材料腐蚀与防护第八讲
金属材料的海洋腐蚀与防护培训讲义(共8章,1252页)
绪论
C. 按照腐蚀环境将金属腐蚀分为： 大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、
熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀。
绪论
腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义 腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。
绪论
• 例如：机器设备桥梁在大气中应腐蚀而生 锈；船舶、港口设施遭受海水和海洋微生 物的腐蚀；地下输油输气管线、电缆因土 壤和细菌的腐蚀发生穿孔；钢材在高温轧 制中与空气的氧化作用产生氧化皮；各种 酸碱盐等强腐蚀性介质接触的化工机械和 设备。高温、高速、高压工况下的机器设 备，因材料迅速的腐蚀损坏。
绪论
• 金属与非金属都会发生腐蚀。 • 现代腐蚀研究对腐蚀的广义定义： 材料和
环境发生化学或电化学作用导致材料功能 损伤的现象。
绪论
（2）分类 A. 按照腐蚀机理，将金属腐蚀分为化学腐蚀
和电化学腐蚀。
绪论
• 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。腐蚀过程是纯氧化还 原的化学反应，即腐蚀介质直接同金属表 面的原子相互作用而形成腐蚀产物。反应 过程中没有电流产生。其过程符合化学动 力学规律。
绪论
1、点蚀型腐蚀
采用点蚀系数γ 补充反映点蚀型腐蚀的不 均匀度。
γ =hmax/h0 式中 hmax ——实际测到的最深蚀点深度；
h0 ——按平均失重计算的平均腐蚀 深度。
绪论
• 现代腐蚀理论发展及学习方法 • 以1920年英国科学家伊文思作为现代腐蚀
理论起始，才90年。1930年，国外高校纷 纷开设腐蚀课程，我国是在1960年开始在 高校讲授腐蚀课程。
金属材料的海洋腐蚀与防护 ——绪论
绪论
1. 腐蚀的定义与分类 （1） 腐蚀（Corrosion）: 美国著名科学家
2024版金属的腐蚀和防护ppt课件
100%
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生电化学反应， 形成原电池。阳极发生氧化反应， 金属溶解；阴极发生还原反应，物 质得到电子。
80%
局部腐蚀
金属在特定部位发生腐蚀，如点蚀、 缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
02
金属腐蚀类型及特点
均匀腐蚀
定义
均匀腐蚀是指金属表面各处的 腐蚀速率相近，导致金属表面 均匀减薄的现象。
介绍涂层保护、阳极保护、改变环境介质等 方法。
不锈钢的腐蚀与防护
不锈钢的腐蚀类型
包括点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
不锈钢腐蚀的影响因素
包括不锈钢成分、环境介质、温度等。
不锈钢的腐蚀机理
阐述不锈钢在特定环境中的腐蚀过程及其原 理。
不锈钢腐蚀的防护措施
介绍选用合适的不锈钢材料、控制环境介质、 阴极保护等方法。
特点
腐蚀速率较慢，易于预测和控 制；对金属材料的强度影响较 小。
实例
钢铁在大气中的生锈01
02
03
04
点蚀定义
点蚀是一种集中在金属表面很 小区域范围内，并深入到金属 内部的腐蚀形态。
点蚀特点
具有隐蔽性和突发性，难以预 测和控制；对金属材料的强度 和耐久性影响较大。
实例
铜和铁在海水中相互接触时，铁作为 阳极被加速腐蚀，而铜作为阴极被保 护。
特点
一种金属的腐蚀速率加快，另一种金 属的腐蚀速率减慢；电偶腐蚀的严重 程度取决于两种金属的电位差和电解 质溶液的性质。
晶间腐蚀与选择性腐蚀
晶间腐蚀定义
晶间腐蚀是沿着金属晶粒边界发生的局部腐蚀现 象，通常不引起金属表面的明显变化，但会严重 降低金属的强度和韧性。
实验步骤 准备金属试样→现场悬挂→定期观察记录腐蚀情 况→取回试样进行清洗和称重→计算腐蚀速率。
金属腐蚀第8章 缓蚀剂
§8.3 海水介质中缓蚀剂的应用 一、海水介质中碳钢缓蚀剂
最早有关海水中碳钢缓蚀剂的报道是英国的Clay于1946年发表在 Petroleum Eng．杂志上，他提出用甲醛作海水中碳钢的缓蚀剂。随后， Wyllie和Cheesman发表文章认为NaNO2—KH2PO4的混合物可对海水中的 碳钢提供保护。Hoar则对淡海水中NaNO2的缓蚀作用进行了研究。在此之 后，研究方向转向了正磷酸及其有机物方面。Rogers于1959年发表了用缓 蚀剂对用于海水环境中的船舱压载物进行保护的研究报告。所用的缓蚀剂 为正磷酸、磷酸苯胺、磷酸吡啶，浓度范围为(2～15)×10-5。Dillon则于 1965年发表了用小量的正磷酸[浓度为(5～15)×10-5作海水中钢的缓蚀剂的 报告。他们的研究结果表明，即使是在最好的条件下应用，正磷酸及有机 磷酸盐对海水中碳钢的缓蚀率最高也不超过85%。
三、成膜理论 指缓蚀剂与金属作用生成钝化膜，或者与介质中的离子反应生成沉积 层而使金属缓蚀，分为氧化膜、沉积膜和胶体膜三种。 2．沉积膜 它是由缓蚀剂与阴极反应产物生成难溶性氢氧化物。例如： O2+ 2H2O +4e == 4OH- ， Zn2+ + 2OH- == Zn(OH) 2↓ 缓蚀剂 沉积膜 或者与阳极反应产物生成不溶性膜，例如： 2NaOH+Fe2+ ==Fe(OH)2↓+2Na+ HPO42- +Fe2+ ==FeHPO4↓ ； HORNH3(氨基醇)+Fe3+ + 3Cl== [HORNH3][FeCl3]↓ 加入HPO42- ，HORNH3可以阻止无保护性的Fe(OH)2向具有保护性的 Fe(OH)3转化。
二、吸附理论
《材料腐蚀与防护》幻灯片
属不断溶解，孔外外表发生氧的复原，使蚀孔以自
催化过程开展，导致金属小孔腐蚀而被破坏。
例题： 讨论铁－铬〔Fe-Cr〕合金在 w(NaCl)=3.5%充气水溶液中点蚀开展过程。
〔1〕 在蚀孔底部： Fe和Cr的溶解反响
F eF e2 2e
C rC3r 3e
〔2〕 在孔下部那么壁 Cr3+的沉淀反响、Fe2+和局部Cr3+与Cl－
成小蚀孔，成为蚀孔核。
〔3〕点蚀敏感位置〔点蚀源〕 ① 金属外表的非金属夹杂物处； ② 金相组织不均匀，晶界处； ③ 钝化膜粗化、划伤、应力集中处、晶格缺
陷处； ④ 镀层、漆膜的不致密，针孔、气泡处；
〔4〕 蚀孔的诱导期
蚀孔的诱导期的长短取决于介质中的 阴离子浓度、pH值、金属的纯度和外表
的完整性、外加极化电势等因素。 一般情对况于，给a 定C 的l 金,属 ：则 f (aCl, )
第三节 电偶腐蚀
电偶腐蚀的定义：
两种电极电位不同的金属或合金相
接触并放入同一介质中时，电位较负的
金属腐蚀加速，而电位较正的金属腐蚀
减缓〔得到了保护〕。由于同电极电势
较高的金属接触而引起腐蚀速度增大的
电化学腐蚀现象，称为电偶腐蚀或双金
属腐蚀、接触腐蚀。
一 电动序与电偶序
1 电动序〔标准电势序〕
势的影响
ω(Mo)/%
0.0 0.42 0.92 1.4 1.8 2.4
br/mV(SHE) 280 300 340 400 535 732
四 防止点蚀的措施 1 改善介质条件； 2 选用耐点蚀的合金材料； 3 阴极保护； 4 对金属材料外表进展钝化处理，提高
材料的 钝态稳定性； 5 添加缓蚀剂；
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9．2 防腐蚀结构设计 一:合理的结构形式和表面状态
结构件的形式力求简单。 在无法简化结构的情况下，可将构件设计成分体结 构，使腐蚀严重的部位易于拆卸、更换 另外，构件的表面状态，要尽量致密、光滑。通常光 亮的表面比粗糙的表面更耐腐蚀。
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Hale Waihona Puke 二:防止积水或积尘5
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三： 防止缝隙腐蚀
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四：防止电偶腐蚀 防止电偶腐蚀的常用办法是避免腐蚀电传不同的金
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(5)结构的合理设计使水分不会在接触点集聚或存留。 (6)用防腐蚀漆或沥青涂覆接触区及其周围。
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五： 防止磨损腐蚀 当金属表面处于流速很高的腐蚀性液体中时，会
发生磨损腐蚀。磨损腐蚀在具有局部高流速和湍流显 著的地方特别大。
因此在设计时，应避免构件出现可造成湍流的凸台、 沟槽、直角等突变结构，而应尽可能采用流线型结 构．
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六：防治环境诱发破裂 环境诱发破裂由机械应力和腐蚀联合作用产生。
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七：温度不均匀引起腐蚀
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八：设备和建筑物的位置合理性
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9.3 防腐措施的选择 1.覆盖层保护 2.电化学保护 3.改善环境
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9.4 防腐蚀强度设计 1.均匀腐蚀的强度设计 采用留取腐蚀余量的方法 腐蚀余量：是根据预计的腐蚀量适当增加材料的尺 寸来保证原设计的寿命要求。 2.局部腐蚀的强度设计
9 防腐蚀设计
1
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。 防腐蚀设计包括； 1)选材； 2)防腐蚀措施的选择 3)防腐蚀结构设计； 4)防腐蚀强度设计； 5)防腐蚀工艺设计。
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9．1 选材 一：正确选材基本原则
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。
《材料腐蚀与防护》课程笔记
《材料腐蚀与防护》课程笔记第一章绪论1.1 材料腐蚀学科特点材料腐蚀学科是研究材料在环境作用下性能退化的一门科学，它具有以下特点：- 多学科交叉：腐蚀现象涉及化学反应、电化学过程、材料科学、物理学、生物学等多个领域，因此材料腐蚀学科是一门典型的交叉学科。
- 实践性强：腐蚀问题无处不在，从日常生活到工业生产，都存在着材料腐蚀的问题，这要求腐蚀学科的研究具有很强的实践性和应用性。
- 复杂性：腐蚀过程往往受多种因素的影响，如环境条件、材料性质、应力状态等，这些因素的相互作用使得腐蚀问题非常复杂。
- 经济影响大：材料腐蚀会导致设备损坏、结构失效，从而造成巨大的经济损失和安全风险。
1.2 材料腐蚀学科的发展材料腐蚀学科的发展可以分为以下几个阶段：- 古代认知阶段：在古代，人们就已经意识到金属会随着时间的推移而腐蚀，但由于科学技术的限制，只能采取一些简单的防护措施，如涂油、包裹等。
- 近代科学阶段：19世纪末到20世纪初，随着化学和物理学的发展，科学家们开始系统地研究腐蚀现象，提出了电化学腐蚀理论。
- 现代技术阶段：20世纪中叶，随着电子技术、材料科学和电化学技术的进步，腐蚀学科得到了快速发展，出现了许多新的腐蚀防护技术和方法。
- 当代综合管理阶段：21世纪初，腐蚀学科进入了综合管理阶段，强调腐蚀控制的系统性和科学性，发展了腐蚀监测、风险评估和管理信息系统。
1.3 腐蚀的定义腐蚀是材料在环境介质的化学、电化学或物理作用下，其表面或内部发生变质，从而导致材料性能下降、结构破坏的过程。
这个过程通常伴随着能量的变化。
1.4 腐蚀的分类腐蚀可以根据不同的标准进行分类：- 按照腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
- 按照腐蚀环境分类：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀等。
- 按照腐蚀形态分类：均匀腐蚀、局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等）、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
1.5 腐蚀速度表示方法腐蚀速度是衡量材料腐蚀程度的重要参数，常用的表示方法有：- 质量损失法：通过测量材料在一定时间内的质量损失来计算腐蚀速度，单位通常是毫克/平方厘米·小时（mg/cm²·h）。
材料腐蚀与防护课件：材料的腐蚀与防护
■ （3）环烷酸
■ 环烷酸RcooH(R为环烷基)是石油中一些有机酸 的总称。
■ 温度<220 ℃时，对金属无腐蚀性。 ■ 230~280 ℃腐蚀最大。 ■ 350 ℃，环烷酸汽化速率加剧，腐蚀加剧。 ■ 400℃以上，全部汽化，不产生腐蚀。
■ (4)氮化物
■ 石油中所含氮化合物主要为吡啶，吡咯及其衍生 物。原油中这些氮化物在常压装置很少分解。但 是在深度加工如催化裂化及焦化等装置中，由于 温度高，或者催化剂的作用，则分解生成了可挥 发的氨和氰化物。
■ （5）氢腐蚀
■ 氢渗透入钢材导致氢鼓泡、氢脆、脱碳等。
■ 2、炼油设备的腐蚀控制 ■ （1）工艺防腐技术 ■ （2）选用耐蚀材料 ■ （3）防腐涂镀层 ■ （4）阴极保护 ■ （5）加强管理和检修
■ 1、腐蚀环境 腐蚀物质： 腐蚀介质包含大气、钻井液和地层产出。 特点： 气、水、烃和固共存的多相流腐蚀介质 ； 高温高压环境 ； H2S、CO2、O2、Cl－和水分是主要腐蚀物质。
■ （1）氧气
■ 氧的腐蚀性受氧浓度、温度、pH值等因素的 制约。单一的氧腐蚀是均匀腐蚀，大气中的钻 井设备腐蚀就是氧腐蚀的典型代表。氧在水中 的溶解度随溶液温度的升高和矿化度的增加而 下降，因而，饱和盐水钻井液中含溶解氧量少， 其腐蚀性弱。
■ （2）内壁防腐 (a)涂料 (b)缓蚀剂
■ （3）正确选材，合理设计 ■ （4）加强科学管理、施工和维护
8.2 酸性气田中的腐蚀
■ 1、腐蚀环境 ■ 腐蚀的对象：油管、套管、井下工具。 ■ 腐蚀性物质：CO2、H2S和采出水、微生物。 ■ 腐蚀类型：
航空材料与腐蚀防护讲义 (腐蚀与防护部分)
第一章绪论1.1 材料腐蚀的基本概念腐蚀是一种自发过程。
腐蚀是由于环境作用引起的材料的破坏和变质。
从这个定义可以看出，材料（或结构）是否会发生腐蚀破坏，既取决于材料本身的性质，也与环境有关。
导致材料发生腐蚀的环境因素构成了腐蚀环境。
腐蚀环境包括总体环境（大气环境）和工作环境。
随着非金属材料（塑料、橡胶，以及树脂基复合材料等）越来越多地用作工程材料，非金属材料的环境破坏现象也越来越引起人们的重视。
因此，腐蚀科学家们主张把腐蚀的定义扩展到所有材料（金属和非金属材料）。
环境因素可以是机械的、物理的或化学的。
如载荷造成的断裂和磨损，光和热造成的老化，氧化剂造成的氧化等。
从这个意义来说，所有的材料破坏都可认为是腐蚀。
这是腐蚀的广义概念。
但由机械的或物理的因素造成的材料或结构破坏，以及某些材料的老化等破坏形式，有专门的研究方法。
所以通常所说的腐蚀是指由于环境因素与材料之间发生化学反应造成的破坏。
这是腐蚀的狭义概念。
本课程中将主要介绍金属材料由于环境中化学因素造成的腐蚀及其控制。
1.2 研究材料腐蚀的重要性材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。
从日常生活到交通运输、机械、化工、冶金，从尖端科学技术到国防工业，凡是使用材料的地方，都不同程度地存在着腐蚀问题。
腐蚀给社会带来巨大的经济损失，造成了灾难性事故，耗竭了宝贵的资源与能源，污染了环境，阻碍了高科技的正常发展。
一、腐蚀给国民经济带来巨大损失以金属材料为例，每年由于腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%~4%（表1.1）。
这些损失中包含了腐蚀的直接损失和间接损失，包括了浪费的材料和能源、腐蚀引起的原材料或产品的流失或污染、因腐蚀失效而损失的设备和结构、腐蚀降低设备性能造成的损失、因腐蚀造成的误工停产、因腐蚀导致的维修费用、控制腐蚀带来的费用，和因腐蚀造成的毒害物质泄漏所污染环境的治理费用等等。
表1.1 腐蚀造成经济损失的统计数据国家统计年份腐蚀造成的经济损失占当年国民生产总值的百分比美国1975 700亿美元 4.2% 1982 1260亿美元-英国1969 13.65亿英镑 3.5%日本1976 92亿美元 1.8%苏联1967 67亿美元2%联邦德国1974 60亿美元3%中国1995 1500亿元人民币4%二、腐蚀事故危及人身安全腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。