne-极化的本质是电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快。二、去极化作用消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程去极化剂：能消除和减弱极化作用的物质。阴极去极化作用：在溶液中增加去极剂（H+、O2等）的浓度、升温、搅拌、其它降低活化超电压的措施阳极去极化作用：搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂返回（一）、定义1.电极反应的耦合：在一个孤立金属电极上同时以相等的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象。2.共轭反应：互相耦合的反应。3.共轭体系：相应的腐蚀体系。举例：锌在盐酸溶液中（金属表面至少进行着两个不同的电极反应）三、共轭体系及腐蚀电位（二）、混合电位在共轭体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等，其带电状况不随时间变化，电极电位不随时间变化，这时的电极电位为稳定电位，又称为混合电位。Ee1<Ec<Ee2-EEe1EcEe2ia1ik1ia2ik2返回（一）、极化曲线及其测量方法1.定义：把表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线称为极化曲线。四、极化曲线和极化图欧姆电阻压降iR-EEea（Zn）Eca（Zn）Eck（Cu）Eek（Cu）iimax2.极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化曲线越陡，极化率越大，电极反应阻力越大；极化曲线越平，极化率越小，电极反应越易进行。3.测量方法：（1）恒电流法（2）恒电位法4.金属的腐蚀速度利用极化曲线外延法求自腐蚀电流返回思考题双电层的类型有哪些？平衡电极电位、电极电位的氢标度的定义？？？判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？？腐蚀原电池的组成及工作历程？它有哪些类型？思考题极化作用、阳极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？？？极化率的定义是什么？返回第二章常见的局部腐蚀电偶腐蚀应力腐蚀破裂小孔腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀细菌腐蚀磨损腐蚀腐蚀疲劳一、定义异种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流的流动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀，而电位较高的金属，溶解速度反而减小，这就是电偶腐蚀，又称接触腐蚀第一节电偶腐蚀二、电偶腐蚀的原理腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化，其结果是溶解速度增加，而电位较高的金属，由于和电位较低的金属接触而产生阴极极化，结果是溶解速度下降，即受到阴极保护。三、电偶序和电偶腐蚀倾向根据金属或合金在一定条件下测得的稳定电位的相对大小排列而成的表称为电偶序。1.表中上下位置相隔较远的两种金属，在海水中组成偶对时，阳极体受腐蚀较严重；阴极体受腐蚀较轻。2.位于表中同一横行的金属，又称为同组金属，表示它们之间的电位差相差很小。一些工业金属和合金在海水中的电偶序铂金石墨钛银Chlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)HastelloyC(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不锈钢(钝态)18-8不锈钢(钝态)11~30%Cr不锈钢(钝态)Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)镍(钝态)银焊药Monel(70Ni,32Cu)铜镍合金(60~90Cu,40~11Ni)青铜铜黄铜阴极性阳极性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)HastelloyB(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活态)镍(活态)锡铅铅-锡焊药18-8钼不锈钢(活态)18-8不锈钢(活态)高镍铸铁13%Cr不锈钢铸铁钢或铁2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)镉工业纯铝(1100)锌镁和镁合金四、影响电偶腐蚀的因素1.面积比铝钢钢铝海水海水大阴极小阳极的电偶组合是很有害的，应当避免。2.介质的电导率介质的电导率越高，两极间的溶液电阻小，阳极受到的腐蚀全面，不严重。反之，则严重。五、电偶腐蚀的控制1.设计上，在选材方面尽量避免异种金属接触，不可避免时，应尽量选取在电偶序中同组或位置相隔较近的金属。2.避免大阴极小阳极；3.若采用不同腐蚀电位的金属材料，尽量采取绝缘措施。4.可以采用表面处理的方法。返回一、定义和特征在金属表面的局部地区，出现向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀。蚀孔小且深，通常沿着重力方向或横向发展，分布有些较分散，有些较集中。第二节小孔腐蚀二、孔蚀的机理1.Cl-吸附形成孔蚀核2.孔蚀核活化为微阳极，孔外面为微阴极——蚀孔的形成3.自催化作用——闭塞电池的形成（以18-8不锈钢在充气的氯化钠溶液中为例）O2O2O2O2Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Fe(OH)3CaCO3OH-OH-FeCl2HCl浓缩酸性氯化物溶液Ni2+Cr3+Fe2+阳极2e2e钝化膜（阴极）Fe2+Ｆｅｃｌ２ＨｃｌＨ２Ｓ间或有ＦｅCｌ２．４Ｈ２Ｏ结晶含Ｈ２Ｓ的酸性氯化物溶液ＭｎＳ＋２Ｈ＋

Ｍ２＋ｎ＋Ｈ２ＳｅＣｌ－Ｃｌ－ｅＦｅＦｅ２＋＋２ｅＦｅ２＋＋Ｈ２ＯＦｅＯＨ＋＋Ｈ＋２Ｈ＋＋２ｅＨ２ｅＦｅ（ＯＨ）３多孔锈层Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ４０Ｈ－

Ｏ２

Ｏ２中性充气氯化钠溶液

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２

Ｏ２因储氢偶而将锈层冲破Ｈ２

Ｏ２

Ｏ２ＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋Ｆｅ３Ｏ４←３ＦｅＯＯＨ＋ｅ起源于硫化物夹杂的碳钢孔蚀机理示意图(根据Ｗｒａｎｇｌｅｎ)三、孔蚀的影响因素1.金属的本性和表面状态2.介质的影响四、孔蚀的控制方法1.选用耐孔蚀的合金作为设备部件的制备材料2.尽量降低介质中卤素离子的含量4.设备加工后进行钝化处理3.加入缓蚀剂5.外加阴极电流保护可以抑制孔蚀返回一、定义和特征金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀，这种局部腐蚀形态称为缝隙腐蚀。在缝内呈现深浅不一的蚀坑或深孔。第三节缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀的机理（以碳钢在中性海水中为例）1.缝内外构成宏观的氧浓差电池2.随着腐蚀的进行，二次腐蚀产物在缝口形成，逐步发展为闭塞电池，形成了自催化过程，使缝内金属加速腐蚀。eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na+Cl-M+o2OH-o2OH-M+o2OH-M+Cl-Na+eeeo2OH-OH-o2M(OH)2M+M+M+M+M+M+Cl-M+M+Cl-M+M+M+Cl-Cl-M+Cl-Cl-Na+o2Cl-o2o2OH-初期阶段后期阶段金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀三、缝隙腐蚀的影响因素1.金属本身2.环境3.温度四、缝隙腐蚀的控制1.结构上尽量避免缝隙和死角；2.采用对焊比采用铆接或螺栓连接好，要无缝连接；3.采用耐缝隙腐蚀的材料4.尽量采用不吸水的垫片；5.可采用电化学保护方法。五、缝隙腐蚀与孔蚀的比较1.从腐蚀发生的条件来看，孔蚀起源于金属表面的孔蚀核，缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙；孔蚀必须在含活性阴离子的介质中才会发生，而缝隙腐蚀即使不在含活性阴离子的介质中也能发生。2.从腐蚀过程来看，孔蚀是通过腐蚀逐渐形成闭塞电池，闭塞程度较大；缝隙腐蚀由于事先已有缝隙，腐蚀刚开始便形成闭塞电池，闭塞程度较小。3.缝隙腐蚀比孔蚀更易发生。4.从腐蚀形态看，孔蚀的蚀孔窄而深，缝隙腐蚀的蚀坑相对广而浅。返回一、定义腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐蚀称为晶间腐蚀。第四节晶间腐蚀二、机理贫铬理论不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀(这是最常见的情况，因为不锈钢一般都是在这种介质中使用)，可以用贫铬理论解释。（1）奥氏体不锈钢（敏化温度450

C—850

C）（2）铁素体不锈钢（敏化温度900

C以上）受热敏化变形晶间腐蚀图片贫铬区(Fe,Cr)23C6302010>70%铬含量(%)晶界上的(Fe.Cr)23C618%不锈钢晶界上铬的析出和贫铬区的形成12%晶界选择性溶解理论

在强氧化性介质(如浓硝酸)中不锈钢也会发生晶间腐蚀，是发生在经固溶处理的不锈钢上。用晶界区选择性溶解理论来解释。

当晶界上析出了σ相(FeCr金属间化合物)，或是有杂质(如磷、硅)偏析，在强氧化性介质中便会发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。三、晶间腐蚀的控制1.重新固溶处理2.稳定化处理3.采用超低碳不锈钢4.采用双相钢返回一、定义金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂称为应力腐蚀破裂（SCC）。第五节应力腐蚀破裂二、应力腐蚀破裂的条件和特征1.条件：（1）应力（拉应力）（2）腐蚀介质（SCC的材料―环境组合）金属或合金腐蚀介质软钢碳钢和低合金钢高铬钢奥氏体不锈钢铜和铜合金镍和镍合金蒙乃尔合金铝合金铅镁NaOH,硝酸盐溶液,(硅酸纳+硝酸钙)溶液42%MgCl2溶液,HCNNaCIO溶液,海水,H2S水溶液氯化物溶液,高温高压蒸馏水氨蒸气,汞盐溶液,含SO2大气NaOH水溶液,HF酸,氟硅酸溶液熔融NaCl,NaCl水溶液,海水,水蒸气,含SO2大气Pb(AC)2溶液海洋大气,蒸馏水,KCl-K2CrO4溶液产生应力腐蚀破裂的材料-介质组合2.特征：（1）SCC分为潜伏期、裂纹扩展阶段和破裂期。（2）SCC的裂纹形态有晶界型、穿晶型和混合型三种。三、应力腐蚀破裂的机理1.裂纹源2.微观裂纹的形成3.裂纹的扩展阴极C阴极C溶液静态金属阳极区（稳定阳极）AAA*迅速屈服屈服金属阳极区（动力阳极）A区（裂纹两侧）电流密度~10-5A/cm2A*区（裂纹尖端）电流密度~0.5A/cm21/2O2+H2O+2e2OH-奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图（根据Hoar）四、影响应力腐蚀破裂的因素1.应力2.金属及冶金3.介质（温度、含氧量等）

温度℃400300200100020406080100120产生破裂所需要的时间（小时）温度对破裂诱发时间的影响，316及347型不锈钢在含875ppmNacl的水中（根据Fontant等）347型316型五、应力腐蚀破裂的控制1.选用耐蚀材料2.减弱介质的浸蚀性3.采用外加电流的阴极保护法4.控制应力返回一、定义由于腐蚀介质和交变应力的联合作用而引起的破坏。第六节腐蚀疲劳二、腐蚀疲劳的特征1.没有特定的腐蚀介质的界定；2.它的裂纹多为穿晶型，裂纹分支较少；3.腐蚀疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分断口光滑，与纯力学的断裂不同。三、腐蚀疲劳的机理是一个力学—电化学过程，当构件受交变应力作用时，金属的结晶结构将发生位错，位于滑移面上的金属原子具有更高的自由能，它们相对于未受应变的部分成为阳极，在电化学和力学作用下，产生微裂纹并沿滑移面不断扩展，产生裂纹。四、腐蚀疲劳的影响因素1.表面应力状态2.介质3.交变应力的振幅和频率五、控制1.采用表面覆盖层的方法六、腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别从应力、介质、裂纹的形态考虑2.降低部件的应力返回一、定义腐蚀性流体与金属构件以较高的速度做相对运动而引起金属的腐蚀破坏。根据破坏形式分为湍流腐蚀和空泡腐蚀第七节磨损腐蚀二、原理1.定义流体流速达到湍流状态而导致金属的加速腐蚀。2.湍流腐蚀的机理由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静态的边界液膜一方面加速了去极化剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移另一方面高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力，不断地剥离金属表面的腐蚀产物（a）（b）（c）（d）

湍流造成磨损腐蚀坑的机理

根据C.LOSS等，转引自《ConosionProcesses》P1772.空泡腐蚀定义：由于腐蚀介质与金属构件作高速相对运动时，气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏的一种腐蚀形态。原理：当流速足够高时，液体的静压力低于液体的蒸汽压，使液体蒸发形成气泡，低压区产生的气泡又迅速受到高压区过来的流体的压缩而崩溃，气泡崩溃对金属表面产生了强烈的锤击作用，破坏了表面膜或使膜下的金属晶粒产生龟裂和剥落，形成腐蚀电池。（1）形成气泡（2）气泡破灭，膜破坏（3）重新成膜（4）形成新气泡（5）气泡破灭，膜毁坏（6）重新成膜

空泡腐蚀各步骤示意图（根据Henlee）三、影响因素1.金属2.表面膜3.流速四、控制方法1.合理设计2.选择能形成保护性好的表面膜的材料；3.采用适当的涂层或阴极保护。返回第八节细菌腐蚀一、细菌的腐蚀作用及腐蚀特征作用：（1）新陈代谢产物的腐蚀作用；（2）生命活动影响电极反应的动力学过程；（3）改变金属所处的环境状况；（4）破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀剂的稳定性。特征:（1）金属表面伴随着粘泥的沉积；（2）腐蚀部位总带有孔蚀的迹象。二、常见的腐蚀细菌分为喜氧性和厌氧性细菌1.喜氧性细菌：铁细菌、硫氧化菌等2.厌氧性细菌：硫酸盐还原菌等铁细菌

-Gallionellasp.

结晶紫染色

(1000X)厌氧细菌引起的腐蚀

通常有黑色沉积物三、细菌腐蚀的控制1.清洁设备表面2.保持设备的光洁度3.采用杀菌剂4.阴极保护返回思考题电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀的定义、原理、影响因素和控制方法是什么？？？应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀的定义、原理、影响因素和控制方法是什么？晶间腐蚀的定义、原理、控制方法是什么？？？细菌腐蚀的特征是什么？细菌作用的的特点是什么？细菌的类型有哪些？其控制方法是什么？返回？请你列举出在生产和生活中发生的某些局部腐蚀？第三章金属在某些环境中的腐蚀金属在大气中的腐蚀金属在化学介质中的腐蚀金属在土壤中的腐蚀一、大气腐蚀的分类干的大气腐蚀潮的大气腐蚀湿的大气腐蚀第一节金属在大气中的腐蚀二、大气的成分成分克/米３重量％成分毫克/米３重量空气氮(N2)氧(O2)氩(Ar)水蒸汽二氧化碳11728792691580.510075231.260.700.04氖(Ne)氪(Kr)氦(He)氙(Xe)氢(H2)1440.80.50.051230.70.40.04大气的近似组成（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2根据Meetham.转引自＜Corrosion＞上卷P2.4大气的污染成分:二氧化硫、氮化物、盐粒等大气腐蚀

杂质

典型浓度，微克/米３二氧化硫(SO2)工业区：冬天350.夏天100农村地区：冬天100.夏天40二氧化硫(SO3)大约为SO2含量的10％硫化氢(H2S)工业区：1.5~90城市地带：0.5~1.7农村地区：0.15~0.45春季测量的数字氨(NH3)工业区：4.8农村地区：2.1氯化物(空气样品)内地工业区：冬天4.8夏天2.7沿海农村区：年平均5.4氯化物(雨水样品)内地工业区：冬天7.9夏天5.3沿海农村区：冬天57夏天18毫克/升尘粒工业区：冬天250夏天100农村地区：冬天60夏天15大气杂质的典型浓度根据Meetham.转引自Shreired.<Corrosion>金属表面上的水膜

金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。（1）当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。（2）当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，其原因有三：

◆毛细凝聚◆化学凝聚◆吸附凝聚（3）金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。1.构件中的狭缝2.金属表面上的灰尘3.腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心三、大气腐蚀的特点腐蚀速度水膜厚度δⅣⅠⅢⅠ:干的大气腐蚀

δ=10~100ÅⅡ:潮的大气腐蚀

δ=100Å~1ųmⅢ:湿的大气腐蚀

δ=1ųm~1mmⅣ:全浸

δ>1mmⅠⅡ1.干的大气腐蚀：

常温氧化2.潮的大气腐蚀：水膜厚度增加，腐蚀速度增加3.湿的大气腐蚀：水膜厚度增加，腐蚀速度减小返回一、土壤的性质1.土壤的组成：砂子、灰、泥渣、腐植土等2.土壤中的水分3.土壤中的氧4.土壤的酸碱性5.土壤中微生物第二节金属在土壤中的腐蚀二、土壤腐蚀的特点1.土壤是一种具有特殊性质的电解质2.土壤腐蚀的过程：三、土壤腐蚀常见的几种形式1.由于充气不均匀引起的腐蚀粘土(贫氧区)砂土(富氧区)阴极阳极埋地钢管地面

构成氧浓差电池的一种情况2.由杂散电流引起的腐蚀从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解根据

Akumob引自＜金属腐蚀理论及其研究方法＞P133

电车电流流出

轨道

阳极区域（严重腐蚀）

阴极区域

架空线＋杂散电流流出的部位成为腐蚀电池的阳极区，金属发生氧化反应转变为离子进入土壤。3.由微生物引起的腐蚀返回一、金属在工业水中的腐蚀1.淡水的腐蚀受氧含量、温度、pH值、流速的影响2.高温水和蒸汽冷凝水的腐蚀第三节金属在化工介质中的腐蚀二、金属在酸中的腐蚀1.金属在盐酸中的腐蚀影响因素：金属的性质、介质的影响、温度的影响、氧和氧化剂等发生析氢腐蚀。2.金属在硝酸中的腐蚀（1）碳钢在硝酸中的腐蚀硝酸浓度低于30%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。硝酸浓度高于30%时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。硝酸浓度超过85%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。（2）不锈钢在硝酸中的腐蚀

不锈钢在稀硝酸中很耐蚀。不锈钢在浓硝酸中由于过钝化腐蚀速度增大。（3）铝在硝酸中的腐蚀

硝酸浓度在30%时，腐蚀速度最大。硝酸浓度高于30%时，腐蚀速度下降。3.金属在硫酸中的腐蚀（1）铁在硫酸中的腐蚀硫酸浓度低于50%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。硫酸浓度高于50%时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。硫酸浓度超过100%时，腐蚀速度加快。（2）铝在硫酸中的腐蚀

铝在稀硫酸中很耐蚀。铝在中、高浓硫酸中不稳定。（3）铅在硫酸中的腐蚀

铅在60%以下的稀硫酸中很耐蚀。铅在浓硫酸中不耐蚀。三、金属在碱中的腐蚀影响碱对铁腐蚀的因素1.pH值和碱液浓度2.温度3.应力四、金属在盐中的腐蚀1.酸性盐2.中性盐3.碱性盐4.氧化性盐五、金属在卤素中的腐蚀返回思考题金属在大气中的腐蚀特点是怎样的？？？金属在土壤中有哪几种腐蚀形式？金属在工业水、酸、碱、盐中的腐蚀特点是怎样的？？返回一、概述1.相的定义金属或合金中，凡化学成分、晶体结构都相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。第四章金属结构材料的耐蚀性2.单相合金耐蚀性较高；单相合金的腐蚀速度与合金含量之间有一种特殊的规律，即n/8定律，也就是耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比符合n/8时，合金的耐蚀性将出现突然的提高。3.两相或多相合金由于存在化学和物理的不均匀性，容易形成微电池。二、碳钢和铸铁碳钢和铸铁是铁与碳的合金，基本金相组织是铁素体、渗碳体和石墨。容易形成微电池。在非氧化性介质中，耐蚀性很差。在pH>9.5，浓度不超过30%的碱溶液中，是耐蚀的。在强氧化性介质中，可以钝化具有一定的耐蚀性三、不锈钢合金元素在不锈钢中的作用1.铬：（1）在氧化性介质中，可以生成可自动修复的Cr2O3膜（2）在非氧化介质中，随着Cr元素的增加，腐蚀速度增大。2.镍：（1）提高合金的热力学稳定性（2）对还原性介质有一定的耐蚀性，弥补Cr元素在还原性介质中的不足。（3）加入镍是铁-铬合金形成奥氏体组织，具有优良的热加工性、冷变形能力、可焊性和良好的低温韧性。3.钼：（1）Mo含量增高，钝化膜增厚；（2）耐还原性介质（3）抗Cl-引起的孔蚀4.硅：（1）形成富硅保护膜：可以耐氯化物应力腐蚀破裂，可以抗强氧化性介质（2）能够提高钢的钝态稳定性：抗孔蚀，耐海水腐蚀5.铜：（1）在合金中起着微阴极的作用（2）提高合金的热力学稳定性返回思考题碳钢的腐蚀特点是怎样的？？？不锈钢的腐蚀特点是怎样的？返回一、非金属材料的分类无机材料、有机材料、复合材料第五章非金属结构材料的耐蚀性二、无机非金属材料（一）无机非金属材料的类型天然耐酸材料：花岗岩、石英岩、石棉等原料经烧结而成的材料：化工陶瓷、石墨原料不经烧结的硅酸盐材料:耐酸水泥、耐酸混凝土原料经熔融而制成的硅酸盐材料：玻璃、搪瓷等。（二）硅酸盐材料的共性1.性脆2.极好的耐蚀性3.孔隙性（三）陶瓷化工陶瓷主要原料为粘土、瘠性料、助熔剂具有好的耐蚀性，不耐氢氟酸和碱的腐蚀；强度低，性脆，热膨胀系数大。（四）玻璃除氢氟酸、热浓磷酸和浓碱外，几乎耐一切介质的腐蚀；是脆性材料，光滑三、高分子材料的腐蚀（一）高分子材料的破坏形式1.化学裂解在活性介质作用下，渗入高分子材料内部的介质与大分子发生化学反应。2.溶胀与溶解溶剂分子渗入高分子材料内部破坏大分子之间的次价键，与大分子发生溶剂化作用。3.应力开裂4.渗透破坏（二）聚氯乙烯1.物理性能：（1）线性聚合物（2）导热性差，导热系数小（3）线胀系数很大（4）介电强度高（5）耐热性差（6）可以焊接、胀接、注塑成形2.耐蚀性能：（1）耐中等浓度的酸、碱、盐、碳氢化合物、有机溶剂。（2）在强氧化介质中氧化（3）在光、热、机械作用下发生脱HCl反应（4）在苯、甲苯、氯苯、丙酮等芳香族或酮类有机介质发生溶胀、溶解，丧失机械强度。（三）聚四氟乙烯性能：（1）耐热、耐寒性好，使用温度为-200～260℃（2）具有高度的化学惰性（3）表面光滑，摩擦系数小（4）强度、刚度稍差不如聚氯乙烯（四）聚乙烯性能：（1）较好的耐蚀和耐溶剂性能（2）易氧化（3）强度、刚度低于聚氯乙烯（五）橡胶丁苯橡胶：由丁二烯和苯乙烯两种单体聚合而成。耐磨损、耐老化、耐臭氧性能，不耐盐酸。氯丁橡胶：由氯丁二烯单体聚合而成。耐油、耐溶剂、耐氧化、耐老化、耐酸、碱，耐热性能、耐寒性差。丁基橡胶：由异丁烯和少量戊二烯共聚而成。具有低吸水性、耐酸、碱、耐氧化、老化、耐侯性，工艺性能差。丁腈橡胶：由丁二烯和丙烯腈共聚而成。耐油、耐燃料、耐溶剂、耐热性好，耐低温性和臭氧性差。四、玻璃钢（一）组成玻璃纤维胶黏剂：合成树脂、固化剂、增塑剂、填料、稀释剂（二）各种树脂的性能环氧树脂：耐热，100℃，耐酸耐碱和大部分有机溶剂酚醛树脂：120℃，耐酸不耐碱呋喃树脂：180～200℃，耐酸耐碱共性：不耐氧化性介质（三）性能：比强度高，耐蚀性取决于树脂，导热系数小。返回思考题硅酸盐材料的特点是什么？？？高分子材料破坏的形式有哪些？试说出各类无机材料和有机材料的腐蚀性能？返回第六章腐蚀控制方法缓蚀剂介质处理阳极保护阴极保护合理选用耐腐蚀材料合理的防腐蚀设计表面覆盖层选材的原则1.设备的工作条件：（1）介质、温度和压力（2）设备的类型和结构（3）环境对材料的腐蚀（4）产品的特殊要求2.材料的性能：强度、塑性、韧性、加工工艺性能、经济性能第一节合理选用耐腐蚀材料返回

一、定义将被保护金属进行外加阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法，叫阴极保护。二、外加阴极极化的方法：1.将被保护金属与直流电源的负极相连，利用外加阴极电流进行极化。2.牺牲阳极的保护法：在被保护设备上，连接一个电位更负的金属做阳极。第二节阴极保护防护技术两种阴极保护示意图.外加电流保护法.箭头表示电流方向.牺牲阳极保护法.箭头表示电流方向+-直流电源辅助阳极腐蚀介质被保护设备埋地管道牺牲阳极地面接线盒三、阴极保护的原理由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应，金属得到了保护。四、阴极保护的基本控制参数1.最小保护电位阴极保护中所取的极化电位。显然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”，必须取阳极反应平衡电位作为保护电位，即取Epr=Eea。是基本控制指标。2.最小保护电流密度与所取保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。五、牺牲阳极保护法与外加电流阴极保护法的比较1.牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。2.外加电流阴极保护法不消耗有色金属，可以提供较大的保护电流，对保护效果易于进行监测和控制，但需要直流电源，对保护系统要经常进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，可能对周围其他金属设备产生杂散电流腐蚀。返回

一、定义将被保护设备与外加直流电源的正极相连，在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，在此电位下，金属能建立起钝态并维持钝态，则阳极过程受到抑制，金属腐蚀速度降低，设备得到保护，称为阳极保护。第三节阳极保护二、阳极保护的原理对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大大降低。EEtpEpp

i维

i致

i能够进行阳极保护的腐蚀体系的阳极极化曲线及保护参数三、阳极保护设计要点1.正确选择辅助的阴极材料2.选参比电极五、阳极保护与阴极保护的比较阳极保护阴极保护相同只能用于电解质溶液的连续液相部分，不能用于气相部分的保护；所需极化电流必须符合经济要求；设备结构不能太复杂。不同1、本质上的差别：阳极极化时金属腐蚀倾向增大，才只适用于能阳极钝化的体系。1、阴极极化时：金属腐蚀倾向减小，到达稳定区则金属不会腐