腐蚀与防护1
第1章-腐蚀与防护-绪论
损失可能减少的部分 （%） — — 15 — — 23
美国
英国 德国 瑞典 意大利 前苏联 日本 印度 中国
25
20 30
—
— — 40 —
1.2 腐蚀的危害与腐蚀控制的重要性
1.2.1 腐蚀的危害 1.2.1.3 间接经济损失
间接损失难以估计，一般包括如下几个方面： ① 停工，例如炼油厂更换一根腐蚀了的钢管可能只需数百美 元，但当由此造成的停工一小时，产值可能损失10000美元。 再如电站锅炉管因腐蚀而爆炸，造成电厂停电，由此导致其 供电范围内的工厂全部停电，其损失会是十分惊人的。 ② 降低产品效率，如腐蚀产物影响管路畅通，降低设备和管 道的换热效率及输送容量等。 ③ 产品的污染，如罐头或饮料因容器器壁腐蚀造成污染而报 废。
直接损失 825亿美元 1680亿美元 2000亿美元 3000亿美元 2757亿美元 100亿英镑 450亿德国马克 350亿瑞士克郎 480000亿里拉 67亿美元 92亿美元 52580亿日元 400亿印度卢比 2288亿人民币
占国民生产总值， % 4.9 — 4.2 4.2 3.5 3.5 3.0 — 6.0 2 1.8 1.02 — 2.4
腐蚀的危害
2～5%GDP！
• 腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有的行业，包括冶 金、化工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、 信息、农业、食品、医药、海洋开发、基础设施等。 • 能源和材料的损失 • 设备的失效，物料污染 • 工艺流程的中断 • 泄漏（跑、冒、滴、漏）、爆炸、伤亡 • 环境污染 • 高新技术产业发展的限制性因素
NH
3
H2
Cl2
N2
HCl,HF
SO2 CO2 CO N 2 O NO2 其它
高中化学第4章第三节金属的腐蚀与防护新人教版选择性必修1
重难突破•能力素养全提升
探究角度金属的防护 例题(2024·福建福州六校联考)下列铁制品防护的装置或方法中,不正确的 是( )
A.外加电流
B.牺牲阳极
C.表面镀铜
D.表面刷油漆
答案 A 解析 外加电源的阴极保护法,被保护金属钢制管桩应与电源负极相连,A错 误。
[对点训练] 下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中,正确的是( B )
在空气中,Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3失去部分水生
成
Fe2O3·xH2O
,它是铁锈的主要成分。
(3)实验探究(实验4-3)
Hale Waihona Puke 实验操作实验现象实验解释
导管中 液面上升
装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电 池,铁钉发生 吸氧 腐蚀
①试管中产生气泡 的速率 快
Zn与CuSO4反应生成Cu,Zn、Cu和稀 盐酸构成 原电池 ,形成
书写钢铁腐蚀的电极反应及总反应;能根据电化 流法)。
学原理选择并设计金属防护的措施,发展证据推 两种原理:钢铁发生析氢
理与模型认知核心素养。
腐蚀和吸氧腐蚀的原理。
知识点一 金属的腐蚀
基础落实•必备知识全过关
1.金属的腐蚀
(1)金属的腐蚀
常常是自发进行的
金属的腐蚀是金属或合金与周围的 气体 或 液体 发生_氧__化__还__原__
12345
4.(2024·福建福州八县市联考)北京冬奥会火种灯的外形设计灵感来自西 汉的“长信宫灯”。下列说法正确的是( D ) A.青铜的熔点大于纯铜 B.铜锈的主要成分是Cu(OH)2 C.鎏金层破损后,金作负极可以 继续保护破损处的铜,此法称为 牺牲阳极法 D.铝合金表面氧化物薄膜可保护内部金属不被腐蚀
腐蚀与防护概论 第一章 高温腐蚀
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：
37
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。
金属材料的海洋腐蚀与防护(第1章)海洋环境与金属材料腐蚀
第二节 海洋腐蚀环境
第二节 海洋腐蚀环境
五、海水泥土区 • 是指海水全浸区以下部分，主要由海底沉
积物构成。 • 近年来由于海底石油开发，海底管线铺设，
人们开始重视海泥区金属的腐蚀与防护研究。
第二节 海洋腐蚀环境
• 海底泥土区含盐度高，电阻率低，海底泥 浆是一种良好的电解质，对金属的腐蚀性 比陆地土壤高。
发生在加里曼丹岛的西北部海域。在夏季风时 期，正好与冬季风相反。
第三节 中国沿海环境特征
四、雾 • 渤海：主要出现在春夏季，秋冬季基本无雾。 • 黄海：近海多雾区之一。 • 东海：海雾日数比黄海少，且分布于西部和
西北部。 • 南海：影响南海的雾主要是平流雾和锋面雾，
二者可以混合出现。
第三节 中国沿海环境特征
第二节 海洋腐蚀环境
• 海洋大气环境的腐蚀性，随温度的升高而 加强。热带的腐蚀性最强，温带次之，南 北极最弱。
第二节 海洋腐蚀环境
• 该区虽然是腐蚀速度最低的区，但整个使 用期间的维修费用是最贵的。用于结构这 个部分的防腐只能用涂层的方法。
第二节 海洋腐蚀环境
• 海洋大气区的腐蚀受到多种因素的影响。 1、水分的影响
第二节 海洋腐蚀环境
• 海水含盐量一般在3%左右，是天然的强电 解质。大多数常用的金属结构材料受海水 或海洋大气的腐蚀，并且材料的耐腐蚀性 能随暴露条件的不同而发生很大的变化。
• 通常将海洋腐蚀环境分为五个区带： 海洋 大气区、海洋飞溅区、海水潮差区、海水 全浸区以及海底泥土区。
第二节 海洋腐蚀环境
五、寒潮 • 蒙古高原和西伯利亚东部是我国冬半年冷
空气形成的源地，由于受寒潮的影响，渤 海和黄海北部每年冬季都结冰。除固定结 冰区以外，还有大量的浮冰。
过程装备腐蚀与防护一PPT课件
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1.1 金属电化学腐蚀原理
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腐蚀的定义与分类
(1)按腐蚀的反应历程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀： ➢ 化学腐蚀-金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。该过程是一种纯
氧化和还原的化学过程，反应过程中无电流形成。例如铅在四氯化碳，镁或 钛在甲醇中的腐蚀； ➢ 电化学腐蚀-金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，电化学反应过 程中有电流产生，服从电化学动力学规律。例如金属在大气、海水、工业用 水、各种酸碱盐溶液中的腐蚀等。
v1O ne v2R
(1-3)
EO/R
EO O/R
0.059 n
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lg
O R
1.1 金属电化学腐蚀原理
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1.1 金属电化学腐蚀原理
例子：计算Zn2+离子浓度为0.001mol·L-1时锌电极的电极电位(298K)。 解：根据金属电动序表可知
当[Zn2+]=0.001mol·L-1时，从(1-3)式可计算锌电极的电极电位为
化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应 点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
第14页/共90页
Zn
1 2
O2
ZnO
1.1 金属电化学腐蚀原理
电 化 学 腐 蚀 (Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在 两个同时进行却相互独立的氧化还原 过程，即阳极反应(anode reaction) 和阴极反应(cathode reaction)。例 如锌在含氧Zn中性12 O水2 溶 H液2O中的Zn腐(O蚀H)：2
典型炼油及石化装置的腐蚀与防护1
常减压蒸馏装置是将原油分馏成汽油、煤油、柴 油、蜡油、渣油等组分的加工装置，该装置的运行 状况直接影响着整个炼油厂的正常生产。
原油→换热器→产品或回流油换热→注入洗涤水 和破乳剂→另一换热器组换热→常压加热炉。
有些装置有初馏塔或蒸发塔→闪蒸出部分轻组分 →常压炉→常压分馏塔。
在此塔中将原油分馏成汽油、煤油、柴油，有时 还有部分蜡油及常压重油等组分。
一、介质的腐蚀特性 原油是一种极复杂的多组分的混合物，其主要
的化合物是各种烃类和少量的非烃类。原油中主要 的烃类是烷烃、环烷烃和芳香烃三种烃类，含硫、 含氧和含氮化合物通称为非烃类化合物，常以胶状 和沥青状物质的形态存在于原油中。
水的严重电化学腐蚀； 催化吸收稳定系统的硫化氢-水的低温硫化氢应力
腐蚀开裂； 冷却设备受水的电化学腐蚀以及油罐的罐底水垫
腐蚀等等。 如果常减压装置中没有水分存在，单纯的氯化氢
及硫化氢气体所造成的化学腐蚀是极轻微的。
二、主要腐蚀形式 总体上将腐蚀环境分为低温型和高温型两大类。
所谓低温型腐蚀环境，在炼油厂通常是指温度低 于～230℃且有液体水存在的部位，而高温型则是 指腐蚀环境温度在240~ 500℃的部位。
由于HCl是挥发性的酸，常造成常减压装置塔顶 部、冷凝冷却器、空冷器及塔顶管线的严重腐蚀。如 常压塔顶碳钢空冷器的最大腐蚀穿孔速度可达 5·5mm／a，用不了半年就需更换。管壳式冷凝器的 管束腐蚀穿孔高达1 5mm／a的，两个月要堵漏。
2．含硫化合物 原油中的总含硫量与腐蚀性能之间并无精确的关
系，就腐蚀而言，原油中硫化物的腐蚀类型比原油 总含硫量更为重要。
三、典型设备防腐方法分析 1．常压塔的防护
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀与防护是关于金属材料在电解质溶液中遭受腐蚀的一门学科。
电化学腐蚀是指金属在电解质中发生氧化或还原反应，从而造成金属表面的损坏。
在现实生活和工业生产中，电化学腐蚀是一个严重的问题，会导致设备的损坏、金属结构的衰退以及经济损失。
因此，了解电化学腐蚀的机理以及相应的防护措施显得尤为重要。
电化学腐蚀的机理主要涉及三个基本要素：金属、电解质和电流。
当金属与电解质接触并通电时，金属表面会发生氧化或还原反应。
这些反应产生的电流会通过电解质传递，导致金属表面的原子或离子发生变化，从而引起腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，有两个重要的反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是指金属表面的原子或离子失去电子并进入电解质中，从而形成阳极溶解。
阴极反应则是指电解质中的氧气或水接受电子并与金属表面的离子结合，从而形成阴极还原。
这两个反应共同作用，加速了金属的腐蚀过程。
为了防止电化学腐蚀，人们采取了各种防护措施。
其中最常见的方法是使用保护涂层。
保护涂层可以阻隔金属与电解质的直接接触，减少氧气和水分子进入金属表面的机会，从而降低了腐蚀的速度。
常见的保护涂层材料包括有机涂料、无机涂料和金属涂层。
有机涂料一般用于室温下的腐蚀防护，而无机涂料和金属涂层则适用于高温和腐蚀性环境下的防护。
除了保护涂层，还有其他的防护方法可以应用于电化学腐蚀。
例如，可以通过电化学方法来保护金属。
电化学保护是利用外加电流来抵消电化学腐蚀反应，从而保护金属不受腐蚀。
这种方法常常用于防护埋地管道和水下设备。
另外，还可以采用合金化、电镀和阳极保护等方法来提高金属的抗腐蚀性能。
还需要注意一些因素来预防电化学腐蚀。
例如，要控制电解质的浓度和温度，避免过高的浓度和温度加速腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护是一个重要的学科，关乎到工业生产和设备的正常运行。
了解电化学腐蚀的机理和防护措施对于保护金属材料的完整性和延长使用寿命至关重要。
通过合理的防护措施和预防措施，可以有效地减少电化学腐蚀的发生，降低经济损失。
金属腐蚀与防护课后习题答案 (1)
腐蚀与防护试题1化学腐蚀的概念、及特点答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。
是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。
在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。
归纳化学腐蚀的特点在不电离、不导电的介质环境下反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应腐蚀速度与程度与外界电位变化无关2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？答案：氧化膜保护作用条件：①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。
PB原理的数学表示：反应的金属体积：V M = m/? m-摩尔质量氧化物的体积： V MO = m'/ ? '用? = V MO/ V M = m' ? /（ m ? ' ）当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件部分金属的?值氧化物?氧化物?氧化物?MoO3 WO3 V2O5Nb2O5 Sb2O5 Bi2O5Cr2O3 TiO2 MnOFeO Cu2O ZnOAg2O NiO PbO2SnO2 Al2O3 CdOMgO CaOMoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。
Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。
这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。
MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。
腐蚀与防护习题
腐蚀与防护习题第一章绪论1．根据你对腐蚀的理解、给材料腐蚀下一个你认为比较完善的定义。
2．简述研究金属腐蚀的主要目的和内容。
3．为什么有人把金属的高温氧化归为电化学腐蚀？4．腐蚀控制的主要方法有哪些?控制腐蚀有何意义?腐蚀可否根除? 5．腐蚀学科的发展可以划分为几个主要阶段?各阶段有何特点?6．腐蚀的分类方法有哪些?为什么要从多种角度对腐蚀进行分类?按腐蚀形态可将腐蚀分为哪些类型?7．化学腐蚀和电化学府蚀有何区别?8．试评述重量法、深度法和电流密度表征法用于腐蚀速率大小表示时的特点及适用条件。
为何这些方法不能评定局部腐蚀?局部腐蚀应该如何评定才合理?对于腐蚀速率随时间改变的均匀腐蚀情况，怎样评定腐蚀程度更为科学?请给出你认为合理的方案。
9．通过理论推导，试铜在充空气的中性水溶液中的腐蚀产物为二价铜离子，阳极腐蚀电流密度icorr=10-2A／m3。
请分别计算出以重量法和深度法表示的铜的腐蚀速率大小，并指出铜在该环境中的腐蚀等级和耐蚀情况。
第二章电化学腐蚀的基本原理1．电极电位是如何产生的?能否测量电极电位的绝对值? 2．电极体系分为几种类型?它们各有什么特点?3．化学位和电化学位有什么不同?电化学位由几个部分组成? 5．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向? 6．如何使用电极电位判断金属腐蚀的倾向? 7．什么是腐蚀电池?腐蚀电池有几种类型?8．何谓腐蚀电池?腐蚀电池和原电池有无本质区别?原因何在?9．腐蚀电池由几个部分组成?其基本过程是什么?二次反应产物对金属腐蚀有何影响?10．腐蚀电池分类的根据是什么?它可分为几大类?11．什么是异金属接触电池、浓差电池和温差电池?举例说明这三类腐蚀电池的作用？何谓标准电极电位?试指出标准电位序和电偶序的区别。
12．含有杂质的锌片在稀H2SO4中的腐蚀是电化学腐蚀，是由于锌片中的杂质形成的微电池引起的，这种说法正确吗?为什么? 13．什么是电位-pH图?举例说明它的用途及局限性。
腐蚀与防护课件林玉珍版ppt1
联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
25
金属（电化学）腐蚀的分类
1.自然环境腐蚀 （1）大气腐蚀 －最普通的腐蚀 （2）土壤腐蚀 －最复杂的腐蚀 （3）水环境（淡水和海水）腐蚀 －最苛刻的腐蚀 （4）微生物腐蚀－无处不在
按照腐蚀 环境划分
2.工业环境腐蚀 （1）在酸性溶液中的腐蚀； （2）在碱性溶液中的腐蚀； （3）在盐类溶液中的腐蚀； （4）在工业水中的腐蚀； （5）在熔盐中的腐蚀； （6）在液态金属中的腐蚀（物理溶解腐蚀）
苏联科学家弗鲁姆金及阿基莫夫分别从金属溶解的电化学历程与金属组织结构和腐蚀的关系方面提出了许多新的见解进一步发展与充实了腐蚀科学的基本理论随着现代工业的迅速发展使原来大量使用着的高强度钢和高强度合金构件不断地出现严重的腐蚀问题从而促使许多新的相关学科如现代电化学固体物理学材料科学工程学以至于微生物学等的学者们对腐蚀问题进行综合研究并形成了许多边缘腐蚀学科分支如腐蚀电化学腐蚀金属学腐蚀工程力学生物腐蚀学和防护系统工程等
30
质量指标(Quality Index)
单位时间内单位表面腐蚀金属的质量表示腐蚀速度，称为金属腐蚀的质 量指标。 1、失质法：当腐蚀产物易被清除时表示为
m0 m1 V St
• • • • •
V－失质指标（g/m2· h） m0－试样腐蚀前金属的质量（g） m1－试样发生腐蚀且清除腐蚀产物后金属的质量（g） S－试样表面积（m2） t－腐蚀时间（h）
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腐蚀防护的基本途径
（4）采用电化学保护（电保护）： 对于金属的电化学腐蚀可通过阴极极化降低氧化反应速度， 或通过实现阳极钝化来以达到防腐目的； （5）正确选材和合理设计： 为了防止腐蚀发生，必须重视正确选材和合理设计，设计时 做到材料匹配和结构合理、结构间连接应尽可能防止缝隙产 生等； (6) 腐蚀与防护的管理与教育: 主观上重视。加强对腐蚀与防护的管理，提高各类人员对腐 蚀与防护的重视，需要建立相应的教育体制，广泛开展腐蚀 与防护的教育工作，提高腐蚀与防护的自觉性。
高考化学金属的腐蚀与防护一轮复习小题训练(原卷版)
金属的腐蚀与防护1．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是()A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进行化学反应而损耗的过程B．电化学腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生化学反应而损耗的过程C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气，产物最终转化为铁锈D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生2．下列关于钢铁腐蚀说法正确的是( )A．电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因B．钢铁腐蚀的负极为Fe-3e-=Fe3+C．弱酸性条件下钢铁发生析氢腐蚀D．镀锡铁器破损时镀层金属仍可以保护铁器3．下列有关镀锌钢管(锌盐溶液作电解质溶液)的说法正确的是( )A．电镀时，钢管作阳极，锌棒作阴极B．钢管镀锌过程中，阴阳两极的质量变化一定不相等C．镀锌的目的是在钢管表面形成Fe—Zn合金，增强钢管的耐腐蚀能力D．钢管镀锌过程中，阴极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn4．化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是()A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门5．某地下了一场酸雨，在这种环境中的铁制品极易被腐蚀。
对该条件下铁制品发生电化学腐蚀的叙述正确的是( )A．该电化学腐蚀是析氢腐蚀B．正极反应式：O 2+4e-=2O2-C．原电池反应减缓了铁制品的腐蚀D．负极反应式：Fe-3e-=Fe3+6．如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )A．碳表面发生还原反应B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC．生活中钢铁制品的腐蚀以图①所示为主D．图②中，正极反应式为O2+4e－+2H2O═4OH－7．如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的久置的雨水和生铁片。
实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。
铁路客车车体腐蚀与防护
铁路客车车体腐蚀与防护发表时间：2019-04-26T17:17:16.767Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：张国栋马志会陈煜[导读] 摘要：铁路客车车辆腐蚀严重，影响着车辆的使用性能。
中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心河北唐山 063035摘要：铁路客车车辆腐蚀严重，影响着车辆的使用性能。
本文对国内铁路客车的防腐蚀方法和技术做了简要介绍，阐述了铁路客车腐蚀的机理及影响因素，介绍了两种可能用作车体的两种新型材料和一项设计标准。
关键词：铁路客车；车体；腐蚀；防护1铁路客车车体用材铁路客车车体主要采用耐候钢。
车体是整车的主要承载部件，要求车体材料具有高的抗拉强度和大量的焊接，因此所用材料必须有较好的强度和焊接性能，同时车辆在国内全路运行，要求具备零下45℃环境中运行的能力，因此材料还得具备良好的耐低温性能。
耐候钢具有强度高，易于加工，塑韧性能好，有较好的低温冲击韧性，钢中含有微量的Cu、P等能提高钢材抗大气腐蚀的合金元素，使金属基体表面形成保护层，显著降低钢在大气环境下的腐蚀速度，而且对钢的淬硬性影响不大，其形成的焊接接头有良好的机械性能，常温下焊接无需预热与焊后热处理。
耐候钢热轧和冷轧钢板是车体的主要原材料。
2铁路客车车体腐蚀及影响因素2.1铁路客车车体腐蚀类型及机理铁路客车所处环境复杂，一般湿度较高并常含有各种污染物，车体作为整车的主要承载结构承受车辆静载及动载的作用，其腐蚀类型有应力腐蚀、化学腐蚀及电化学腐蚀。
（1）应力腐蚀在腐蚀性介质中，金属构件受静拉应力作用而产生延迟破坏的现象称为应力腐蚀破坏。
其特征为：几乎所有合金在特定的环境中都有某种应力腐蚀敏感性，拉应力越大腐蚀越快。
对于特定的金属其腐蚀介质是特定的，如低碳钢为Ca（NO3）2、NH4N03、NaOH，低合金钢为NaOH，高强度钢为NaCl、H2S等；应力腐蚀断裂是一种低应力脆性断裂，断裂时不产生宏观塑性变形。
车体是采用高强钢材，其应力腐蚀敏感性较高，易发生应力腐蚀断裂。
高二化学金属的腐蚀和防护1(1)省公开课获奖课件市赛课比赛一等奖课件
既有洁净无锈旳铁钉，试管、植物油、NaCl溶液、CH3COOH溶液和煮沸后迅速冷却旳蒸馏水，设计试验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率快。
不同条件下铁钉旳腐蚀
结论：
铁钉与氧气（或空气）、水同步接触才会发生锈蚀
与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉旳锈蚀
答案：锌 电化学腐蚀
金属铜也接触到了电解质溶液，却没有被腐蚀，这对我们预防金属被腐蚀有什么启发？
〔思索与交流〕
利用原电池原理预防要保护金属被腐蚀旳实例：
原理：
氧化还原反应
实例：
⑴ 铁与氯气直接反应
⑵ 钢管被原油中旳含硫 化合物腐蚀
家用燃气灶
放在南极已差不多90年食品罐头
一般情况下，温度旳升高会加紧化学反应速率。所以，温度对化学腐蚀旳影响较明显。
2、电化学腐蚀
不纯旳金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼旳金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
2、电化学腐蚀
不纯旳金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼旳金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
原理：
原电池反应
本质：
氧化还原反应
实例：
钢铁在潮湿旳空气中被腐蚀
〔复习回忆〕
请大家判断右图所示原电池旳正负极，并写出电极反应方程式：
钢铁在干燥旳空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿旳空气里却不久被腐蚀,这是什么原因呢?
钢铁在酸性很弱或中性条件下旳腐蚀
钢铁在酸性较强条件下旳腐蚀
金属腐蚀旳实质：
化学腐蚀和电化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子变成阳离子旳过程。也就是说,金属在腐蚀过程中,发生了氧化还原反应。
浅谈化工设备腐蚀与防护
浅谈化工设备腐蚀与防护
化工设备在使用过程中难免会受到腐蚀的影响，严重者会导致设备失效、事故发生。
因此，对于化工设备的腐蚀与防护问题需要给予足够的重视。
化工设备腐蚀的原因主要有两种，一是化学腐蚀（又称腐蚀性介质腐蚀），即化学介
质直接对设备表面产生化学反应，产生腐蚀现象；二是电化学腐蚀（又称电池腐蚀），即
设备表面有电位差引起的腐蚀现象。
不同介质对设备的腐蚀程度也不同，一些强腐蚀性介
质对设备造成的损害较大。
对于化工设备的防腐方法主要分为材料选择和涂层防护两种。
材料选择方面，应根据
介质的性质、温度、压力等条件选择合适的材料，比如采用耐腐蚀的不锈钢、镍基合金等
材料。
涂层防护方面，常见的涂层材料包括环氧树脂、聚氨酯、氟碳漆等，这些涂料的特
性是能与设备表面形成一层紧密的、防护性能好的涂层，从而起到抵御腐蚀介质的作用。
除了材料选择和涂层防护，还有一些其他的防腐方法。
比如使用防腐垫片，防止腐蚀
介质堆积在设备表面；采用防护层切削，能够有效地去除设备表面的腐蚀物，从而减轻腐
蚀程度。
此外，在设计化工设备时要尽可能减少设备的死角，在清洗维护时也要及时清理
积累在其中的介质和腐蚀物，以延长设备的使用寿命。
总之，在化工生产中，化工设备腐蚀和防护是需要重视的问题。
在选择材料、采用合
适的涂层、采用其他防腐措施等方面，需要充分考虑生产条件和介质特性，减少腐蚀发生，从而保障生产安全和设备寿命。
金属的化学腐蚀与防护第1课时
《选修四第四章第四节 金属的化学腐蚀与防护》导学案（第1课时）高二 班 第 组 姓名 组内评价 教师评价【课标要求】1、了解金属腐蚀的种类，能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
2、认识金属腐蚀的危害，知道防止金属腐蚀的方法。
3、通过了解金属发生腐蚀的原因及现代的防腐蚀措施，感受化学对人类生活生产的影响。
【难点重点】1、金属的电化学腐蚀：析氢腐蚀和吸氧腐蚀2、金属腐蚀的防护 【新课导学】被腐蚀的金属一、金属的电化学腐蚀1. 金属腐蚀的本质2. 金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀 （2）电化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀的比较3. 钢铁生锈原理二、金属的防护(1)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、表面钝化、涂油脂、喷镀等(2)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织结构(内因)(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加直流电源的阴极保护法1. 牺牲阳极的阴极保护法形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
2. 外加电流的阴极保护法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
三、判断金属腐蚀快慢的规律(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>带防护措施的腐蚀。
(2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率：强电解质>弱电解质>非电解质。
(3)原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。
(4)对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
【过关检测】1. 下列各情况，在其中Fe 片腐蚀由快到慢的顺序是2. 2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是[Cu 2(OH)2CO 3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是（ ）A 、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B 、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C 、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D 、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；3. 以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）A ．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B ．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C ．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D ．银质奖牌久置后表面变暗 4. 为了避免青铜器上生成铜绿，以下方法正确的是( )A. 将青铜器放在银质托盘上B. 将青铜器保存在干燥的环境中C. 将青铜器保存在潮湿的空气中D. 在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 5、钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是（ ）①Fe 由+2价转化为+3价 ②O 2被还原 ③产生H 2 ④F e (O H )3失水形成Fe 2O 3· H 2O ⑤杂质碳被氧化除去A. ①②B. ③④C. ①②③④D. ①②③④⑤6. 如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管为NaCl 溶液，乙试管为NH 4Cl 溶液，数天后观察到的现象 ， 甲中正极反应式为 ， 乙中正极反应式为 ， 试管中残留气体的相对平均分子质量的变化为：甲 ，乙 。
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W Q It 1 A F n
anode cathode
F is Faraday constant. F = 96485.309 C·mol-1 = 1 Faraday.
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8
2
ibm1
主要内容
1. 腐蚀的概述 2. 腐蚀电化学基本理论 3. 全面腐蚀和局部腐蚀的机理和特征 4. 应力作用下的腐蚀种类、机理和特征 5. 自然环境腐蚀种类、机理和特征 6. 耐蚀合金设计基本原理和途径 7. 防腐蚀原理和主要方法
3
一、腐蚀的概述
材料的损坏或失效种类：
最重要、最常见、基本的损坏种类：腐蚀、磨损和断裂，决定了材
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腐蚀损失调查数据
材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的 1.8～4.2％左右 1975年，美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为 700亿美元，为当年国民生产总值的4.2％，是当年 水灾、火灾、地震、飓风等自然灾害损失（125 亿 美元）的5倍多。 我国1980年十家化工企业由于腐蚀造成的经济损 失约为当年生产总值的3.9％，这个数值与许多国 家进行的全面腐蚀损失调查的结果大体相当。 2002年中国工程院的调查结果表明，我国腐蚀损 16 失（包括直接和间接损失）达到4979.2亿元。
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4
国外腐蚀损失调查结果
Country
USA Japan Germany UK Australia Belgium India Poland Canada ..... ..... ..... Global
2004年公布数据
Direct Cost Indirect Cost
303.76 200 (approximately) 59.02 49.26 8.51 7.32 6.75 3.78 3.53 3.38
硕士研究生课程教学
教材和参考书
教材： 1. 材料腐蚀与防护概论，何业东主编，机械工业出版社，2005 2. 腐蚀和腐蚀控制原理，林玉珍，杨德均，中国石化出版社，2007
腐蚀与防护
柳 伟
Tel: 010-62333972 13681205463 E-mail: weiliu@
参考书： 1. 2. 3. 4. 5. 6.
1.全面腐蚀（也称为均匀腐蚀） 均匀的全面腐蚀 不均匀的全面腐蚀 2.局部腐蚀 电偶腐蚀 点腐蚀（孔蚀、点蚀） 缝隙腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀 氢致开裂（也称氢脆） 应力腐蚀断裂（也称为应力腐蚀） 腐蚀疲劳 磨损腐蚀 。。。。。。
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主要的局部腐蚀示意图
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腐蚀事故举例
1966年某天然气井的套管发生硫化物应力腐蚀开裂， 造成井喷和特大爆炸，人员伤亡，日产百万立方米 的高产气井报废。 1971年某天然气管线发生腐蚀断裂，产生爆炸，直 接经济损失达7000万元。 1985年日本的一架波音747客机，由于应力腐蚀断 裂而坠毁，死亡500余人。 1997年某化工厂18个乙烯原料储罐由于硫化物腐 蚀引起大火，停产半年，直接损失达2亿多元，间 接损失巨大。
1
北京科技大学腐蚀与防护中心
Principles and prevention of corrosion, Denny A. Jones，Pretice-Hall, 1996 (USA) 腐蚀电化学原理，曹楚南编著，化学工业出版社，1985 材料腐蚀与控制，白新德主编，清华大学出版社，2005 金属腐蚀理论及应用，魏宝明主编，化学工业出版社，1984 金属腐蚀学，杨德钧，冶金工业出版社，1999 ……
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Galvanlized Iron - iron with zinc coating
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腐蚀为交叉学科 －腐蚀工程师的专业背景多样
金属（电化学）腐蚀的分类
1.自然环境腐蚀 （1）大气腐蚀 －最普通的腐蚀 （2）土壤腐蚀 －最复杂的腐蚀 （3）水环境淡水和海水腐蚀 －最苛刻的腐蚀 （4）微生物腐蚀－无处不在
料的寿命；
材料在服役损坏过程中，腐蚀与磨损、腐蚀与断裂往往协同进行，有时 三种失效形式同时发生。
磨损腐蚀、腐蚀疲劳、应力腐蚀等
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1
幻灯片 2 ibm1
ibm, 8/25/2009
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有金属（材料）存在的地方就会有腐蚀问题－悄悄进行的破坏6
例：油轮钢腐蚀
最大均匀腐蚀速率>0.1mm/y
例：油气工业采集和输送过程中使用大量弯头、三通等复杂 部件，其多以高温高压流体的冲刷腐蚀失效为主
50℃ 干湿交替
25℃
水下油气田生产设施
最大点蚀速率~4mm/y
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油气田中出现的冲刷腐蚀失效
8
2
腐蚀的定义
50年代，腐蚀的定义仅指金属的腐蚀： “在周围介质作用下，由于化学反应、电化 学反应或物理溶解而产生的金属破坏。” 50年代后，随着非金属材料的发展，腐蚀定 义扩大到所有的材料: － “由于材料和它所处的环境发生反应使材 料和材料的性质发生恶化的现象” － “腐蚀是由于物质与周围环境的作用而产 生的破坏” 9
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510.14 940 (approximately)
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腐蚀防护意义
－减少损失和降低防腐成本、延长服役寿命
总费用最低：腐蚀损失和防腐成本的最少
腐蚀防护的基本途径
（1）提高金属本身的耐蚀性：如不锈钢、镍基合金 从材料的热力学稳定性和控制腐蚀动力学两个角度出发提 高材料的抗蚀性 （2）改变环境（介质处理）： 降低环境的腐蚀性，如除去大气中的SO2，在水溶液中除O2， 改变溶液的pH值，在环境中加入缓蚀剂等 （3）采用覆盖层： 采用金属和非金属涂层、改变材料的表面结构，使材料表 面具有耐蚀的特性； 采用衬里、防锈油、防锈纸等，将材料与腐蚀介质隔开
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28
7
法拉第定律Faraday’s law
Faraday‘s law of electrolysis cells and electrochemical cells state that the amount of any substance that is deposited or dissolved in cells is directly proportional to the total passed electric charge. It can be expressed as
按照腐蚀 环境划分
2.工业环境腐蚀 （1）在酸性溶液中的腐蚀； （2）在碱性溶液中的腐蚀； （3）在盐类溶液中的腐蚀； （4）在工业水中的腐蚀； （5）在熔盐中的腐蚀； （6）在液态金属中的腐蚀（物理溶解腐蚀）
金属学 化学 电化学 流体力学 固体力学 生物学等
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6ห้องสมุดไป่ตู้
金属（电化学）腐蚀的分类
按 照 腐 蚀 形 态 划 分
非金属材料－老化
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金属为何会发生腐蚀？
热力学－自发过程（热力学第二定律） 钢铁 钢铁生锈
腐蚀是自发进行的现象－向自然界的回归
钢铁
腐蚀过程 能级增大
外加热、电能量
炼钢
铁的自然循环
铁锈
放出能量
炼铁、炼钢 过程 矿石
矿化 铁矿石
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磁铁矿：Fe3O4
赤铁矿：Fe2O3
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3
腐蚀的影响
1、在化学工业、炼油、石油化工、造纸等工业中，金 属腐蚀造成设备的跑、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 2、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 3、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
《腐蚀与防护》内容和目的
通过综合研究材料在环境介质中，表面或界面上发生的 各种物理化学、电化学反应，探求它们对材料组织结构损坏 的普遍及特殊规律，提出材料或其构件在各种不同条件下， 控制或防止腐蚀的措施。 金属腐蚀的原因和过程－腐蚀热力学（本质原因：腐蚀进行 的方向）和金属腐蚀的过程—腐蚀动力学（机理：腐蚀进行 过程） 环境因素对腐蚀发生和发展的影响－规律 通过机理和规律的研究，研制适宜的耐蚀材料、涂层及采取 合理的保护措施，达到防止或控制腐蚀的目的，延长设备的 寿命，降低设备的成本。
19 20
通过普及腐蚀与防护知识， 推广应用先进的防腐蚀技术， 腐蚀造成的经济损失可减少30 ％～40％。
防腐蚀：成本支出 腐蚀：导致设备损失，停工损失等
腐蚀损失和防护费用与 防腐蚀程度关系
5
腐蚀防护的基本途径
（4）采用电化学保护（电保护）： 对于金属的电化学腐蚀可通过阴极极化降低氧化反应速度， 或通过实现阳极钝化来以达到防腐目的； （5）正确选材和合理设计： 为了防止腐蚀发生，必须重视正确选材和合理设计，设计时 做到材料匹配和结构合理、结构间连接应尽可能防止缝隙产 生等； (6) 腐蚀与防护的管理与教育: 主观上重视。加强对腐蚀与防护的管理，提高各类人员对腐 蚀与防护的重视，需要建立相应的教育体制，广泛开展腐蚀 与防护的教育工作，提高腐蚀与防护的自觉性。
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Failure Statistics in Germany (a) & USA (b)
金属腐蚀速度的表示法
重量指标： 金属因腐蚀而发生的重量变化，换算成相当于单 位金属表面积于单位时间内重量变化的数值, 常用 单位：mg/cm2h 深度指标： 金属的厚度因腐蚀而减少的量，以长度单位表示， 并换算成单位时间的数值，常用单位：mm/a 电流指标： 用腐蚀金属的阳极电流密度的大小，衡量金属 腐蚀速度的快慢，常用单位：mA/cm2
腐蚀的定义
定义：腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学、物理和生物作用产生 的损坏或变质现象, 包括化学、电化学、机械因素或生物因素的共同 作用； 根据反应类型划分腐蚀种类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀、 微生物腐蚀 腐蚀的定义包括了化学、电化学、物理学、生物学内容，腐蚀的发生 往往与磨损、断裂等同时进行 腐蚀学是交叉学科（边缘学科），涉及到金属学、电化学、物理化学、 流体力学、固体力学、生物学等，是一门应用性很强的学科