金属与非金属材料的腐蚀PPT课件

• 二、腐蚀原理
• 2．非金属腐蚀原理
•
绝大多数非金属材料是非电导体，就是少数导电的非金
属材料（如石墨）在溶液中也不会离子化，所以非金属的腐
蚀一般不是电化学腐蚀，而是纯粹的化学或物理的作用，这
是与金属腐蚀的主要区别。
•
当非金属材料表面和介质接触后，溶液（或氢气）会逐
渐扩散到材料内部。表面和内部都可能产生一系列变化，如
腐蚀的特点
钢铁
腐蚀过程
能 级 增 大
放出能量
外加热、电能量 炼铁、炼钢过程
矿石
磁铁矿：Fe3O4
赤铁矿：Fe2O3
14
15
16
第一节 腐蚀概论
• 二、腐蚀原理
• 1．金属腐蚀原理
•
当金属和周围的介质相接触时，由于发生化学作用或
电化学作用引起的破坏，是金属腐蚀的主要原因。
• 例如钢铁的生锈、银器的发黑、铜钱发绿等。
10
第一节 腐蚀概论
一、腐蚀的基本概念 腐蚀即是损坏、腐烂
腐蚀是指材料在其周围环境的作用下引起的破 坏或变质现象。
11
第一节 腐蚀概论
从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义，主要有以下三个：
（1）材料因与环境反应而引起的损坏或变质、除了单纯机械 破坏之外的一切破坏；
强调了腐蚀与单纯的机械破坏具有本质上区别；适用于 金属和非金属材料。
金属依靠它们化学活动性的强弱来排列，一般有如下次序（也 叫做电动序）：钾、钙、钠、镁、铝、锰、锌、铬、铁、镍、 锡、铅、氢、铜、汞、银、金
位于前面的金属容易放出电子，成为阳极；而位于后面的金属
不易放出电子，成为阴极。
18
•
金属物品与水或潮湿的空气相接触时，大部分腐蚀是电
化学作用。当两种不同的金属在有水存在的情况下互相接触
1.直接损失 更换已腐蚀的设备部件等所耗用的金属和非金属
材料费用和制造费，防腐蚀所需要的材料费和施工维修 费，以及由腐蚀造成的损失等，统称为直接损失。
23
第一节 腐蚀概论
• 四、腐蚀与防护的重要意义
•
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。
腐蚀给国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。 可见腐蚀造成资源极大的浪费。
2
3
4
指甲油腐
蚀泡沫板
5
铝的点蚀现象
碳钢的点蚀现象
6
有金属（材料）存在的地方就会有腐蚀问题－悄悄进行的破坏7
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
水下油气田生产设施
油气田中出现的冲刷腐蚀失效
8源自文库
9
每年因腐蚀造成经济损失占国民生产总值6%
时，就构成一个原电池，其中较活泼的金属为阳极而被腐蚀。
• 例如，船体钢壳与某种青铜铸品相接触的地万，往往容易腐 蚀，这是因为在电动序中，铁的位置在铜的前面。又如在铜 板上钉一个铁制的铆钉：
铁钉在铜板上的腐蚀
19
即使单独的一种金属构件，与水或潮湿泥土相 接触时，也同样会发生电化学腐蚀，因为工业 用的金属经常含有各种杂质，例如普通钢是铁 碳合金，钢中含有Fe3C和其他杂质。
有机玻璃、不透性石墨在化学介质和应力的同时
作用下会破裂。
非金属腐蚀破坏的主要特征是物理、机械性能的变化 或外形的破坏，不一定是失重，往往还会增重。
22
第一节 腐蚀概论
• 三、腐蚀的危害
• 1、腐蚀造成重大的直接和间接经济损失； • 2、腐蚀消耗大量的资源和能源； • 3、腐蚀还危及人身安全和造成环境污染； • 4、腐蚀妨碍新技术、新工艺的发展。
阳极是溶解极：2Fe→2Fe2++4e
电子向阴极Fe3C移动，与介质中的O2和H2O作 用形成氢氧离子，即4e+2H2O+O2→4OH—
微电池腐蚀示意图
Fe2+在介质中与OH—相遇又形成Fe(OH)2，即整个过程为 2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2
这样钢铁在水中不断得到腐蚀
20
第一节 腐蚀概论
24
1.钢铁工业 每年腐蚀掉大量的钢铁
每年腐蚀大约10~20%的金属年产量 2003年钢产量 ：世界：9.625亿吨；
中国：2.2亿吨； 美国：0.914亿吨 世界每年腐蚀掉的钢 >美国的钢产量 中国一年被腐蚀掉的钢= 一大型钢铁企业年产量
25
2.交通运输 铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀 飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀 船舶在海洋环境中的腐蚀
26
3.能源电力 水电：水轮机组的腐蚀，叶片空蚀； 火电：锅炉和管道的腐蚀； 核电站：高温、辐照、液态金属等腐蚀； 煤矿安全； 油气开采、运输。
27
4.化工工业 5.机械电子 6.民生 7.环境污染
28
腐蚀造成的经济损失（美国）： 占国民生产总值的1.8%~4.2%
29
第一节 腐蚀概论
腐蚀经济损失可分为直接损失和间接损失两类。
腐蚀与防护
第一章 金属与非金属材料的腐蚀
1
腐蚀与防护
• 第一章 金属与非金属材料的腐蚀 • 第二章 钻井、采油及集输系统的腐蚀与防护 • 第三章 酸性油气田的腐蚀与防护 • 第四章 海洋及滩涂油气田的腐蚀与防护 • 第五章 炼油设备的腐蚀与防护 • 第六章 管道及储罐防腐层应用技术 • 第七章 管道及储罐电法保护技术
（2）材料与环境的有害反应； 指明了腐蚀决定于材料和环境这两个因素；适用于金属
和非金属材料。
（3）冶金的逆过程。
阐明了金属腐蚀过程在热力学上具有自发性及腐蚀产物
类似于相应的天然矿石；只适用于金属材料。
12
金属为何会发生腐蚀？ 热力学－自发过程
钢铁
钢铁生锈
铁锈
炼钢
铁的自然循环
铁矿石
矿化
13
（1）自发性
聚合物分子起了变化，可引起物理机械性能的变化，即强度
降低、软化或硬化等。
21
•
非金属因为没有电化学溶解作用，所以，对
离子的抵抗力强，能耐非氧化性稀酸、碱、盐溶
液等。金属则会不同程度地受到酸、碱、盐侵蚀。
金属一般不受有机溶剂的作用，而有机材料则容
易受溶剂溶解。
•
非金属也会产生应力腐蚀破裂，例如聚乙烯、
金属与氧气、氯气、二氧化碳、硫化氢等干燥气体或汽油、 润滑油等非电解质接触发生化学作用所产生的腐蚀，叫做化
学腐蚀。
金属与液态介质，如水溶液、潮湿的气体或电解质溶液接触
时，就会产生原电池作用(即电化学作用)。由电化学作用引
起的腐蚀，叫做电化学腐蚀。
17
锌的化学活动性比铜强，也就是锌比铜更 容易失去电子，因而被氧化。