影响腐蚀的结构因素
第二章 影响腐蚀的结构因素
钢（00Cr18Ni9）管更换。使用不到两年出现泄漏，
检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。
16
实例2：某化工厂生产氯化钾的车间，一台SS-800
型三足式离心机转鼓突然发生断裂，转鼓材质为
1Cr18Ni9Ti。经鉴定为应力腐蚀破裂。
17
实例3：CO2压缩机一段、二段和三段中间
第二章 影响腐蚀的结构因素
主要内容
掌握： 1.常见的局部腐蚀形式
2.各种局部腐蚀产生的条件 3.各种局部腐蚀的机理及防护措施 学会： 分析腐蚀事例，并提出防护措施
1
局 部 腐 蚀
力学因素
几何因素
异种金属偶接
焊接因素
减轻局部腐蚀的途径
2
第一节
力学因素
力学因素主要表现在不同性质的力与腐蚀介质共同 作用产生的腐蚀。
对一种合金材料，并非在所有环境中都会发生SCC; 在一种环境中，并非所有合金材料都会发生SCC。 常见的发生应力腐蚀的条件组合见书P41表2-1
4
3.应力腐蚀的破裂速度和裂纹形貌
分两种情况： 金属在无裂纹、无蚀坑或缺陷的情况下，SCC分为三 个阶段： 1）腐蚀引起裂纹或蚀坑—潜伏期 90% 10%
11
裂纹内的过程：
裂纹内的闭塞电池，因为 尺寸小，使其内部溶液不易与 外部发生对流交换。因而溶液 将浓缩。同时，金属腐蚀产生 的金属离子在裂纹中的浓度增 高，为保持电中性，裂纹内部 的金属离子与外部的活性阴离 子相向扩散迁移，尤其是Cl-， 将使溶液酸化，这样裂纹尖端 的腐蚀速度相当大。
由上述过程看出，裂纹尖端微区具有动力阳极的特征， 这就是为什么微观裂纹一旦形成就加快扩展的原因。 12
建筑类毕业论文设计混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护论文
混凝土结构钢筋腐蚀的影响因素及防护摘要：钢筋混凝土结构从出现到21世纪，经历了比较久的发展时期，并且依旧占据着建筑结构中最重要的一部分。
然而，近年来的工程实际情况表明，在役钢筋混凝土结构因为耐久性问题而引起破坏的现象越来越严重，因此，有必要对钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响做研究。
尤其是混凝土中影响钢筋锈蚀的因素和针对这些因素所采取的措施。
关键词：混凝土结构；耐久性；钢筋锈蚀；预防措施Factors Influencing The Corrosion ofSteel In Concrete And Its ProtectionAbstract：From being create to twenty-first century，Reinforced concrete structure experienced a period of development for a long time, and still plays the most important part of the building structure. However, the actual situation of the project shows that in recent years, the damage caused by durability problems in existing reinforced concrete structure is more and more serious, which is leaded by the orrosion of steel bar give a large part. Therefore, it is necessary to do research on the influence of reinforcement corrosion on the durability of concrete structures. Especially the influence factors of steel corrosion in concrete and the measures taken in response to these factors.Keywords：reinforced concrete structure；durability；corrosion；prevention measures0 引言最开始人们认为，钢筋混凝土结构很好地结合了钢筋与混凝土材料的优点，可模性好、可塑性强、整体性好、耐久性好、后期维护费用较低以及易于就地取材等诸多优点使得当今世界上的建筑大多选择采用钢筋混凝土结构。
水工钢结构腐蚀的影响因素及防腐蚀措施
水工钢结构腐蚀的影响因素及防腐蚀措施发表时间：2018-03-06T14:20:04.917Z 来源：《防护工程》2017年第30期作者：林裕龙[导读] 钢结构在水利工程中的应用广泛，比如水工建筑物中大量采用的钢闸门、阀门、拦污栅、船闸闸门、升船机和钢引桥等。
摘要：钢结构在水利工程中的应用广泛，比如水工建筑物中大量采用的钢闸门、阀门、拦污栅、船闸闸门、升船机和钢引桥等。
由于空气和水中含有各种化学介质，如果钢结构表面未采取防腐措施，则会发生锈蚀，特别是水工建筑物中的钢结构常处于水下或干湿交替的环境中，更易发生化学变化，腐蚀更加严重。
腐蚀不仅会削弱钢结构截面的承载能力，还会产生局部锈坑，形成应力集中，进而降低正体结构的承载能力，引发结构脆断。
因此，开展水工钢结构的腐蚀防护研究非常重要，从而确保水工钢结构的完整性，延长其使用寿命。
关键词：水工钢结构；腐蚀防护；影响因素引言水工结构是水工建筑物的重要组成部分,由于金属结构长期浸没在水中,或处于干湿交替,被高速水流冲刷等环境中，受到各种水质(河水、海水、工业污水)、大气、水生物等的侵蚀,泥沙和其它漂浮物的冲击摩擦也会使钢材发生严重腐蚀，从而降低结构的承载能力，严重威胁到闸门的安全运行。
如何有效地解决水工结构的腐蚀问题，是水利水电工程管理中的重要任务。
搞好防腐蚀施工的质量控制，是关系到水工结构使用寿命的重要因素。
1 水工钢结构腐蚀的原理和影响因素 1.1 腐蚀原理。
腐蚀是指物质与外部介质发生化学作用而产生的破坏现象。
腐蚀的形式主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是指金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀是指不纯的金属与电解质溶液接触时发生的原电池反应，比较活泼的金属会因失去电子而被氧化。
水工钢结构的腐蚀多属于电化学腐蚀。
1.2 影响因素。
钢结构所处环境：比如，水工钢闸门常处于水下或半水下的干湿交替环境，易发生电化学腐蚀现象；空气中的介质会与暴露在外的钢材发生化学反应。
混凝土结构防腐蚀的实用方法
混凝土结构防腐蚀的实用方法一、引言混凝土结构是建筑工程中广泛采用的一种材料。
然而，混凝土结构在长期使用过程中会受到各种自然环境和人为因素的影响，导致腐蚀、开裂、老化等问题，严重影响结构的安全性和使用寿命。
因此，混凝土结构防腐蚀是建筑工程中必不可少的一项技术工作。
本文将详细介绍混凝土结构防腐蚀的实用方法，希望能为读者提供有用的参考。
二、混凝土结构腐蚀原因分析混凝土结构腐蚀主要受以下因素影响：1. 自然环境因素：如气候、温度、湿度、降雨等。
2. 化学因素：如酸碱性、盐度等。
3. 人为因素：如施工质量、使用环境等。
以上因素都会导致混凝土结构表面的保护层破坏，使内部钢筋暴露在外，进而引起钢筋锈蚀，从而使混凝土结构的使用寿命缩短。
三、混凝土结构防腐蚀的实用方法1. 表面防护混凝土结构的表面防护是防止混凝土结构表面保护层受到破坏，进而保护结构内部钢筋不受腐蚀的重要手段。
表面防护的方法包括：（1）涂层防护：涂层防护是目前最常用的混凝土表面防护方法。
涂层可以涂刷在混凝土表面，形成一层保护膜，防止外界环境对混凝土结构的侵蚀。
常用的涂层材料有聚氨酯、环氧树脂、有机硅等。
（2）砖瓦、石材等外覆层：这种方法适用于一些特殊的建筑结构，如立面墙等。
外覆层可以形成一个保护膜，防止混凝土结构受到侵蚀。
（3）喷涂混凝土：喷涂混凝土也是一种表面防护方法，它可以在混凝土表面形成一个厚实的保护层，保护混凝土结构的表面不受侵蚀。
2. 钢筋防护钢筋防护是防止钢筋锈蚀的重要手段。
钢筋防护的方法包括：（1）阴极保护：阴极保护是一种电化学方法，它可以通过施加电流的方式将钢筋表面变成阴极，从而防止钢筋发生氧化反应。
阴极保护广泛应用于桥梁、隧道、码头等混凝土结构中。
（2）涂层防护：涂层防护也可以应用于钢筋防护。
涂层可以在钢筋表面形成一层保护膜，防止外界的氧化物对钢筋的侵蚀。
常用的涂层材料有环氧树脂、有机硅等。
（3）缩小混凝土裂缝：当混凝土结构发生裂缝时，裂缝会使钢筋暴露在外，容易受到氧化物的侵蚀。
腐蚀的影响因素
腐蚀的影响因素
材料因素
环境因素
一材料因素
1）金属的电极电位
2）超电压
3）钝性——钝化系数
4）腐蚀产物——钝化膜
5）合金元素。
n∕8定律（塔曼定律）
（二相合金）
合金成分与选择性溶解
二．环境因素
（一）介质的PH值：1）较稳定的金属（Dt.Au）不受PH影响
2）两性金属（Al，Pb，Zn，Cu等）酸性.碱性均易腐蚀
3）易钝化金属（Fe，Ni，Mg等）溶于酸不容于碱（二）介质的成分和浓度
1.缓蚀剂
2.介质中的阴离子NO3▔<CHCOO³▔<CL▔<SO4▔ <CLO4▔
3卤化物I▔<Br▔<CL▔<F▔
（三）介质的温度T↑；v↑
（四）压力，介质流速
6.3材料与设计
1.正确选用耐蚀金属材料
2.介质处理
3.金属表面覆金属
4.电化学保护
5.合理的防腐设计
6.维护
6.3.1合理选用耐蚀材料
1.设备的工作条件
1）介质成分，类型，浓度，温度，压力，流速、
2）设备的类型及结构
3）环境对材料设备的影响
4）特殊要求：污染，有毒
6.3.2材料的性能考虑。
腐蚀环境种类
环境种类大气腐蚀环境1.农村大气农村大气是最洁净的大气，空气中不含强烈的化学污染，主要含有有机物和无机物尘埃等。
影响腐蚀的因素主要是相对湿度、温度和温差.2.城市大气城市大气的主要污染物主要是城市居民生活所造成的大气污染，如汽车尾气、锅炉排放的SO2等。
实际上，很多大城市往往也是工业城市，或者是海滨城市，所以大气环境污染的相当复杂。
3.工业生产区大气工业生产区所排放的污染物含有大量的SO2、H2S等含硫化合物，所以工业大气环境最大的特征是含有硫化物。
他们易溶于水，形成的水膜成为强腐蚀介质，加速金属的腐蚀。
随着大气相对湿度和温差的变化，这种腐蚀作用更强。
很多石化企业和钢铁企业往往非常大，可以形成一个中等城市规模，大气质量相当差，对工业设备和居民生活造成的污染极其严重。
4.海洋大气其特点是空气湿度大，含盐分多。
暴露在海洋大气中的金属表面有细小盐粒子的沉降。
海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，引起腐蚀。
在季节或昼夜变化气温达到露点是尤为明显。
同时尘埃、微生物在金属表面的沉积，会增强环境的腐蚀性。
所以海洋大气对金属结构的腐蚀性比内陆大气，包括乡村大气和城市大气要严重的多.海洋的风浪条件、离海面的高度等都会影响到海洋大气腐蚀性。
风浪大时，大气中的水分含盐量高，腐蚀性增加。
据研究，离海平面7～8m处的腐蚀最强，在此之上越高腐蚀性越弱。
雨量的大小也会影响腐蚀，频繁的降雨会冲刷掉金属表面的沉积物，腐蚀会减轻。
相对湿度升高会使海洋大气腐蚀加剧。
一般热带腐蚀性最强，温带次之，两级最弱。
中国最典型的处于海洋腐蚀环境中的是杭州湾跨海大桥，地处亚热带海洋性季风气候。
5.处于海滨的工业大气环境，属于海洋性工业大气，这种大气中既含有化学腐蚀污染的有害物质，又含有海洋环境的海盐粒子。
2种腐蚀介质的相互作用对混凝土的危害更大。
淡水腐蚀环境混凝土碳化模型国内外学者提出了许多混凝土碳化深度预测模型,这些模型大致可分为两类:一类是基于试验数据或实际结构的碳化深度实测值,采用数学统计或神经网络等方法拟合得到的经验模型;另一类为基于碳化反应过程的定量分析建立的理论模型。
腐蚀复习提纲 (1)
题型：填空，名词解释，简答题，分析题第1章金属电化学腐蚀基本理论1.掌握腐蚀的定义与分类。
腐蚀—指材料由于环境作用引起的破坏或变质。
金属腐蚀—指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。
按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。
按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。
2.化学腐蚀：金属与电介质直接发生化学作用而引起的破坏。
腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用而产生腐蚀，没有电流产生，为单纯的氧化还原反应。
电化学腐蚀：金属表面与电解质水溶液或熔盐所形成局部电池所产生的腐蚀。
表现为阳极失去电子，阴极得到电子以及产生电流。
3.熟练掌握常见的局部腐蚀类型。
应力腐蚀破坏：拉应力与腐蚀介质联合作用发生开裂破坏。
腐蚀疲劳：腐蚀介质与交变应力或脉冲应力作用下产生的腐蚀。
磨损腐蚀：摩擦副在腐蚀介质中产生的腐蚀。
孔腐蚀：腐蚀集中在某些活性点上，蚀孔直径等于或小于蚀孔深度。
晶间腐蚀：腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属强度急剧降低。
缝隙腐蚀：发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。
电偶腐蚀：在电解液中，异种金属接触时，电位较正金属促使电位较负的金属加速其腐蚀。
4.掌握金属腐蚀的历程。
金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程，即氧化还原反应。
根据氧化还原反应发生的条件不同，将金属的腐蚀历程分为两种类型：化学腐蚀(Chemical corrosion)，其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，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。
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)。
例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀。
化工设备腐蚀的因素及防护
腐蚀指主要指的是金属和介质之间的化学反应，最重要特征是在腐蚀过程中金属内部或金属与介质之间不存在电流(电荷)，这也是化学腐蚀和电腐蚀之间最显着的差异；电化学腐蚀指的是金属与电解质溶液之间的电化学反应会导致金属腐蚀，称为电化学腐蚀。
在反应过程中，阳极失去电子，阴极获得电子，并且电子流是电流。
该过程符合电化学动力学定律，最常见的金属腐蚀是电化学腐蚀，其危害比化学腐蚀严重得多。
3.1 内部因素金属本身的耐腐蚀性不足。
化工设备的主要材料主要为金属材料，因此金属材料本身的质量对化工设备的影响非常大，具体到腐蚀而言，如果金属材料其本身的耐腐蚀性能不足，那么就更容易受到腐蚀，应用在化工设备中就会导致化工设备的耐腐蚀性降低。
一般而言，金属材料密度越高，其耐腐蚀性也越强，此外合金的耐腐蚀性一般比单质金属更高，因此化工设备中较多使用合金以及密度较高的金属材料。
生产介质的性质不同。
化工企业的生产过程中，不可密闭的要使用酸性和碱性溶液，而化工设备是这些溶液的主要容器，酸性或减弱溶液的腐蚀性较强，尤其是浓酸和浓碱的腐蚀性更强，如果在使用过程中造成泄漏，或者使用完成后存在残留而未能及时清除，那么其就会停留在化工设备的易腐蚀部位，日积月累会对化工设备造成较大的影响，导致化工设备受到腐蚀。
化工设备设计不科学。
化工设备的结构设计部科学也是引起化工设备腐蚀的重要原因，主要因素如下：首先，化工设备零件的焊接结构中有许多缝隙和角落，因此在生产过程中会形成酸碱溶液或残留物停留在这些位置，不仅会使人员的清洁工作复杂化，还会增加化工设备的腐蚀和老化；其次，如果化工设备的表面过于粗糙，则容易残留生产介质，那么就会导致腐蚀，研究表明，化工设备中的腐蚀始于零件。
如果零件的表面粗糙，则会减少气体和液体腐蚀的可能性。
3.2 外部因素腐蚀性气体和液体对化工设备的影响。
在很多化工生产的过程中，必须使用强腐蚀性的酸或碱溶液或气体，溶液和气体会与化工设备的表面发生一定的化学反应，从而引起化工设备的腐蚀问题，如果员工不及时清洁和处理残留的酸碱，不仅会导致化工设备腐蚀，还会在一定程度上影响水和空气，甚至影响生命安全。
腐蚀机理与材料微观结构关联研究
腐蚀机理与材料微观结构关联研究腐蚀是一种化学反应，它使金属材料在特定环境中遭受损坏。
腐蚀是一种重要的材料失效方式，会导致工程设备的损坏，产生巨大的经济损失。
因此，对腐蚀机理进行研究，并了解材料微观结构与腐蚀行为之间的关联是十分重要的。
腐蚀机理是指金属在特定环境中氧化或还原的化学反应过程。
以铁为例，当铁暴露在空气中时，会与氧气反应产生氧化铁，也就是我们俗称的铁锈。
在湿润的环境中，水分为这种反应提供了重要的条件。
水分中的离子如Cl-等也可以加速这一过程，使腐蚀速度增加。
腐蚀作用会使金属材料表面形成一层腐蚀物，该层物质密度较小，易剥落，从而使金属的腐蚀过程持续。
材料微观结构与腐蚀行为之间的关联是通过研究材料的晶体结构、晶界、位错、孔隙等因素来实现的。
晶体结构是材料中高度有序排列的原子结构，它影响了材料的力学性能、导电性能和腐蚀行为。
例如，晶界是晶体与晶体之间的边界，在晶界处常常容易形成腐蚀开始的点。
位错是晶体中的点缺陷，它会使晶体的结构发生畸变，从而对腐蚀行为产生影响。
孔隙是材料微观结构中的空洞，它提供了溶液侵入的通道，使腐蚀反应更容易进行。
此外，材料微观结构中的组分也对腐蚀行为有重要影响。
例如，不同成分的金属材料在相同环境下腐蚀的行为会有所不同。
镍钼合金具有较高的抗腐蚀性能，因为其微观结构中含有抗腐蚀能力较强的元素。
通过改变合金中元素的含量，可以调整材料的抗腐蚀性能。
在材料微观结构与腐蚀行为关联的研究中，常常采用电化学方法来进行实验。
电化学方法通过测量材料在特定电位和电流下的行为来评估其腐蚀性能。
这些实验可以得到与材料微观结构相对应的电化学参数，从而揭示腐蚀机制。
综上所述，腐蚀机理与材料微观结构之间存在着密切的关联。
通过对材料微观结构、组分和电化学行为的研究，可以揭示腐蚀机理，从而指导材料的设计和防腐措施的制定。
腐蚀机理与材料微观结构关联研究对于材料科学和工程领域的发展具有重要意义。
首先，通过深入了解腐蚀机理，可以为材料的设计和制备提供指导。
腐蚀与腐蚀机理
一、腐蚀与腐蚀机理：1金属腐蚀原因•钢铁、铝、镁、锌、等金属材料都有倾向恢复至其原始化合物（矿石）状态。
将矿石冶炼成钢需要大量的能量。
此能量潜存于钢铁中，它们随时随地可恢复至原始自然的化合态而释放出能量，是化学热力学上自发的过程，即腐蚀现象。
2、环境因素对金属腐蚀的影响•影响腐蚀的主要因素：水分；氧气；化学电解质；导电通路。
•其它因素：温度：温度低，腐蚀速率下降；温度高，腐蚀速率升高。
二、涂料防护作用：1屏蔽作用：使基体和环境隔离，阻挡水、氧离子透过涂层到达金属表面。
根据电化学腐蚀原理，涂层下金属发生腐蚀必须有氧离子存在，涂层能够阻挡水、氧和离子透过涂层到达金属表面，屏蔽效果决定于涂层的抗渗透性。
2缓蚀作用：涂层含有化学防锈颜料，当有水存在时，从颜料中解离出缓蚀离子，通过各种机理使腐蚀电池的一个或两个电极极化，抑制腐蚀进行。
缓蚀作用能弥补屏蔽作用的不足，而屏蔽作用又能防止缓蚀离子流失，使缓蚀效果稳定持久。
3、阴极报护作用：涂层中加入对基体金属能成为牺牲阳极的金属粉，其量又足以使金属粉之间和金属粉与基体金属之间达到电接触程度，使基体金属免受腐蚀。
三、防腐蚀涂层漆膜介绍：•防腐蚀涂层漆膜的组成1. 钢材表面（喷砂面）2•预涂底漆3. 底漆4. 中涂漆5. 面漆•底漆1. 对底材（如钢、铝等金属表面）有良好的附着力2. 具有耐碱性，例如氯化橡胶、环氧树脂等3. 底漆基料具有屏蔽性，阻挡水、氧、离子的通过4. 底漆中含有较多的颜料、填料5. 底漆对物面有良好的湿润性，对于焊缝、锈痕等部位透入较深6. —般底漆漆膜厚度不高，太厚会引起收缩应力，损伤附着力。
•中涂与底漆和面漆附着良好，漆膜之间的附着并非主要是靠极性基团的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子链缠接紧密。
增加整个涂层的厚度，提高屏蔽性能。
•面漆1. 遮蔽日光紫外线的破坏2. 美观装饰（如轿车漆），号志（如化工产的不同管道颜色）3. 最后一道不含颜料的面漆，可以获得致密的屏蔽膜。
腐蚀与腐蚀机理
一、腐蚀与腐蚀机理：1、金属腐蚀原因·钢铁、铝、镁、锌、等金属材料都有倾向恢复至其原始化合物（矿石）状态。
将矿石冶炼成钢需要大量的能量。
此能量潜存于钢铁中，它们随时随地可恢复至原始自然的化合态而释放出能量，是化学热力学上自发的过程，即腐蚀现象。
2、环境因素对金属腐蚀的影响·影响腐蚀的主要因素：水分；氧气；化学电解质；导电通路。
·其它因素：温度：温度低，腐蚀速率下降；温度高，腐蚀速率升高。
二、涂料防护作用：1、屏蔽作用：使基体和环境隔离，阻挡水、氧离子透过涂层到达金属表面。
根据电化学腐蚀原理，涂层下金属发生腐蚀必须有氧离子存在，涂层能够阻挡水、氧和离子透过涂层到达金属表面，屏蔽效果决定于涂层的抗渗透性。
2、缓蚀作用：涂层含有化学防锈颜料，当有水存在时，从颜料中解离出缓蚀离子，通过各种机理使腐蚀电池的一个或两个电极极化，抑制腐蚀进行。
缓蚀作用能弥补屏蔽作用的不足，而屏蔽作用又能防止缓蚀离子流失，使缓蚀效果稳定持久。
3、阴极报护作用：涂层中加入对基体金属能成为牺牲阳极的金属粉，其量又足以使金属粉之间和金属粉与基体金属之间达到电接触程度，使基体金属免受腐蚀。
三、防腐蚀涂层漆膜介绍：·防腐蚀涂层漆膜的组成1.钢材表面（喷砂面）2.预涂底漆3.底漆4.中涂漆5.面漆·底漆1.对底材（如钢、铝等金属表面）有良好的附着力2.具有耐碱性，例如氯化橡胶、环氧树脂等3.底漆基料具有屏蔽性，阻挡水、氧、离子的通过4.底漆中含有较多的颜料、填料5.底漆对物面有良好的湿润性，对于焊缝、锈痕等部位透入较深6.一般底漆漆膜厚度不高，太厚会引起收缩应力，损伤附着力。
·中涂与底漆和面漆附着良好，漆膜之间的附着并非主要是靠极性基团的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子链缠接紧密。
增加整个涂层的厚度，提高屏蔽性能。
·面漆1.遮蔽日光紫外线的破坏2.美观装饰（如轿车漆），号志（如化工产的不同管道颜色）3.最后一道不含颜料的面漆，可以获得致密的屏蔽膜。
混凝土结构的腐蚀及防腐措施
混凝土结构的腐蚀及防腐措施混凝土结构在建筑中广泛应用，具有良好的耐久性和安全性。
然而，在长期使用中，混凝土结构的腐蚀问题将会成为一个难题。
腐蚀会降低混凝土结构的强度和耐久性，从而影响建筑的安全性和使用寿命。
因此，对混凝土结构的腐蚀问题必须要引起足够的重视。
一、混凝土结构的腐蚀原因1.1 碳化：碳化是指当混凝土结构暴露在空气中，其表面的碳酸盐层会受到二氧化碳、雨水等因素的影响，发生碳酸化反应，使得周围钢筋脱去保护层，暴露在空气中，开始发生腐蚀。
1.2 氯离子侵蚀：氯离子是混凝土结构中常见的一种腐蚀因素，它可以通过水泥基体渗透到混凝土密封体内部，从而损伤钢筋和混凝土。
1.3 氧化作用：钢筋表面有一层黑色氧化层，这层氧化层不仅会使钢筋表面的电位升高，同时也会改变了钢筋内部的晶体结构，使其强度和耐久性降低，从而导致钢筋的腐蚀。
二、混凝土结构的防腐措施2.1 密封：对于混凝土结构的密封方法可以分为表面密封和浸泡密封。
表面密封是通过喷涂或刷涂防水材料，来形成一个密封层；浸泡密封则是将混凝土结构浸泡在防水材料中，使其完全被防水材料包裹。
密封可以减少外部因素的侵蚀，延长混凝土结构的使用寿命。
2.2 防水：混凝土结构所用的防水材料的选择非常重要。
由于不同的防水材料的特性不同，其对混凝土结构的防腐能力也各异。
常见的防水材料包括聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸等，可以根据不同的使用需求选择适合的防水材料。
2.3 钢筋防腐：对于钢筋的防腐处理也非常重要。
钢筋的防腐方法包括镀锌、涂覆等方法，以保护钢筋不被外界侵蚀，同时也延长混凝土结构的使用寿命。
2.4 设计及施工：在混凝土结构的设计及施工过程中，对于腐蚀问题的考虑也十分重要。
合理的设计和施工方式可以减少混凝土结构的暴露面积，延迟混凝土结构的腐蚀进程。
三、结论混凝土结构的腐蚀问题需要得到足够的重视。
对于混凝土结构的防腐方法，包括密封、防水、钢筋防腐、设计及施工等方面，我们需要进行综合考虑，从而延长混凝土结构的使用寿命，保障建筑的安全性。
影响金属腐蚀的因素
㈢ 异种金属组合
在系统中或在某台设备中，选用电偶序中电
位不同的金属，当处于电解质溶液中，会造 成接触部位的电偶腐蚀，导致电位较低的金 属溶解速度增大。
㈣ 结构设计不合理分析
1、容器不合理结构分析 (1)壳体外部的保温 (2)保温壳体底部排液管的保温 (3)壳体支架的保温 (4)绝热层护板和绝热材料 (5)壳体上的排液接管 (6)贯穿式封头接管 (7)长贯穿式加料接管
图2-28 不同壁厚管焊接管的防 腐蚀结构
(5)法兰的密封垫片 管道法兰连接的密封 垫片内径若小于管道 内径时，在流动方向 垫片的后面会形成涡 流而导致冲刷腐蚀， 因此垫片内径应与管 子内径相同。
图2-29
法兰密封垫的防腐蚀 结构
4.不同材料的连接
不同金属材料连接在一起会造成电偶腐蚀
⑶酸值 酸值越高，腐蚀性越强。 酸值：单位是mgKOH／g油 ⑷含氮量 常减压蒸馏 中，氮化物不发生腐蚀作用； 催化裂化、热裂化和焦化装置 ，氮生成氨(NH3)或 氰化氢(HCN)，可能造成二次加工装置中分馏塔顶
及解吸和冷凝系统的腐蚀
2．石油化工过程中的腐蚀性介质
缓蚀性阴离子 缓蚀性阴离子可以抑制孔蚀的发生。
氢与钢材组分发生化学反应，尤以脱碳反应最为危 险
压力增加时
, Fe，C分解成铁和甲烷 ,最终使 这部分钢材全部脱碳，而丧失冲击韧度和强 度
气态甲烷导致内部诱发微裂纹，甚至在钢材
表面产生鼓泡
素钢的开始脱碳温度在常压下大约为310℃-
320℃，在高压下将大大低于这个温度 不同成分的钢材，查出开始发生氢腐蚀----脱 碳的最低温度
２
金属材料的腐蚀与防护措施
金属材料的腐蚀与防护措施金属材料在实际使用过程中常常会遭受腐蚀的影响，这不仅会导致材料性能下降，还可能造成设备损坏甚至事故发生。
因此，实施有效的防护措施对于延长金属材料的寿命和维护设备的安全运行至关重要。
本文将探讨金属材料腐蚀的原因以及常见的防护措施。
一、金属材料腐蚀的原因金属材料腐蚀主要由以下几个方面的因素引起：1. 存在的介质：大气中的氧、水等化学物质，以及工业环境中的酸、碱等介质，都会对金属材料产生腐蚀作用。
2. 金属材料本身的性质：不同种类的金属材料具有不同的电化学活性，其中一些金属材料更容易受到腐蚀的影响。
3. 金属材料的结构：金属晶格的缺陷、内应力等结构因素也会导致金属材料更容易受到腐蚀攻击。
4. 温度和湿度：温度和湿度的变化对金属材料的腐蚀速率有着明显的影响，通常情况下，温度和湿度越高，腐蚀速率越快。
二、金属材料的防护措施1. 表面处理对金属材料进行表面处理是最常见也是最有效的防护措施之一。
常见的表面处理方法包括涂层、电镀、热喷涂等。
涂层能够有效地隔离金属材料与外界环境的接触，起到屏蔽腐蚀的作用。
电镀可以在金属材料表面形成一层抗腐蚀的保护层，提高材料的耐腐蚀性能。
热喷涂技术可以将抗腐蚀性能较好的材料喷涂在金属表面，形成保护层。
2. 合金化合金化是一种改变金属材料性能的方法，通过将其他元素与主要金属元素混合，使得合金材料具有更好的耐腐蚀性能。
例如，不锈钢是一种通过在铁中添加铬等元素来提高其耐腐蚀性的合金材料。
3. 电化学防护电化学防护是利用电化学原理来保护金属材料的一种方法。
常见的电化学防护方法包括阳极保护和阴极保护。
阳极保护是通过在金属材料表面形成阳极，以减缓金属腐蚀的进程。
阴极保护则是通过将一种能够更容易被腐蚀的金属连接到要保护的金属材料上，使其成为电池中的阴极，从而实现金属材料的保护。
4. 环境改善改善使用环境也是一种有效的防护措施。
例如，在潮湿的环境中使用金属材料时，可以通过控制湿度或者增加通风来减缓腐蚀的速率。
影响腐蚀的结构因素
第五节影响腐蚀的结构因素一、力学因素（一）应力腐蚀破裂（SCC）：简称应力腐蚀在拉应力和腐蚀性介质联合作用下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏1.应力腐蚀产生条件应力腐蚀是:应力与腐蚀介质综合作用的结果。
⑴应力的性质必须是拉应力,而压应力的存在不仅不会引起SCC,甚之可以使之延缓。
拉应力的来源：①工作应力；②制造加工过程的应力;譬如剪、冲、切削等冷加工;锻造、焊接、热处理;以及装配过程;都会产生残余应力。
残余应力造成的SCC事故,远高于工作应力所占的比例,其中尤以焊接应力为最。
※有效应力（指工作应力与残余应力之和）如果有效应力＜某一应力水平,就不会发生SCC。
如图.应力腐蚀特点：①应力值越大,到达破裂的时间越短。
②SCC往往是在结构尺寸变化不大,亦即均匀腐蚀甚微的情况下发生的。
③属脆性断裂（即使材料塑性很好）。
⑵环境因素产生SCC的另一重要条件是(包括腐蚀介质性质、浓度、温度)发生腐蚀时：材料与其对应的环境条件是特定的；即只有材料和环境，满足特定组合时，才能发生这类腐蚀破坏。
最早发现的这种特定组合为数不多,例如:“黄铜－氨溶液”、“奥氏体不锈钢－含Cl－溶液"、"碳钢－OH－溶液等；2. 应力腐蚀机理目前要提出一个统一的理论尚有困难。
解释SCC机理的学说很多,如电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论以及应力吸附破裂理论等等。
下面仅对电化学阳极溶解理论作扼要介绍。
①认为合金中,存在一条阳极溶解的“活性途径”；腐蚀沿这些途径优先进行,阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。
②小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池：大阴极→耗氧反应腐蚀产物→碱性金属氧化物；③裂纹中形成闭塞电池：④裂纹尺寸很小,内部的溶液不易与外部发生对流交换,溶液将不断浓缩,浓缩的电解质溶液水解而被酸化（生成HCI）：⑤促使裂纹尖端的阳极快速溶解；⑥在应力作用下,使裂纹不断扩展,直至破裂。
活性途径：主要是：晶粒边界，塑性变形引起的滑移带以及由于应变引起表面膜的局部破裂等处。
影响腐蚀的材料因素
影响腐蚀的材料因素
腐蚀是指材料在与外界环境作用时，其结构和性能发生不可逆的变化。
影响腐蚀的材料因素主要包括以下几个方面：
1. 材料本身的化学成分：不同化学成分的材料对于不同的腐蚀介质具有不同的抵抗能力。
通常来说，强耐蚀性的合金材料如不锈钢在一般环境下腐蚀较慢，而纯铁材料在同样条件下则腐蚀得更快。
2. 材料的晶体结构：晶体结构的不同对腐蚀也有很大影响。
一般来说，晶体结构越致密的材料越不容易被腐蚀。
例如，铝合金中的铝晶体结构较致密，因此具有较好的耐腐蚀性。
3. 材料的表面状态：材料的表面状态也会直接影响腐蚀的速度。
平滑、光洁的表面更不容易受到腐蚀，而有缺陷、有毛刺或氧化膜的表面则更容易发生腐蚀。
4. 材料的应力状态：材料在不同应力状态下腐蚀的速度也会有所变化。
一般来说，应力越大，材料的抵抗腐蚀的能力越弱。
同时，材料的应力状态还与腐蚀的方式和形态有关，例如应力腐蚀开裂就是应力状态对腐蚀产生的影响。
5. 材料的温度：温度是影响腐蚀速率的关键因素之一。
通常来说，在高温下，腐蚀速率会增加。
这是因为在高温下，腐蚀介质与材料的反应速度加快，同时材料的结构也会发生变化，导致更易受腐蚀。
综上所述，不同材料的化学成分、晶体结构、表面状态、应力状态以及温度等因素都会直接或间接地影响腐蚀的发生和发展。
了解和控制这些因素，可以有效地减少材料的腐蚀问题。
金属电化学腐蚀基本原理 第二章-1
1
当载荷逐渐增大，σ达到某一临界值σc，构件中裂缝将发生急速的 失稳扩展而脆断。此时与σc相对应的K1c称为材料的“断裂韧性”，
它与试件的形状和尺寸无关，是表示材料固有韧性的特性值，反映
有裂纹材抖对破裂的实际抗力，可以通过实验测定。 在腐蚀环境中具有裂缝的试件的应力场强度因子K1同样存在一个临 界值K1SCC，称为应力腐蚀破裂临界强度因子，K1SCC低于K1c。
2
影响腐蚀的结构因素
— 过程装备腐蚀与防护
2
影响腐蚀的结构因素
(3) 采用合理的热处理方法消除残余应力，或 改善合金的组织结构以降低对SCC的敏感性
采用退火处理消除内应力：钢铁在500 ~ 600 oC处理0.5
~ 1 h，然后缓慢冷却；奥氏体不锈钢可以加热到900 oC
左右再缓冷。但高温处理有可能引起金属表面氧化，形
无应力存在下的局部腐蚀速度（如孔蚀等），
— 过程装备腐蚀与防护
2
影响腐蚀的结构因素
• 应力腐蚀破裂裂纹形貌：应力腐蚀裂纹形态有 晶间型、穿晶型和混合型三种。混合型是以一 种形态为主，支缝中出现另一种形态。
— 过程装备腐蚀与防护
2
影响腐蚀的结构因素
不同的金属一环境体系，将出现不同的裂纹形态， SCC裂纹起源于表面，裂纹的长宽不成比例，可相 差几个数量级，裂纹扩展方向多垂直于主拉伸应力 方向，裂纹一般呈树状。 不同的材料有不同的破裂方式：碳钢、高强钢、 铝合金、铜合合多半是沿晶间断裂，奥氏体不锈钢、 镁合金大多是穿晶型，钛合金为为混合型。 裂纹断口的形貌，宏观上属于脆性断裂，即使塑 性很高的材料也是如此。 但从微观上观察，在断裂面有塑性流变痕迹。断 面有裂纹分叉现象，断面形貌呈海滩条纹、羽毛状、 撕裂岭、扇子形和冰糖块等征状。
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力学因素
• 腐蚀疲劳
• 防护方法
• • • • • 降低部件中的应力 电镀 加缓蚀剂 表面氮化和喷丸处理 阴极保护
力学因素
• 磨损腐蚀
• 定义
腐蚀性流体与金属构件以较高速度作相对运动而引起金属的 腐蚀损坏
• 磨损腐蚀的形式
湍流、空泡、微振
表面膜 蚀谷
介质流
• 湍流腐蚀
流体速度达到湍流状态，击穿紧贴金属表面几乎静态的边界 液膜，加速去极剂供应和阴、阳极腐蚀产物迁移；产生的附 加切应力，带动颗粒磨损 遭受湍流腐蚀的金属表面常呈现深谷或马蹄形凹槽，蚀谷光 滑没有腐蚀产物积存，根据蚀坑的形态很容易判断流体的流 动方向
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌
• 应力腐蚀破裂速度
SCC断裂速度约为0.01~3mm/h，比无应力孔蚀要大许多倍， 又比单纯力学断裂速度小得多
• 裂纹形态
晶间裂纹、穿晶裂纹、混合型裂纹
• 裂纹形貌
宏观上属脆性断裂，微观上有塑性流变痕迹
应力腐蚀破裂的裂纹形态
1Cr18Ni9Ti敏化不锈钢在 3%NaCl中，90℃ 晶间裂纹
力学因素
• 腐蚀疲劳
• 断口特征
粗糙断口
腐蚀产物
腐蚀疲劳
裂纹有穿晶型，分枝较少。它所产生的裂纹数量往往比纯力 学疲劳的多得多。从破坏断面看，纯力学疲劳破坏的断面大 部分是光滑的，小部分是粗糙面，呈现一些结晶形状。腐蚀 疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的 碎裂状
光亮表面
粗糙断口
疲劳
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 防止或减轻应力腐蚀的途径
• 降低设计应力
使最大有效应力降到临界值以下 因应力腐蚀开裂存在裂纹，应按断裂力学确定临界应力。 而断裂力学求临界应力是通过应力强度因子和裂纹尺寸确 定。当裂纹长度一定时，临界应力决定应力强度因子，在 腐蚀情况下的应力强度因子为KISCC低于纯力学的KIC。因 此临界应力小于无腐蚀条件下的临界值 每一种材料在特定的腐蚀介质中的KISCC是个常数，可用实 验方法测定。一般KISCC=（1/2~1/5）KIC，且随材料强度级 别的提高，KISCC/KIC的比值下降
力学因素
• 磨损腐蚀
• 空泡腐蚀
• 空泡腐蚀的防止方法
合理结构设计和正确选材 • 减少产生涡流、湍流的机会，避免流道突大，突小 • 选能形成表面膜保护性好的材料 • 涂层或阴极保护
表面状态与几何因素
• 不适当表面状态与几何构形，会引起孔蚀、缝隙腐蚀以及浓差电 池腐蚀
• 孔蚀（坑蚀、点蚀、小孔腐蚀）
力学因素
• 磨损腐蚀
• 空泡腐蚀
空泡腐蚀又称汽蚀。它是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 的一种特殊腐蚀形态。在高速流有压力突变的区域最容易发 生空泡腐蚀，如离心泵叶轮的吸入侧和叶片的出口端、螺旋 桨叶的背部、调节阀的排出端等等。由于这些部位产生涡流 而形成低压区，当流速足够高时，液体的静压力将低于液体 的蒸气压，使液体蒸发形成汽泡，金属表面上所含的微量气 体和液体中溶解的气体将提供足够的气泡核。低压区产生的 气泡又迅速受到高压区压过来的流体的压缩而崩溃，气泡在 崩溃时产生的冲击波将对金属表面起强烈的锤击作用，这种 锤击作用的压力可达140MPa左右，它不仅能破坏表面膜，甚 至可使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落
• 蚀孔内金属电位较负，处于活态，氯化物水解产 生盐酸，加速蚀孔向深处溶解
孔蚀过程
O2 ClNa2+
O2 ClNa2+ M++
O2
O2
Na2+
O2
Na2+
O2 ClOH- OH-
O2
O2
Fe(OH)2 CaCO3
O2
ClOHOH- OH-
OHe
e
e e
M++ M++
• 采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善合 金组织结构降低对SCC的敏感性
如采用退火处理消除内应力。钢铁在500~600℃处理0.5~1h， 然后缓慢冷却；奥氏体不锈钢可以加热到900 ℃左右再缓 冷。但高温处理有可能引起金属表面氧化，形状复杂的结 构还会产生变形，为此可降低温度、延长时间的热处理制 度 高强度铝合金，通过时效处理，可以改善合金的微观结构 避免晶间偏析物的形成，提高抗SCC的能力
力学因素
• 磨损腐蚀
• 空泡腐蚀
• 空泡腐蚀的步骤
• 保护膜上形成气泡 • 气泡破灭，保护膜被破坏 • 暴露的新鲜金属表面遭受腐蚀，由于再钝化，膜被修 补 • 在同一位置形成新气泡 • 气泡又破灭，表面膜再次破损 • 暴露的金属进一步腐蚀，重新钝化形成新膜 • 如此反复连续作用，使表面形成空穴，由于许多气泡 在金属表面不同点上同时作用，结果出现紧密相连的 空穴，使金属表面显得十分粗糙
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 防止或减轻应力腐蚀的途径
• 合理设计与加工减少应力集中
结构设计时尽可能降低最大有效应力。如选用大的曲率半 径，采用流线型设计，使结构的应力分布趋向均匀，避免 过高的峰值。关键部位适当增厚或改变结构型式，焊接结 构最好采用对接以减少残余应力集中
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 防止或减轻应力腐蚀的途径
力学因素
应力
• 应力腐蚀破裂
• 应力腐蚀产生的条件
• 拉应力（包括工作应力和残 余应力）高于某一数值 • 环境因素，一定的金属与介 质组合。环境因素包括：介 质性质、浓度、温度 对于低合金高强度钢，几乎 任何环境都可能发生应力腐 蚀破裂
破裂
K 不破裂 时间
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌
实例
茂名炼油厂常压塔顶塔盘，其材质为1Cr18Ni9Ti，使用561天后阀 孔直径由φ39㎜增大到φ41~42㎜， 1Cr18Ni9Ti 浮阀7由32g失重到 20.1~24.5g，表面布满坑点。浮阀小腿二次弯曲处出现应力腐蚀断裂。 左图是浮阀照片，右图是断裂处为氯化物应力腐蚀破裂这穿晶裂纹 照片
• 电化学阳极溶解理解理论
这个理论认为合金中存在一条阳极溶解的“活性途径”， 腐蚀沿这些途径优先进行，阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹 或蚀坑。小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀 电池，由于活性阴离子（如Cl-）进入形成闭塞电池的裂纹 或蚀坑内部，使浓缩的电解质溶液水解被酸化，促使裂纹 尖端的阳极快速溶解，在应力作用下使裂纹不断扩展，直 到破裂
化工设备主要腐蚀类型分布
• 日本三菱化工机械公司对十年中化工设备破坏事例的 调查统计结果表明：
• • • • • • • 全面腐蚀： 应力腐蚀破裂： 小孔腐蚀： 腐蚀疲劳： 晶间腐蚀： 高温氧化： 氢脆： 8.5% 45.6% 21.6% 8.5% 4.9% 4.9% 3.0%
影响腐蚀的结构因素
影响腐蚀的结构因素
课件制作：尹华杰
影响腐蚀的因素
• 腐蚀过程总是从材料与介质界面上开始的，因此任何可能引起材 料或介质特性改变的因素都会使整个腐蚀进展发生变化。结构设 计、制造方法以及安装上的错误或者考虑不周，都可能造成材料 的表面特性和力学状态的改变，如应力集中，焊接后的残余应力， 传热设备温度场差异引起的热应力，以及刚性联结产生的附加应 力等等，在相应介质作用下出现应力腐蚀破裂；机械加工过程的 锤击或焊条打弧时形成的伤痕与凹坑都将促进孔蚀的发生；设计 结构的几何形状不合理，使局部地区溶液由于长时间滞留而增高 浓度或pH值发生变化，产生浓差电池腐蚀、缝隙腐蚀；流体流道 形状的突变或过窄，使流体形成湍流或涡流而产生磨损腐蚀；异 种材料组合的机器部件或设备还可能产生电偶腐蚀。 上述这些形态的腐蚀仅集中在金属表面的局部地区进行，其余大 部分地区腐蚀很微弱，甚至几乎不腐蚀
不锈 钢 碳钢 不锈 钢
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 应力腐蚀实例
• 碳钢碱泵，由于泵 的进出口管与管道 的刚性连接使泵壳 靠近法兰处造成 很 大的附加应力而发 生应力腐蚀
裂纹
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 应力腐蚀实例
• 南京炼油厂第二套常减压装置，在未采取工艺防 腐蚀措施情况下，常压塔顶1Cr18Ni9Ti管束1982 年到1984年使用2年发生氯化物应力腐蚀断裂
O2
O2
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 防止或减轻应力腐蚀的途径
影响SCC的因素有环境、应力和冶金三个方面，有效的防止方 法是消除这三个方面一切有害的因素。对于一定的材料，主 要是从控制环境条件和限制应力两个方面采取措施。控制环 境，近年来虽然找到一些方法，但在实际应用中，除个别情 况外尚有许多困难。比较有效而广泛应用的方法是降低应力 值。
• 应力腐蚀破裂（SCC，Stress Corrosion Cracking） 过程
• 裂纹成核阶段：在应力和介质作用下，产生蚀坑和微裂 纹，称为潜伏期或诱导期。 • 裂纹扩展阶段：蚀坑和微裂纹在拉应力和腐蚀性介质作 用下，扩展成宏观裂纹 • 失稳扩展阶段：裂纹长度达到仅在拉应力作用下，便可 快速扩展，是纯力学因素起作用
力学因素
• 应力腐蚀破裂
• 防止或减轻应力腐蚀的途径
• 其他方法
• • • • 合理选材 去除介质中的有害杂质 添加缓蚀剂 采用阴极保护
力学因素
• 腐蚀疲劳
• 定义
由于腐蚀介质和交变载荷联合作用引起金属的断裂破坏
• 与纯疲劳的区别
不存在疲劳极限，同样循环次数，承受应力幅值大量降低
• 产生条件
任何腐蚀环境，在交变载荷下都发生 腐蚀疲劳与介质的pH值、含氧量、温度以及变动负荷的性质、 交变应力的幅度和频率都有关系。一般随pH值减小，含氧量 增高、温度上升腐蚀疲劳寿命越低。变动负荷以对称拉压交 变的影响最大，大幅度、低频率的交变应力更容易加快腐蚀 疲劳