(优选)腐蚀与防护第一章概论
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腐蚀与防护第一讲
同样，腐蚀是造成石油工业中金属设施破坏的主要原因之一。 同样，腐蚀是造成石油工业中金属设施破坏的主要原因之一。 它加剧了设备及管道的损坏和人员伤亡，造成了石油生产中停工、 它加剧了设备及管道的损坏和人员伤亡，造成了石油生产中停工、 停产， 漏等事故；且污染环境，危害人身健康； 停产，跑、冒、滴、漏等事故；且污染环境，危害人身健康；产 品流失，增加了石油生产的成本，有的已影响正常的石油生产。 品流失，增加了石油生产的成本，有的已影响正常的石油生产。 特别近几年不少油田生产开发进入期，原油含水量增高， 特别近几年不少油田生产开发进入期，原油含水量增高，设 备老化，腐蚀问题越来越严重。 备老化，腐蚀问题越来越严重。 我国石化工业(仅指原石化总公司所属企业)1989年因腐蚀造 我国石化工业(仅指原石化总公司所属企业)1989年因腐蚀造 成的经济损失约20亿元 从上述因腐蚀造成的危害实例， 亿元。 成的经济损失约20亿元。从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可 看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。 看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。 腐蚀经济损失可分为直接损失和间接损失两类。 腐蚀经济损失可分为直接损失和间接损失两类。
Hale Waihona Puke 第一章 金属与非金属材料的腐蚀 第一节 工业腐蚀概况
随着工业迅速的发展，腐蚀问题越来越严重， 随着工业迅速的发展，腐蚀问题越来越严重，国家 科技部门、各工厂对这个问题也越来越重视。 科技部门、各工厂对这个问题也越来越重视。腐蚀给国 民经济带来巨大的损失，据统计， 民经济带来巨大的损失，据统计，由于腐蚀而报废的金 属设备和材料相当于金属年产量的1/3。假定其中2/3的 属设备和材料相当于金属年产量的1/3。假定其中2/3的 金属尚可回炉重新熔炼，那么剩下的1/3， 金属尚可回炉重新熔炼，那么剩下的1/3，或者说约有 1/10的金属材料因腐蚀而无法收回 1/10的金属材料因腐蚀而无法收回。可见腐蚀造成资源 的金属材料因腐蚀而无法收回。 极大的浪费。 极大的浪费。 腐蚀对化工等企业的危害极大， 腐蚀对化工等企业的危害极大，不仅在于金属资源 受到损失，还在于正常生产受到影响， 受到损失，还在于正常生产受到影响，因腐蚀造成的设 备事故对职工人身安全也会带来严重的威胁。同时， 备事故对职工人身安全也会带来严重的威胁。同时，腐 蚀使金属设备产生破坏，提前退出服役， 蚀使金属设备产生破坏，提前退出服役，而金属设备的 造价远远超过金属材料本身的价格。 造价远远超过金属材料本身的价格。
腐蚀与防护
✓ 1967年12月，美国俄亥俄大桥由于应力腐蚀和腐蚀疲劳 突然掉入河中，致使46人丧生。 ✓ 1982年9月一架日航DC-8喷气客机在我国上海降落时， 由于飞机刹车系统的高压气瓶发生应力腐蚀爆炸，致使刹 车失灵，飞机冲出跑道，致使数十人受伤。 ✓1985年8月12日一架日航波音747客机由于发生应力腐 蚀开裂而坠毁，死亡500多人。 ✓1980年3月北海油田的亚历山大·基兰德号采油平台发生 腐蚀疲劳破坏，致使 123人丧生。 ✓2004年8月9号，日本美滨核电站3号反应堆涡轮机房配 水管发生腐蚀穿孔，引起高温高压水蒸气泄漏，导致4死7 伤的生产事故。
腐蚀与防护
腐蚀事例（感性认识）
老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生 锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道 流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场 上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰 的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发 黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿 的坏烂、石头的风化等等。
✓ 震惊世界的印度博帕尔公害事件：1984年12月3日凌晨，印度
博帕尔市郊的"联合碳化杀虫剂厂"一贮罐的安全阀由于腐蚀发生毒气泄 漏事故。1小时后有毒烟雾袭向这个城市，形成了一个方圆25英里的毒雾 笼罩区。近邻的两个小镇上，有数百人在睡梦中死亡。火车站里的一些 乞丐死亡。一周后，有2500人死于这场污染事故，另有1000多人危在 旦夕，3000多人病入膏肓，20多万人双目失明。博帕尔的这次公害事件 是有史以来最严重的污染事故惨案。
c）造成产品污染，影响产品质量和企业的经济效益。如少量 的铜盐就可以毁坏整缸肥皂液，会加速肥皂变质，缩短肥 皂的贮用时间。皂液盒绝对不能用铜瓶、或镀铜的瓶子灌 装！
腐蚀与防护-1讲
297
226 201 176
21.5
16.4 14.6 12.8
燃气和液化气输送管线，水路和港口，危险品储存， 机场，铁路，高速公路和桥梁
油气勘探和生产，石油炼化，化学，石油化工，制 药，采矿，造纸，电子，日用品，食品化工，农业
生产和制造 业
• 1975-1998年间美国的GNP约增长了4倍，由于从设计到维修边程中普及耐 蚀材料和采用了适宜的防蚀方法，腐蚀研究和防蚀技术的进步使整体损失由 占GNP4.9％减少到4.2％。
青铜剑、箭镞 —— 含铬表面涂层 大漆 —— 防腐涂料 金属的氧化、溶解、钝化 铁的钝化膜形成历程、金属溶解的电化学本质、 腐蚀微电池特征、金属在酸中溶解的动力学 独立学科，腐蚀历程的基本电化学规律，腐 蚀科学的基本理论：现代腐蚀科学
20世纪
腐蚀科学的发展历史
1748 罗蒙诺索夫 1790 凯依尔 1830 德.拉.里夫 1833 法拉第 1840 1881 卡杨捷尔 1913 1920金属的氧化 （质量不灭定律—推翻了“热素”说） 铁在硝酸中的钝化 金属腐蚀微电池 电解定律——腐蚀量化计算 热镀锌保护钢板获得专利 金属在酸中的溶解动力学 镍、铬不锈钢开始获得实际应用
1.2腐蚀的定义
腐蚀(corrosion)源于拉丁文“corrdere”，意即
“损坏”、“腐烂”
20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属
生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀
腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域
塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂
材料 + 化学 + 力学
花岗岩风蚀
水泥剥离脱落
腐蚀
材料腐蚀与防护
目
第一章 绪论
录
第二章 腐蚀电化学理论基础
材料腐蚀与防护概论课后习题答案
材料腐蚀与防护概论课后习题答案注：本文为材料腐蚀与防护概论课后习题的答案，旨在帮助同学们巩固所学知识，提供参考。
如有不正确之处，欢迎指正和讨论。
1. 什么是腐蚀？腐蚀是指材料在与周围环境接触时，由于化学或电化学作用而导致其性能、形貌或组织发生不可逆变化的过程。
直接导致腐蚀的因素主要有物理因素、化学因素和电化学因素。
2. 腐蚀与磨损的区别是什么？腐蚀和磨损都是导致材料性能损失的两种不同机制。
腐蚀是在与环境接触时，材料表面发生化学反应导致的材料损失，通常是均匀的，剥落或局部的。
而磨损是由于材料与其他材料的接触和相对运动而导致的材料表面的物理损失，通常集中在局部。
3. 腐蚀的分类有哪些？腐蚀可以按照不同的标准进行分类。
根据腐蚀环境的性质，腐蚀可以分为化学腐蚀、物理腐蚀和电化学腐蚀。
•化学腐蚀包括酸性腐蚀、碱性腐蚀和氧化腐蚀等。
•物理腐蚀包括磨损腐蚀和疲劳腐蚀等。
•电化学腐蚀主要包括腐蚀电池中的阴极腐蚀和阳极腐蚀。
4. 请简述腐蚀速率的影响因素有哪些？腐蚀速率受到许多因素的影响，包括腐蚀介质的性质、温度、材料本身的性质和处理情况等。
•腐蚀介质的性质：包括酸碱性、含氧量、含有腐蚀性物质的浓度等。
•温度：通常情况下，腐蚀速率随着温度的升高而增加，因为温度升高有利于腐蚀介质中的反应速率。
•材料本身的性质：包括材料的化学成分、晶体结构、力学性能等。
•处理情况：如材料的表面处理、涂层等，可以对腐蚀速率产生重要影响。
5. 腐蚀环境中的电化学反应有哪些？在腐蚀环境中，常见的电化学反应主要包括氧化反应和还原反应。
当材料处于腐蚀环境中，发生以下两种反应：•阳极反应：金属或合金中的金属离子释放出电子，成为溶液中的阳极反应。
•阴极反应：溶液中的氧气或其他氧化物离子接受电子，成为溶液中的阴极反应。
这些电化学反应导致了离子迁移和电荷平衡，从而导致了腐蚀的发生。
6. 防腐蚀的方法有哪些？防腐蚀的方法可以从不同的角度进行分类，常见的方法包括物理方法、化学方法和电化学方法。
材料腐蚀与防护全册课件- (一)
材料腐蚀与防护全册课件- (一)材料腐蚀与防护全程课件旨在全面介绍材料腐蚀和防护领域的相关内容，从基础概念到实际应用上提供详尽的指导和解说。
本文章将系统地介绍以下几点：一、材料腐蚀的基础概念材料腐蚀是指材料在特定环境条件下发生的不可逆性的化学或电化学反应。
它可以由氧化、络合和还原等化学作用和电化学作用引起。
材料腐蚀是一种自然现象，同时也是会造成严重经济和财产损失的。
所以，对于材料腐蚀和防护研究至关重要。
二、材料腐蚀的分类根据不同的腐蚀条件，材料腐蚀可以分为自然腐蚀和人工腐蚀两类。
自然腐蚀包括空气腐蚀、水腐蚀和土壤腐蚀；人工腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀等。
三、材料腐蚀速率的计算与预测方法为了防止材料的腐蚀，必须先合理地估计其腐蚀速率。
在材料腐蚀计算和预测方面，目前主要有两种方法：一是实验计算法，通过实验获得数据，推导出目标腐蚀物的腐蚀速率和腐蚀规律；二是理论计算法，依据材料腐蚀的机理和物理特性，利用数学模型进行预测和计算。
四、材料腐蚀防护技术目前常用的材料腐蚀防护技术包括：镀层防护、涂层防护、阳极保护及材料的选用等。
其中，钝化层是一种常见的防护手段，可以通过对金属表面物理、化学处理及改变材料的组成等方式形成一层足够坚韧的膜层。
五、材料腐蚀实践案例在实践应用中，已经出现了很多成功的案例。
例如，对于海洋油气钻井平台等现代工业结构，往往会采取锌铝涂层和熔喷涂铝等优质防腐材料；而对于航空、航天等行业，羟基磷酸锌、氧化铝等腐蚀剂亦得到了广泛应用。
总之，材料腐蚀与防护是当前制造业领域的重要研究方向，通过对化学和物理的深入了解，我们可以更好地掌握实践中有效的腐蚀防护技术，以保障人们的生产和生活质量。
而本次课程的全面解读和详细说明，将为广大研究人员和实践者提供有力的学习和指导。
腐蚀与防护
2020.02.25第一章绪论总结：第一章概论要点:腐蚀速率的评价指标，集中腐蚀速率计算公式需要掌握作业：P12：1-5题1.5金属腐蚀的分类1.按照腐蚀机理分类金属腐蚀按照腐蚀机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。
2.按金属的破坏形态分类根据金属的破坏形态，可将腐蚀分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类.1）均匀腐蚀均匀腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏，也称全面腐蚀,腐蚀的结果是材料的质量减少，厚度变薄。
均匀腐蚀危害性较小，只要知道材料的腐蚀速率，就可计算出材料的使用寿命。
2）局部腐蚀局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。
其危害性比均匀腐蚀严重得多，它约占设备机械腐蚀破坏总数的70%,而且可能是突发性和灾难性的，会引起爆炸、火灾等事故。
局部腐蚀主要有5种不同的类型。
A.电偶腐蚀。
电偶腐蚀是两种电极电位不同的金属或合金互相接触，并在一定的介质中发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象。
B.小孔腐蚀。
小孔腐蚀又称坑蚀和点蚀，在金属表面上极个别的区域产生小而深的孔蚀现象。
一般情况下蚀孔的深度要比其直径大的多，严重时可将设备穿通。
C.缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀是指在电解液中金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的逢隙，缝隙内离子的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而使金属局部破坏的现象。
D.晶间腐蚀。
晶间腐蚀是指金属在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象。
E.选择性腐蚀。
选择性腐蚀是指多元合金在腐蚀介质中，较活泼的组分优先涪解，结果造成材料强度大大下降的现象.另外，应力腐蚀也属于局部腐蚀，是力学作用引起材料的局部破坏,即金属在特定的介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力等）条件下，局部所出现的低于强度极限的脆性开裂现象。
1.6金属腐蚀速率的表示方法1.金属庸蚀逸率的重量指标金属腐蚀速率的重量指标就是把金属因腐蚀而发生的重量变化换算成相当于单位金属表面积与单位时间内的重量变化的数值。
腐蚀与防护概论 第一章 高温腐蚀
腐蚀三类。
对金属材料的高温腐蚀研究大多以纯金属在
空气中的高温氧化行为作重点。
高温腐蚀
高温气态介质腐蚀
高温液态介质腐蚀
高温固态介质腐蚀
以高温氧 化为主
多高的温 度算高温？
一般以引起金属材料腐蚀速度明显 增大的下限温度作为高温的起点。
例如：碳钢从570℃
再如：发生硫腐蚀
开始，氧化速度明
在高温氧化时可形成连续的FeCr2O4和 NiCr2O4尖晶石类复合氧化膜。合金元素 的原子尺寸愈小，则形成尖晶石结构中的 晶格参数愈小，结构愈致密。
3、控制氧化膜的晶格缺陷浓度，降低离子
扩散速率
当氧化膜抗氧化性不好时，可往合金中加
入一些微量元素来改善基体氧化物的抗氧 化性。例如，根据氧化物的半导体性质， 加入少量某些金属元素，会改变氧化物晶 格缺陷密度，降低离子扩散速率，从而使 金属氧化速度受到相当的抑制。
入抗氧化元素Cr、Al、Si和稀土元素Y、La、 Ce 等，形成耐热钢（如 Cr25Al5 ）及镍基 耐热合金（如Cr20Ni80 ），以满足现代工 业对机械设备更高耐热性能的要求。
第四节
其它高温气体腐蚀
1、钢在高温高压下的氢腐蚀
在高温高压下（ 200 ～ 300℃ ），氢气会使
钢发生脱碳反应： Fe3C + 2H2 → 3Fe + CH4 甲烷CH4在钢材内部积聚，产生很大的内应 力，使晶界产生裂纹，在金属表面会出现许 多鼓泡，称为氢腐蚀。这会使钢的强度和韧 性大大降低（不可逆），使设备遭到破坏。
Na+ ClNa+ ClClNa+ ClNa+ Na+ ClNa+ ClClNa+ ClNa+ Na+ ClNa+ Cl-
最新第一章金属腐蚀与防护基本原理教学讲义ppt课件
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溶液中能够与电子结合的氧化剂大多都是氢离子、氧及部分 盐类的离子。 • 常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2 • 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 • O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）
O2+2H2O+4e＝4OH-（中流动在金属中是依靠电子从阳极流向阴极。 溶液部分：与此同时，阳离子从阳极区向阴极区移动，阴离子从阴极区向阳 极区迁移，使电极系统中的电流构成通路。
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
溶液中能够与电子结合的氧化剂大多都是氢离子、氧及部分 盐类的离子。 • 常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2 • 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 • O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）
O2+2H2O+4e＝4OH-（中流动在金属中是依靠电子从阳极流向阴极。 溶液部分：与此同时，阳离子从阳极区向阴极区移动，阴离子从阴极区向阳 极区迁移，使电极系统中的电流构成通路。
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
金属腐蚀与防护(第一章)
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） ?不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期
?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
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%。
腐蚀造成设备的跑、冒、 滴、漏可造成大量有毒的物 质泄漏，污染环境，危害人 民的健康。
1.2 研究金属腐蚀的重要性
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 < 0 4. 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
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） ?不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期
?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
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%。
腐蚀造成设备的跑、冒、 滴、漏可造成大量有毒的物 质泄漏，污染环境，危害人 民的健康。
1.2 研究金属腐蚀的重要性
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 < 0 4. 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
腐蚀与防护 ppt课件
每年由于腐蚀可使大约10～20％的金属损失掉了。 2003 年世界的钢产量达到9.625 亿吨，中国的钢产量 高达2.2亿吨，美国的钢产量为0.914亿吨。按下限计算， 世界每年腐蚀掉的钢大于美国的钢产量；中国一年就有 2200万吨钢被腐蚀掉了，相当于腐蚀掉一个大型钢铁企 业的年产量。
Chapter 1
Questions:
? What is corrosion ？
腐蚀源于拉丁文“corrdere”，意即“损坏”、“腐烂”
Corrosion can be defined as the degradation of a material due to a reaction with its environment.
Bilingual Teaching
Demand of economic globalization.
China Ministry of Education “Bilingual Teaching Course Reform Plan” , 2001 To improve students’ learning and acquiring of make them competent for international communication in their specialty fields.
Materials Corrosion and Protection
1
Instructor:
Dr. Jing MA Depart. of Metallic Materials Engineering Office: A344 Material Building E-mail: majingt@
Uncontrolled corrosion may lead to disastrous consequences
Chapter 1
Questions:
? What is corrosion ？
腐蚀源于拉丁文“corrdere”，意即“损坏”、“腐烂”
Corrosion can be defined as the degradation of a material due to a reaction with its environment.
Bilingual Teaching
Demand of economic globalization.
China Ministry of Education “Bilingual Teaching Course Reform Plan” , 2001 To improve students’ learning and acquiring of make them competent for international communication in their specialty fields.
Materials Corrosion and Protection
1
Instructor:
Dr. Jing MA Depart. of Metallic Materials Engineering Office: A344 Material Building E-mail: majingt@
Uncontrolled corrosion may lead to disastrous consequences
腐蚀与防护PPT课件
18.07.2020
10
腐蚀电池的形成的几种情况
腐蚀电池的形成主要有以下几种情况： 微电池： 1、金属化学成分不均匀； 2、金属组织不均匀； 3、金属物理状态不均匀； 4、金属表面膜不完整； 5、土壤微结构的差异。 宏电池： 1、不同金属与同一电解质相接触（如管道本体金属与焊缝金属）； 2、同种金属接触不同的电解质溶液（如氧气浓差电池，氧的电极 平衡可写成1/2H2O+1/4O2+e→OH-，氧分压高的为阴极，氧分压低 的为阳极）； 3、不同金属接触不同的电解质。
18.07.2020
18
管道防腐蚀保护示意图
金属 + 土壤腐蚀源自18.07.202019
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
18.07.2020
20
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
阴极保护 针对有的缺陷涂层
18.07.2020
21
整流器 将交流电流转变成
脉动直流电流
18.07.2020
18.07.2020
3
第一章 腐蚀的概念
1.1 腐蚀现象 1.2 腐蚀概念 1.3 腐蚀类型 1.4 腐蚀电池形成的几种情况 1.5 腐蚀的检测
18.07.2020
4
管道腐蚀现象
18.07.2020
5
从生产到腐蚀：管道材料的循环
18.07.2020
6
金属从矿石中提炼出来时，需要提供很大的能量，使 其处于一个高能级状态。这些矿石是典型的金属氧化 物，如用来炼钢的赤铁矿（Fe2O3）。热力学的一个规 律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。因此， 多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量 状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物。金属转化 成低能量氧化物的过程就是腐蚀。
腐蚀与防护概论 第一章 高温腐蚀
物（MeO）的方向进行； • Po2氧分 < P分解，即△G > 0，则反应就朝着氧化
物分解的方向进行。
10
11
一些金属氧化物在1000℃时的△G0值
元素 Ni Co Fe Cr Si Ti Al
氧化物 NiO CoO FeO Cr2O3 SiO2 TiO Al2O3
lgP分解压 -10.3 -11.9 -14.7 -21.8 -28.0 -32.7 -34.7
氧化膜是否完整，决定因素是氧化物的体积 大于氧化掉的金属的体积，即V氧化物>V金属 。 这是形成完整氧化膜的必要条件，此即Pilingbedworth原理。
19
根据Piling-bedworth原理，可得到氧化膜完整 的判据，简称PBR比值。
若金属摩尔质量为m，密度为ρ，金属氧化物 摩尔质量为M，一个氧化物分子中有Z个金属 原子，其密度为D，那么：
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第四节 合金的氧化
一、合金氧化的特点 合金至少含有两个组元，存在两个以上可能氧化
的成分，因而氧化的行为和机理更加复杂，其特 殊性表现如下： 1、合金组元的选择性氧化 2、相的选择性氧化 3、内氧化 4、合金氧化膜的组成和结构可能有多种形式， 各种氧化物之间可能相互作用形成复合氧化物。
42
43
44
哈菲（Hauffe）通过实验总结出一个原子价规 律，它描述了合金元素对氧化膜晶格缺陷、电 子和离子导电性以及氧化速率的影响。
45
4、加入稀土元素，增加氧化膜与基体金 属表面的粘着力
例如，在Fe-Cr-Al电热合金中加入稀土元素Y、 La、Ce后，显著提高了合金的使用寿命。原因 可能是稀土原子半径较大，可堵塞氧化物中的空 穴并抑制金属的扩散。此外，稀土氧化物在反应 界面上的形成，加强了氧化膜与合金之间的粘着 力，起到了钉扎作用。
物分解的方向进行。
10
11
一些金属氧化物在1000℃时的△G0值
元素 Ni Co Fe Cr Si Ti Al
氧化物 NiO CoO FeO Cr2O3 SiO2 TiO Al2O3
lgP分解压 -10.3 -11.9 -14.7 -21.8 -28.0 -32.7 -34.7
氧化膜是否完整，决定因素是氧化物的体积 大于氧化掉的金属的体积，即V氧化物>V金属 。 这是形成完整氧化膜的必要条件，此即Pilingbedworth原理。
19
根据Piling-bedworth原理，可得到氧化膜完整 的判据，简称PBR比值。
若金属摩尔质量为m，密度为ρ，金属氧化物 摩尔质量为M，一个氧化物分子中有Z个金属 原子，其密度为D，那么：
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第四节 合金的氧化
一、合金氧化的特点 合金至少含有两个组元，存在两个以上可能氧化
的成分，因而氧化的行为和机理更加复杂，其特 殊性表现如下： 1、合金组元的选择性氧化 2、相的选择性氧化 3、内氧化 4、合金氧化膜的组成和结构可能有多种形式， 各种氧化物之间可能相互作用形成复合氧化物。
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哈菲（Hauffe）通过实验总结出一个原子价规 律，它描述了合金元素对氧化膜晶格缺陷、电 子和离子导电性以及氧化速率的影响。
45
4、加入稀土元素，增加氧化膜与基体金 属表面的粘着力
例如，在Fe-Cr-Al电热合金中加入稀土元素Y、 La、Ce后，显著提高了合金的使用寿命。原因 可能是稀土原子半径较大，可堵塞氧化物中的空 穴并抑制金属的扩散。此外，稀土氧化物在反应 界面上的形成，加强了氧化膜与合金之间的粘着 力，起到了钉扎作用。
腐蚀与防护概述PPT61页
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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腐蚀与防护概述
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 Байду номын сангаас是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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金属腐蚀试验与监测，张远声编著，四川理工学院 腐蚀电化学原理第二版. 曹楚南. 北京：化学工业出版
社, 2004.4 腐蚀破坏事故100例. 张远声. 北京：化学工业出版社
, 2000.1
国内主要专业杂志
中国腐蚀与防护学报 腐蚀与防护 腐蚀科学与防护技术 材料保护 表面技术 全面腐蚀控制 四川化工与腐蚀控制
失；产品污染，质量下降，设备效 率降低，能耗增加；钢材浪费等。
背景
• 据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大 约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀 损失约高于7000亿美元。世界各发达国家 每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其 国民生产总值3.5％～4.0％，超过每年各项 大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和 。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损 耗的金属约为1亿吨！所以研究金属腐蚀和 防护具有重要意义.
二、腐蚀
2.1 定义：金属材料和周围环境发生化学或电化学作 用而破坏。
出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀，而称为磨损或磨 耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随发生的，物 理损伤更是加速了腐蚀的进度。
三 个 基 本
腐蚀的对象 腐蚀的后果
要 素
腐蚀的性质
◆耐蚀性 指材料抵抗环境介质腐蚀的能力
◆腐蚀性 指环境介质腐蚀材料的强弱程度
而不可等闲视之。腐蚀造成的直接损失，如人员的伤亡、设备的破坏、装置的损毁 等造成直接的经济损失，大家是有目共睹的。但更为重要的是，腐蚀所造成的相关 间接损失也非常惊人。如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电，将导致大批的工厂的 巨大损失。桥梁、压力容器、锅炉、贮有剧毒、放射性物质的金属容器、贮存核废 料的金属容器等。腐蚀→停车停产→该厂经济损失→连锁反应→其他相关厂经济损 失→国内的经济损失→国际的经济损失→总的经济损失。
国外主要专业杂志
◆ Corrosion ◆ Material Performance
National Association of Corrosion Engineers NACE（美国腐蚀工程师协会） ◆ Corrosion Science ◆ British Corrosion Journal
蚀疲劳破坏，致使 123人丧生。
腐蚀程度和速度与腐蚀环境、作用时间、材质、结构、化学组成、 形状、表面状况、受力情况等密切相关。
2.3 腐蚀科学
腐蚀现象非常普遍，但却非常复杂。 由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科，涉及 化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金 学、生物学等多个学科，它也将随着这些学科的发展而不断发 展前进。近年来，腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取得 了长足的发展，创造出了巨大的经济效益和社会效益。
严重性：
愚 智 ✓ 1967年12月，美国俄亥俄大桥由于应力腐蚀和腐蚀疲劳
突然掉入河中，致使46人丧生。
者 者 ✓ 1982年9月一架日航DC-8喷气客机在我国上海降落时， 用 用 由于飞机刹车系统的高压气瓶发生应力腐蚀爆炸，致使刹 事 经 车失灵，飞机冲出跑道，致使数十人受伤。 验 故 故 验 1980年3月北海油田的亚历山大·基兰德号采油平台发生腐
在外形、色泽以及机械性能等方 面都发生一定的变化
一、 腐蚀的危害
1. 造成巨大的经济损失 2. 造成金属资源和能源的浪费 3. 造成设备的破坏事故 4. 阻碍新技术的失：防护技术费用、腐蚀破坏后的
维修、更换费用、劳务费用。
◆ 间接损失：腐蚀破坏造成停工、停产；物料流
③非线性：腐蚀的速度并非总是线性过程，会随外界 条件的变化而变化。
④自发性：腐蚀的发生完全是一个自发过程，就像水 向低处流一样。我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。从化学的角度
来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程。
⑤危害性和严重性：很大。
危害性：腐蚀会影响设备的使用寿命，严重的会危及设备安全及人身安全，因
儿歌: 锈了一枚铁钉，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，折了一 匹战马；折了一匹战马，损了一员大将；损了一员大将， 输了一场战役；输了一场战役，亡了一个帝国。
铁钉→帝国 From bad to worse！
据统计，全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的1/4，每年腐蚀的 金属超过1亿吨。在这类损失中，约有15％只需应用目前已有的防腐蚀技术 就可以避免。
（优选）腐蚀与防护第一章概论
教学方法
从源头上避免腐蚀
典型的腐蚀现象
采取措施减缓腐蚀 分析腐蚀问题
教学中各环节互相渗透、互相促进
参考书目
金属腐蚀理论及腐蚀控制. 龚敏，余祖孝，陈琳. 北京 ：化学工业出版社, 2009.1
材料腐蚀与防护概论. 何业东, 齐慧滨. 北京：机械工 业出版社, 2005.2
2.4 腐蚀的特性
①普遍性和广泛性：腐蚀无处不在。天上地下、陆上水下；金
属、非金属。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀；轮船、航空母舰的海水腐蚀。
②持续性：腐蚀无时不在。腐蚀的发生是一个持续、累积过程。有
可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。不是不爆，时候未到！腐蚀在我们身 边每时每刻悄悄地发生着，它吞噬着人们的劳动成果，改变了历史的原貌。 《悄悄进行的破坏——金属腐蚀》曹楚南院士的科普著作。
第一章 绪论
腐蚀事例（感性认识）
老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生 锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道 流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场 上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰 的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发 黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿 的坏烂、石头的风化等等。
◆腐蚀过程的本质
腐蚀
金属
金属化合物
冶炼
△G﹤0 自发过程
不可逆过程
2.2腐蚀环境
严格讲，所有环境都有一定的腐蚀性，所以周围介质 就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大，如在 无氧的盐酸中，铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀；在含氧 的盐酸中，铁和铜都会发生腐蚀，但是铁的腐蚀速度大 于铜的腐蚀速度。
苛刻的腐蚀环境：高温、高压、交流电场、低温、粉 尘、酸、碱、盐等。
社, 2004.4 腐蚀破坏事故100例. 张远声. 北京：化学工业出版社
, 2000.1
国内主要专业杂志
中国腐蚀与防护学报 腐蚀与防护 腐蚀科学与防护技术 材料保护 表面技术 全面腐蚀控制 四川化工与腐蚀控制
失；产品污染，质量下降，设备效 率降低，能耗增加；钢材浪费等。
背景
• 据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大 约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀 损失约高于7000亿美元。世界各发达国家 每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其 国民生产总值3.5％～4.0％，超过每年各项 大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和 。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损 耗的金属约为1亿吨！所以研究金属腐蚀和 防护具有重要意义.
二、腐蚀
2.1 定义：金属材料和周围环境发生化学或电化学作 用而破坏。
出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀，而称为磨损或磨 耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随发生的，物 理损伤更是加速了腐蚀的进度。
三 个 基 本
腐蚀的对象 腐蚀的后果
要 素
腐蚀的性质
◆耐蚀性 指材料抵抗环境介质腐蚀的能力
◆腐蚀性 指环境介质腐蚀材料的强弱程度
而不可等闲视之。腐蚀造成的直接损失，如人员的伤亡、设备的破坏、装置的损毁 等造成直接的经济损失，大家是有目共睹的。但更为重要的是，腐蚀所造成的相关 间接损失也非常惊人。如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电，将导致大批的工厂的 巨大损失。桥梁、压力容器、锅炉、贮有剧毒、放射性物质的金属容器、贮存核废 料的金属容器等。腐蚀→停车停产→该厂经济损失→连锁反应→其他相关厂经济损 失→国内的经济损失→国际的经济损失→总的经济损失。
国外主要专业杂志
◆ Corrosion ◆ Material Performance
National Association of Corrosion Engineers NACE（美国腐蚀工程师协会） ◆ Corrosion Science ◆ British Corrosion Journal
蚀疲劳破坏，致使 123人丧生。
腐蚀程度和速度与腐蚀环境、作用时间、材质、结构、化学组成、 形状、表面状况、受力情况等密切相关。
2.3 腐蚀科学
腐蚀现象非常普遍，但却非常复杂。 由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科，涉及 化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金 学、生物学等多个学科，它也将随着这些学科的发展而不断发 展前进。近年来，腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取得 了长足的发展，创造出了巨大的经济效益和社会效益。
严重性：
愚 智 ✓ 1967年12月，美国俄亥俄大桥由于应力腐蚀和腐蚀疲劳
突然掉入河中，致使46人丧生。
者 者 ✓ 1982年9月一架日航DC-8喷气客机在我国上海降落时， 用 用 由于飞机刹车系统的高压气瓶发生应力腐蚀爆炸，致使刹 事 经 车失灵，飞机冲出跑道，致使数十人受伤。 验 故 故 验 1980年3月北海油田的亚历山大·基兰德号采油平台发生腐
在外形、色泽以及机械性能等方 面都发生一定的变化
一、 腐蚀的危害
1. 造成巨大的经济损失 2. 造成金属资源和能源的浪费 3. 造成设备的破坏事故 4. 阻碍新技术的失：防护技术费用、腐蚀破坏后的
维修、更换费用、劳务费用。
◆ 间接损失：腐蚀破坏造成停工、停产；物料流
③非线性：腐蚀的速度并非总是线性过程，会随外界 条件的变化而变化。
④自发性：腐蚀的发生完全是一个自发过程，就像水 向低处流一样。我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。从化学的角度
来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程。
⑤危害性和严重性：很大。
危害性：腐蚀会影响设备的使用寿命，严重的会危及设备安全及人身安全，因
儿歌: 锈了一枚铁钉，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，折了一 匹战马；折了一匹战马，损了一员大将；损了一员大将， 输了一场战役；输了一场战役，亡了一个帝国。
铁钉→帝国 From bad to worse！
据统计，全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的1/4，每年腐蚀的 金属超过1亿吨。在这类损失中，约有15％只需应用目前已有的防腐蚀技术 就可以避免。
（优选）腐蚀与防护第一章概论
教学方法
从源头上避免腐蚀
典型的腐蚀现象
采取措施减缓腐蚀 分析腐蚀问题
教学中各环节互相渗透、互相促进
参考书目
金属腐蚀理论及腐蚀控制. 龚敏，余祖孝，陈琳. 北京 ：化学工业出版社, 2009.1
材料腐蚀与防护概论. 何业东, 齐慧滨. 北京：机械工 业出版社, 2005.2
2.4 腐蚀的特性
①普遍性和广泛性：腐蚀无处不在。天上地下、陆上水下；金
属、非金属。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀；轮船、航空母舰的海水腐蚀。
②持续性：腐蚀无时不在。腐蚀的发生是一个持续、累积过程。有
可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。不是不爆，时候未到！腐蚀在我们身 边每时每刻悄悄地发生着，它吞噬着人们的劳动成果，改变了历史的原貌。 《悄悄进行的破坏——金属腐蚀》曹楚南院士的科普著作。
第一章 绪论
腐蚀事例（感性认识）
老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生 锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道 流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场 上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰 的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发 黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿 的坏烂、石头的风化等等。
◆腐蚀过程的本质
腐蚀
金属
金属化合物
冶炼
△G﹤0 自发过程
不可逆过程
2.2腐蚀环境
严格讲，所有环境都有一定的腐蚀性，所以周围介质 就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大，如在 无氧的盐酸中，铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀；在含氧 的盐酸中，铁和铜都会发生腐蚀，但是铁的腐蚀速度大 于铜的腐蚀速度。
苛刻的腐蚀环境：高温、高压、交流电场、低温、粉 尘、酸、碱、盐等。