13材料设备腐蚀与防护.ppt
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材料腐蚀与防护ppt课件
在某些情况下，磨损了的零件是可以修复的，例如， 用快速笔刷电镀法可以修复已轻微磨损了的车轴。 腐蚀: 是金属材料或其制件在周围环境介质的作用下， 逐惭产生的损坏或变质现象----化学变化。 金属材料的锈蚀是最常见的腐蚀现象之一。在机器设备 的损坏中，腐蚀与磨损经常是“狼狈为奸”，同时进行。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
腐蚀与防护检测技术 ppt课件
磁力层析技术
磁力层析技术
磁力层析技术
磁力层析技术
应用磁力仪沿管道正上方采 集磁场异常数据。管体出现 磁异常即为应力集中区，对 应管体腐蚀缺陷。
磁力层析技术（MTM）
参数和特点：
检测速度：3 米/秒 检测深度：20 倍管径 检测精度：5％ 壁厚 管径范围：56 - 1420mm ➢以外检方式实现内检效果 ➢无需任何管道额外准备 ➢不受防腐层影响 ➢通过应力评估管道腐蚀缺陷
（4） 管体腐蚀损伤的检测方法
①腐蚀环境模拟：挂片模拟、防腐层材料老化试验 现场（挂片、实验短管）模拟 腐蚀速率（土壤线性极化）测量
②管内检测：漏磁、涡流、超声探伤；内窥、红外检测 ③地面检测：管地电位、电流测量、管体金属蚀失量评价
----- 间接检查
（5） 管道腐蚀检测评价流程（ECDA）
2.3 埋地管道检测设备的 基本原理与方法
2.3.4 工作原理–声发射法
2.3.4 声发射法–应用实例 储罐底板
2.3.5 工作原理– 导波技术 LRUT
长距离超声波是目前可用的扫描检测工具，提供与局 部厚度测量不同的检测方案。作为快速扫描方法提供粗略 检测结果指示进一步检测区域。 LRUT不提供对管道壁厚 直接测量，但能提供金属腐蚀的深度和环向范围的综合灵 敏度，也就是上轴向长度会附加到检测结果中。由于环向 波沿着管道壁传播，在环向截面的每一点都相互影响，该 技术对于截面的减少是敏感的。
管道腐蚀与防护管理的特点
➢ 管理过程的持续性和周期性 ➢ 检测手段的不完备性 ➢ 评价结果的不确定性
➢ 管理过程的工程特点
-济型
-- 计划性
➢ 多种技术的配合
管道腐蚀与防护管理的考虑因素
2. 埋地管道检测的 技术、仪器与方法
材料腐蚀与防护-第十二章-防腐设计PPT课件
腐蚀余量的大小，要根据具体情况而定。—般来说， 介质的腐蚀性越大，腐蚀余量也越大。对于管道和槽体， 由于所接触的往往是腐蚀性较强的介质，所以设计时壁 厚常为计算量的2倍。腐蚀余量一般局限于预计腐蚀率特 别高的结构部分，例如液-气交界区。
（2）局部腐蚀的强度设计
局部腐蚀类型较多．破坏形式相差较大。目前还很 难根据局部腐蚀的强度降低，采用强度公式对腐蚀余量 进行估算。
在选材的同时，应考虑行之有效的防护措施。适当的 防护如涂层保护、电化学保护及施加缓蚀剂等，不仅可以 降低选材标准．而且有利于延长材料的使用寿命。 （6）考虑材料的加工性能；
材料最后的选定还应考虑其加工焊接性能，加工后是 否可进行热处理，是否会降低耐蚀性。
12.2 防腐蚀结构设计
1） 合理的结构形式和表面状态
结构材料除具有一定的耐蚀性外一般还要具有必要的机械性能如强度硬度弹性塑性冲击韧性疲劳性能等物理性能如耐热导电导热光磁及密度比重等及工艺性能如机加工铸造焊接性能等
第十二章 防腐蚀设计
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要 的课题。通过正确运用已有的知识和经验，经过周密的 防腐蚀设计来减少和避免的损失。
·为避免高流速液体直接冲击容器壁，可在适当位置安装易 于拆卸的缓冲板或折流板．如图所示，还可以考虑采取加固 该处的容器壁的措施。
6） 防止环境诱发破裂
环境诱发破裂是由机械应力和腐蚀联合作用产生， 包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。防止这类破坏的措施旨在 消除奴应力〔或交变应力)或腐蚀环境，或者可能时使两 者一并消除。
• 对应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳，在材料的数据齐全的情况下， 可能作出合适可靠的设计。 例如：在有应力腐蚀断裂危险的场合，设计时应保 证构件所受拉应力不超过该结构材料在实际应用环境中的 应力腐蚀临界应力。在可能出现腐蚀疲劳的场合，应保证 可变载荷不超过构件疲劳极限。
材料腐蚀与防护
1、材料腐蚀是与环境有关的一种材料失效现象。
码头混凝土桩钢筋锈蚀储油罐底板腐蚀穿孔盐酸合成炉高温熔盐腐蚀◇材料腐蚀给国民经济带来巨大损失每年约占GDP的4因为腐蚀而损失腐蚀事故危及安全生产.轻者跑、冒、滴、漏重者机毁人亡。
举几个例子让同学们了解一下材料腐蚀事故如黄岛油库爆炸、东京地铁管线应力腐蚀燃气爆炸、重庆綦江桥钢索腐蚀、台湾彭糊大桥海砂垮塌等◇本课程涉及内容材料腐蚀材料腐蚀的控制----防腐蚀。
◇腐蚀概念的解释◇材料腐蚀研究方法腐蚀环境腐蚀过程----如电子转移、分子变化腐蚀形貌----如移位或原位手段观察腐蚀物性----如谱学方法分析物相组成或结构控制方法----腐蚀治理。
◇腐蚀与防护学科的演变2、材料腐蚀研究的意义◇材料腐蚀给国民经济带来巨大损失◇腐蚀事故危及安全生产◇为设备和工程提供正确的防护方法和选择材料◇经济合理使用宝贵资源和减少腐蚀对环境的危害。
3.材料腐蚀3.1金属材料的腐蚀酸、碱、盐和有机介质化学腐蚀湿腐蚀水溶液腐蚀水和氧电化学腐蚀金属腐蚀高温干腐蚀含硫气体介质含碳气体卤素含氮气体高温腐蚀熔融盐灰份液态金属3.2有机材料的腐蚀有机物老化高分子材料在加工、储存和使用过程中其物理和机械性能变坏最终失效。
物理因素—光、热、高能辐射、机械力外因化学因素—氧、臭氧、水、酸、碱影响因素生物因素—微生物内因化学分子结构、集聚态结构及配方3.3无机非金属材料受化学和机械作用引起失效的现象。
水泥、玻璃和陶瓷3、学习本课程目的◇掌握材料金属、有机高分子、无机非金属腐蚀基本规律◇了解材料与环境关系正确合理使用材料◇了解耐蚀材料学习防腐蚀基本原理和材料防护知识◇认知材料腐蚀学科。
4、腐蚀分类4.1按腐蚀环境在1.1中已列出4.2按腐蚀形态全面腐蚀、局部腐蚀电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀、应力作用腐蚀应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、高温腐蚀扫描P15图0-44.3按腐蚀机理化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生物腐蚀5、参考资料孙秋霞材料腐蚀与防护冶金工业出版社李美栓金属的高温腐蚀冶金工业出版社魏宝明金属腐蚀理论与应用化学工业出版社杨世伟材料腐蚀与防护哈尔滨工程大学出版社1、高温腐蚀分类高温腐蚀条件高温和介质高温与材料熔点和活度有关不同材料高温是变化的介质不同介质有不同高温腐蚀类型。
材料腐蚀与防护课件
氧化还原反应
金属与氧化剂直接发生化学反应 ，导致金属原子失去电子成为正 离子，氧化剂获得电子成为负离 子。
酸碱反应
金属与酸或碱发生中和反应，释 放氢离子或氢氧根离子，导致金 属溶解。
生物腐蚀机理
01
生物腐蚀是指微生物、藻类等生 物对材料造成的腐蚀。
02
生物腐蚀通常发生在潮湿环境， 如土壤、水体等，由于生物活动 产生的代谢产物对材料造成腐蚀 。
详细描述
腐蚀的本质是材料与环境中的介质发生化学或电化学反应，导致材料结构、性能 和外观发生变化。化学腐蚀是指材料与环境中的介质发生化学反应，生成新的物 质；电化学腐蚀则是材料与电解质溶液发生原电池反应，导致材料损失。
腐蚀的原理与过程
总结词
腐蚀的原理主要包括氧化还原反应和电化学反应。在氧化还原反应中，材料失去或获得 电子，与环境中的氧化剂或还原剂发生反应；在电化学反应中，材料作为原电池的一个
蚀性。
03
材料的耐腐蚀性能评价
耐蚀性能的测试方法
浸泡试验
将材料浸泡在腐蚀介质 中，观察其腐蚀速率和
程度。
盐雾试验
模拟海洋环境，通过盐 雾加速材料的腐蚀。
恒温恒湿试验
在恒定的温度和湿度条 件下，测试材料的耐腐
蚀性能。
电化学测试
利用电化学方法测量材 料的腐蚀电流和电位等
参数。
材料的耐蚀性等级评定
腐蚀等级标准
船舶海洋工程的腐蚀防护
总结词
船舶洋工程长期处于海洋环境中，面临严重的腐蚀问题。
详细描述
船舶和海洋工程结构的腐蚀不仅影响使用寿命，还可能引发安全事故。为了应对海洋腐蚀环境，通常 采用耐腐蚀的金属材料和涂层保护，同时对船体和海洋平台进行阴极保护，以减缓腐蚀速率。
过程装备腐蚀与防护全套课件
（三）电极电位：
➢平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中；
➢非平衡电极电位：金属浸入不含同种金属离子的溶液中 ➢ 气体电极的平衡电位：
氢电极
• 一种特殊的气体电极， 相当重要！ • 在电化学中用氢电极作为标准电极，即设定其电极电
势为零； • 其他电极与之相比较来确定其相对于标准氢电极的电
腐蚀极化图：
理论最大电流Imax， 腐蚀电位Ecorr
单一金属在电解质溶液中实测的极极化曲线： 混合电位
腐蚀极化图的应用：
1、判断腐蚀过程的控制因素 （1）
微电池： 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）
金属表面电化学不均一性的主要原因： 化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态
不均一；表面膜不完整
腐蚀电池实质是一个短路的 原电池
宏观腐蚀电池和微电池工作 原理完全相同
阳极过程、阴极过程和电流 流动三个环节缺一不可
腐蚀控制措施：补救性控制 预防性控制
3. 腐蚀的定义与分类
腐蚀
金属腐蚀
非金属腐蚀
机理
破坏 特征
腐蚀 环境
化电
学 腐
化 学 腐
蚀蚀
全 局 大土 面 部 气壤 腐 腐 腐腐 蚀 蚀 蚀蚀
电
熔
解
融
质
盐
溶
中
液
的
腐
腐
蚀
蚀
高 温 气 体 腐 蚀
应 疲 磨 小 晶缝 电其 力 劳 损 孔 间隙 偶 腐 腐 腐 腐 腐腐 腐 蚀 蚀 蚀 蚀 蚀蚀 蚀它
2002年 柯伟院士
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：
材料设备的腐蚀防护及保温PPT课件
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
（1）电化学腐蚀的原理 1）电化学腐蚀定义：金属在电解质介质中形成短路的原电池， 发生氧化所导致的腐蚀；腐蚀过程中有电流流动。
2）腐蚀原电池原理： 组成：阳极、阴极、导体介质。
电极电位较低的金属形成阳极， 阳极
极化类型（P53）：活化极化 浓差极化 电阻极化
总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用；是控制金属电化学腐 蚀速度的一个重要手段。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
（3）钝化 (P53)
钝化就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳 定的现象。钝化能千百倍地提高金属的耐蚀性能。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
电化学腐蚀是一种最普 遍的金属腐蚀现象！
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：二、金属的电化学腐蚀
主要内容：
（1）电化学腐蚀的原理 （2）极化现象
极化作用可以使金属腐蚀速度减缓 （3）去极化作用
氢去极化腐蚀 氧去极化腐蚀 去极化作用会加速金属的腐蚀 （4）金属的钝化 金属的钝化可提高金属的耐蚀性
防止：在生铁中加适量硅（5%—10%），形成SiO2提高 保护膜的保护性能，阻止氧气的渗入。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
2.1.2．腐蚀与防护基本原理
2.1.2.1. 金属的腐蚀：一、金属的化学腐蚀
（3）防止钢铁气体腐蚀的方法
合金化：加入元素Cr、Al、Si,形成有效的保护层。 改善介质：通过设法改善介质成分。 耐高温氧化的陶瓷覆盖层。
《腐蚀防护培训》课件
记录与报告
对监测数据进行记录和整理，生成腐蚀监测 报告，为后续的腐蚀防护提供依据。
05 腐蚀防护案例分析
某化工厂的腐蚀防护案例
案例概述
某化工厂在生产过程中面临严重的腐 蚀问题，导致设备损坏和生产中断。
腐蚀原因分析
该化工厂的腐蚀主要是由于化学物质 腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等多 种因素共同作用。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理，腐蚀可分为化学腐 蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。
腐蚀类型
01
02
03
04
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在整个金属表面 上进行的腐蚀，通常表现为金
属整体厚度的均匀减薄。
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式，通 常在金属表面形成小孔或坑洞
。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属表面存在 狭缝或夹缝的地方，通常是由 于液体或气体滞留引起的。
经过实施防护措施，该船舶的结构强度得 到了保持，航行安全风险得到了降低，同 时也延长了船舶的使用寿命。
06 结论与展望
腐蚀防护的未来发展方向
持续研发新型防腐材料
随着科技的发展，新型防腐材料将不断 涌现，为腐蚀防护提供更多选择。
绿色环保技术
发展无害或低害的防腐技术，减少对 环境的影响，实现可持续发展。
某船舶的腐蚀防护案例
案例概述
腐蚀原因分析
某船舶在长时间航行后出现了严重的腐蚀 问题，导致结构强度下降和航行安全风险 增加。
该船舶的腐蚀主要是由于海水中的腐蚀性 物质、船舶构造复杂和难以维护等因素所 致。
防护措施
效果评估
为解决腐蚀问题，该船舶采取了多种防护 措施，包括选用耐腐蚀材料、涂层保护、 牺牲阳极保护等。
腐蚀原因分析
该石油管道的腐蚀主要是由于土壤中的腐蚀性物质、管道材质的缺陷 以及管道防腐层老化等因素所致。
对监测数据进行记录和整理，生成腐蚀监测 报告，为后续的腐蚀防护提供依据。
05 腐蚀防护案例分析
某化工厂的腐蚀防护案例
案例概述
某化工厂在生产过程中面临严重的腐 蚀问题，导致设备损坏和生产中断。
腐蚀原因分析
该化工厂的腐蚀主要是由于化学物质 腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等多 种因素共同作用。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理，腐蚀可分为化学腐 蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。
腐蚀类型
01
02
03
04
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在整个金属表面 上进行的腐蚀，通常表现为金
属整体厚度的均匀减薄。
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式，通 常在金属表面形成小孔或坑洞
。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属表面存在 狭缝或夹缝的地方，通常是由 于液体或气体滞留引起的。
经过实施防护措施，该船舶的结构强度得 到了保持，航行安全风险得到了降低，同 时也延长了船舶的使用寿命。
06 结论与展望
腐蚀防护的未来发展方向
持续研发新型防腐材料
随着科技的发展，新型防腐材料将不断 涌现，为腐蚀防护提供更多选择。
绿色环保技术
发展无害或低害的防腐技术，减少对 环境的影响，实现可持续发展。
某船舶的腐蚀防护案例
案例概述
腐蚀原因分析
某船舶在长时间航行后出现了严重的腐蚀 问题，导致结构强度下降和航行安全风险 增加。
该船舶的腐蚀主要是由于海水中的腐蚀性 物质、船舶构造复杂和难以维护等因素所 致。
防护措施
效果评估
为解决腐蚀问题，该船舶采取了多种防护 措施，包括选用耐腐蚀材料、涂层保护、 牺牲阳极保护等。
腐蚀原因分析
该石油管道的腐蚀主要是由于土壤中的腐蚀性物质、管道材质的缺陷 以及管道防腐层老化等因素所致。
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腐蚀体系中，阳极的去极化不易发生，而 常会发生阴极的去极化作用。
电化学腐蚀的阴极过程是溶液中各种氧化
剂（去极化剂）在腐蚀电池阴极上被还 原的过程，也称阴极去极化作用。
4、金属的钝化
定义：金属与介质作用后，失去化学活性，
使金属更稳定的现象
钝化剂：使金属发生钝化的物质
HNO3，NO3-， O2，重铬酸钾、 高锰酸钾氧化剂等
钝化机理：成相膜理论、吸附理论
总之，金属的钝化可提高金属的耐蚀性
去极化作用
去除极化会促进阳极和阴极过程进行，
即去极化会加速腐蚀进行。
F3C eH 2 3F eC4H
防止氢蚀的方法：
降低钢中含碳量，减少脱碳过程； 加入铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物
高温氧化
在200-300 ℃时，钢铁表面形 成氧化膜，温度升高，氧化 膜厚度增加。
温度＜570 ℃
形致成密的，氧使化氧膜化（速度Fe降2O低3 ，；Fe3O4）
温度＞ 570 ℃，
1
Fe C O 3 Fe CO
3
22
Fe C CO 3 Fe 2 CO
3
2
Fe C H O 3 Fe CO H
3
2
2
Fe C H 3 Fe CH
2
2
4
防止脱碳的措施：
增加气体介质中CO， CH4的含量；
钢中加入合金元素铝、 钨。
氢蚀
氢蚀：
温度＞200～300℃，压力＞30.4MPa时，氢气使 钢产生剧烈脆化的现象。
由于金属表面电极电位不同，金属在电解质溶液中形成 腐蚀原电池；
腐蚀原电池包括四个过程——
阳极反应、阴极反应、电子流动、离子传递
如果阻止电化学反应中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。
腐蚀原电池示意图
金属产生原电池的可能性
基体与杂质中金属的电极电位不同；
铁、铝、锌电极电位＜金、银、铜、铅、汞
组织结构不同；
铁素体电极电位＜渗碳体
物理状态不均匀，如受力不同；
高应力区电极电位＜低应力区； 温度高的部位电极电位＜温度低的部位
表面氧化膜不完整；
无保护膜区域电极电位＜有保护膜区域
电极电位较低的金属形成阳极
不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流 向电极电位较高的阴极
电极电位较高的金属形成阴极
指原电池由于电流通过，使阴极和 阳极电位偏离起始电位值 产生过电位的现象。
极化的结果：
极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位 差减小
导致金属腐蚀速度降低。
极化类型：活化极化
浓差极化 电阻极化 总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用； 是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。
阳极活化极化
是电子的传导过程快于阳极表面的电化学反应 过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从 而使电位向正方向移动。
浓差极化：
在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极 反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度 又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液 的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓 度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化.
极化作用可以使金属腐蚀速度减缓
3、去极化作用
氢去极化腐蚀 氧去极化腐蚀 去极化作用会加速金属的腐蚀
4、金属的钝化
金属的钝化可提高金属的耐蚀性
1、电化学腐蚀原理
1）电化学腐蚀定义：
金属在电解质中发生氧化还原反应后，产生腐蚀现象
2）腐蚀原电池原理：
腐蚀原电池构成示意图
组成：阳极、阴极、导体介质
水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨 损、断线、锈蚀，导致事故。
如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂， 直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。
2.影响因素
镀锌钢管的腐蚀
腐蚀的影响因素
化学因素
环境的pH 溶解盐
Cl，SO4
溶解气体
CO2促进腐蚀 O2， H2S,Cl2促进酸性侵蚀。
氧化膜的作用——
金属氧化后在表面形成一层氧化物固相膜，保护金 属防止继续氧化。
氧化膜厚度与温度有关（见表2.1）
温度越高，氧化膜越厚
保护性氧化膜的条件——
1）金属表面的氧化膜致密完整， 2）氧化膜具有一定强度和塑性； 3）氧化膜稳定，不易脱落。
高温氧化的危害
2、钢铁的气体腐蚀
气因素
温度 水的流速
高流速促进磨损腐蚀
材料的表面状况
二、金属腐蚀原理
（一）金属的化学腐蚀
1、金属氧化
2、钢铁的气体腐蚀
（二）金属的电化学腐蚀
1、电化学腐蚀原理 2、极化现象 3、去极化作用 4、金属的钝化
1、金属氧化
氧化条件——
在一定温度下，金属氧化物的分解压＜氧气的分压 （0.022MPa）时，金属可能被空气中氧气氧化。
材料设备的腐蚀防护与保 温
§2－1材料设备的腐蚀 §2－2材料设备腐蚀防护技术 §2－3设备的保温
§2－1材料设备的腐蚀
一、腐蚀的危害及影响因素 二、金属腐蚀原理
三、金属的腐蚀破坏形态 四、非金属材料的腐蚀
一、腐蚀的危害及影响因素
1.腐蚀现象及危害
设备和管材的结垢与腐蚀导致设备和管道的报 废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水 质下降。
1）脱碳
2）氢蚀
3）铸铁肿胀
预防方法
1）合金化
加入合金元素铬、铝、硅可 以抗氧化；
2）改善介质 3）保护性覆盖
表面喷涂 表面渗镀
脱碳
脱碳现象：
脱碳作用的危害：
钢中的渗碳体Fe3C与O2、 H2、CO2和水反应，使 渗碳体减少的现象。
渗碳体减少会降低材料 表层硬度和强度，使综 合力学性能下降；降低 材料的使用寿命。
氧化膜内形成疏松的FeO，表 面产生易脱落的疏松氧化皮。
铸铁肿胀
铸铁肿胀
是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，
发生氧化作用，产生氧化物使铸铁肿胀，强度
降低。
防止方法：
在铸铁中加入5%--10%Si，形成SiO2保护膜，阻 止氧气的渗入。
（二）金属的电化学腐蚀
1、电化学腐蚀原理 2、极化现象
1、电化学腐蚀原理
3）E-pH图——
表示金属与水的电化学反应和 化学反应平衡关系图
可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、 腐蚀产物、防腐的途径
采用阴极保护，将EFe降至非腐蚀区 采用阳极保护，将EFe升至钝化区 在溶液中加阳极型缓蚀剂
调节溶液pH值为8－13，进入钝化区
2、极化现象
定义：
电化学腐蚀的阴极过程是溶液中各种氧化
剂（去极化剂）在腐蚀电池阴极上被还 原的过程，也称阴极去极化作用。
4、金属的钝化
定义：金属与介质作用后，失去化学活性，
使金属更稳定的现象
钝化剂：使金属发生钝化的物质
HNO3，NO3-， O2，重铬酸钾、 高锰酸钾氧化剂等
钝化机理：成相膜理论、吸附理论
总之，金属的钝化可提高金属的耐蚀性
去极化作用
去除极化会促进阳极和阴极过程进行，
即去极化会加速腐蚀进行。
F3C eH 2 3F eC4H
防止氢蚀的方法：
降低钢中含碳量，减少脱碳过程； 加入铬、钛等合金元素形成稳定的碳化物
高温氧化
在200-300 ℃时，钢铁表面形 成氧化膜，温度升高，氧化 膜厚度增加。
温度＜570 ℃
形致成密的，氧使化氧膜化（速度Fe降2O低3 ，；Fe3O4）
温度＞ 570 ℃，
1
Fe C O 3 Fe CO
3
22
Fe C CO 3 Fe 2 CO
3
2
Fe C H O 3 Fe CO H
3
2
2
Fe C H 3 Fe CH
2
2
4
防止脱碳的措施：
增加气体介质中CO， CH4的含量；
钢中加入合金元素铝、 钨。
氢蚀
氢蚀：
温度＞200～300℃，压力＞30.4MPa时，氢气使 钢产生剧烈脆化的现象。
由于金属表面电极电位不同，金属在电解质溶液中形成 腐蚀原电池；
腐蚀原电池包括四个过程——
阳极反应、阴极反应、电子流动、离子传递
如果阻止电化学反应中的某一个环节，可阻止腐蚀的进行。
腐蚀原电池示意图
金属产生原电池的可能性
基体与杂质中金属的电极电位不同；
铁、铝、锌电极电位＜金、银、铜、铅、汞
组织结构不同；
铁素体电极电位＜渗碳体
物理状态不均匀，如受力不同；
高应力区电极电位＜低应力区； 温度高的部位电极电位＜温度低的部位
表面氧化膜不完整；
无保护膜区域电极电位＜有保护膜区域
电极电位较低的金属形成阳极
不断溶解，产生腐蚀，阳极上多余的电子由金属内部流 向电极电位较高的阴极
电极电位较高的金属形成阴极
指原电池由于电流通过，使阴极和 阳极电位偏离起始电位值 产生过电位的现象。
极化的结果：
极化使阳极电位升高，使阴极电位下降，使两电极的电位 差减小
导致金属腐蚀速度降低。
极化类型：活化极化
浓差极化 电阻极化 总之，产生极化作用具有防止腐蚀作用； 是控制金属电化学腐蚀速度的一个重要因素。
阳极活化极化
是电子的传导过程快于阳极表面的电化学反应 过程，从而使得电极上出现过剩的正电荷，从 而使电位向正方向移动。
浓差极化：
在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极 反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度 又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液 的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓 度差别引起的电极电势的改变称为浓差极化.
极化作用可以使金属腐蚀速度减缓
3、去极化作用
氢去极化腐蚀 氧去极化腐蚀 去极化作用会加速金属的腐蚀
4、金属的钝化
金属的钝化可提高金属的耐蚀性
1、电化学腐蚀原理
1）电化学腐蚀定义：
金属在电解质中发生氧化还原反应后，产生腐蚀现象
2）腐蚀原电池原理：
腐蚀原电池构成示意图
组成：阳极、阴极、导体介质
水工程中大型设备采用钢丝绳或拉链会产生磨 损、断线、锈蚀，导致事故。
如，沉淀池中的刮泥机上的钢丝绳腐蚀断裂， 直接影响排泥效果，导致沉淀池出水恶化。
2.影响因素
镀锌钢管的腐蚀
腐蚀的影响因素
化学因素
环境的pH 溶解盐
Cl，SO4
溶解气体
CO2促进腐蚀 O2， H2S,Cl2促进酸性侵蚀。
氧化膜的作用——
金属氧化后在表面形成一层氧化物固相膜，保护金 属防止继续氧化。
氧化膜厚度与温度有关（见表2.1）
温度越高，氧化膜越厚
保护性氧化膜的条件——
1）金属表面的氧化膜致密完整， 2）氧化膜具有一定强度和塑性； 3）氧化膜稳定，不易脱落。
高温氧化的危害
2、钢铁的气体腐蚀
气因素
温度 水的流速
高流速促进磨损腐蚀
材料的表面状况
二、金属腐蚀原理
（一）金属的化学腐蚀
1、金属氧化
2、钢铁的气体腐蚀
（二）金属的电化学腐蚀
1、电化学腐蚀原理 2、极化现象 3、去极化作用 4、金属的钝化
1、金属氧化
氧化条件——
在一定温度下，金属氧化物的分解压＜氧气的分压 （0.022MPa）时，金属可能被空气中氧气氧化。
材料设备的腐蚀防护与保 温
§2－1材料设备的腐蚀 §2－2材料设备腐蚀防护技术 §2－3设备的保温
§2－1材料设备的腐蚀
一、腐蚀的危害及影响因素 二、金属腐蚀原理
三、金属的腐蚀破坏形态 四、非金属材料的腐蚀
一、腐蚀的危害及影响因素
1.腐蚀现象及危害
设备和管材的结垢与腐蚀导致设备和管道的报 废；维护费用增加；腐蚀产物进入水中，使水 质下降。
1）脱碳
2）氢蚀
3）铸铁肿胀
预防方法
1）合金化
加入合金元素铬、铝、硅可 以抗氧化；
2）改善介质 3）保护性覆盖
表面喷涂 表面渗镀
脱碳
脱碳现象：
脱碳作用的危害：
钢中的渗碳体Fe3C与O2、 H2、CO2和水反应，使 渗碳体减少的现象。
渗碳体减少会降低材料 表层硬度和强度，使综 合力学性能下降；降低 材料的使用寿命。
氧化膜内形成疏松的FeO，表 面产生易脱落的疏松氧化皮。
铸铁肿胀
铸铁肿胀
是一种晶间气体腐蚀现象。气体渗入铸铁内部，
发生氧化作用，产生氧化物使铸铁肿胀，强度
降低。
防止方法：
在铸铁中加入5%--10%Si，形成SiO2保护膜，阻 止氧气的渗入。
（二）金属的电化学腐蚀
1、电化学腐蚀原理 2、极化现象
1、电化学腐蚀原理
3）E-pH图——
表示金属与水的电化学反应和 化学反应平衡关系图
可判断金属在溶液中的腐蚀倾向、 腐蚀产物、防腐的途径
采用阴极保护，将EFe降至非腐蚀区 采用阳极保护，将EFe升至钝化区 在溶液中加阳极型缓蚀剂
调节溶液pH值为8－13，进入钝化区
2、极化现象
定义：