腐蚀仿真软件及应用分享 PPT
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化工设备的腐蚀与防护精品PPT课件
溶液中的 氧化性酸或负离子还原 NO3 + 2H- + e-
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
5
5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
16
5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
4
典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
8
3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
5
5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
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5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
4
典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
8
3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护
腐蚀与防腐PPT课件
腐蚀的机理
电化学腐蚀机理
电化学腐蚀是由于金属表面形成 原电池，使得阳极区域发生氧化 反应，阴极区域发生还原反应， 从而加速金属的腐蚀。
化学腐蚀机理
化学腐蚀是由于金属与环境中的 气体或非电解质液体发生纯化学 反应，导致金属表面形成氧化膜 或腐蚀产物。
02
腐蚀的影响因素
金属的性质
金属的种类
不同金属的耐腐蚀性不同， 例如，铁比铜更易生锈。
石油管道防腐的难点和挑战
由于管道运输的环境复杂，防腐措施需要具备耐候、耐压、耐腐蚀 等性能，同时还需要考虑施工和维护的方便性。
船舶防腐
船舶防腐的重要性
船舶长期处于海洋环境中，容易 受到腐蚀和生物污损等影响，防 腐措施能够延长船舶使用寿命， 保障航行安全。
船舶防腐的主要方
法
包括船体涂层保护、阴极保护、 防污涂料等措施，这些方法能够 有效地减缓腐蚀速度，防止生物 污损。
金属的纯度
金属中杂质的存在可能会 影响其耐腐蚀性。
金属的微观结构
晶粒大小、相组成等微观 结构因素也会影响金属的 耐腐蚀性。
环境因素
氧气
许多金属在有氧的环境中容易发生氧化腐蚀。
酸碱度
酸碱度能影响金属的腐蚀速率。
水
水能加速电化学腐蚀过程。
温度
温度升高通常会加速腐蚀过程。
电化分子复合防腐材 料
将高分子材料与其他具有防腐功 能的材料复合，形成具有优异防 腐性能的高分子复合防腐材料。
03
高分子材料改性技 术
通过改性技术改善高分子材料的 耐腐蚀性能，提高其使用寿命和 稳定性。
电化学防腐技术
阴极保护技术
通过降低金属表面的腐蚀电流，使金属表面成为阴极， 从而达到防腐目的。
《化学腐蚀》PPT课件
四、实验室常用的试剂以及气体
碱 氢氧化钠（NaOH） 氢氧化钾（KOH） 氨水（HN4OH）
四、实验室常用的试剂以及气体
有机溶剂 丙酮 异丙醇（IPA） 乙醇
四、实验室常用的试剂以及气体
气体 硅烷（SiH4） 氨气（NH3） 三氯化硼（BCl3） 氢气（H2） 磷烷（PH3） 氯气（Cl2）
4、SiO2的湿法腐蚀
在上述反应过程中，HF不断被消耗，因此反应速率随时间的增加而降低。为了避免这种现象的发生． 通常在腐蚀液中加入一定的氟化氨作为缓冲剂(形成的腐蚀液称为BHF)。氟化氨通过分解反应产生HF， 从而维持HF的恒定浓度。NH4F分解反应方程式为：
NH4F↔NH3+HF
分解反应产生的NH3以气态被排除掉。
腐蚀 SiO2的化学性质非常稳定，只与氢氟酸发生化学反应，而不与其他
酸发生反应。与氢氟酸反应的反应式如下； SiO2十4HF→SiF4十2H20
反应生成的四氟化硅能进一步与氢氟酸反应生成可溶于水的络合物 ——六氟硅酸，反应式为： SiF4十2HF→H2(SiF6)
总反应式为 SiO2十6HF→ H2(SiF6)十2H2O
1、湿法腐蚀的主要参数
选择比
选择比
要去除材料的腐蚀速率 掩膜腐蚀速率
1、湿法腐蚀的主要参数
各向同性、各向异性
1、湿法腐蚀的主要参数
腐蚀的均匀性
腐蚀速率均匀性（%）（ （最 最大 大腐 腐蚀 蚀速 速率 率+最 最小 小腐 腐蚀 蚀速 速率 率） ）100%
1、湿法腐蚀的主要参数
控制湿法腐蚀的主要参数包括：腐蚀溶液的浓度、腐蚀的时间、反应温度以及溶液的搅拌方式等。
Hale Waihona Puke 二、常用的刻蚀剂以及刻蚀材料
腐蚀防护第五讲精品PPT课件
只要阴阳两极之间有电流流动，必然出现极化现象。 由于电化学反应与电子迁移速度差异引起电位的降低 升高。
➢ 电化学极化
➢ 浓差极化
➢ 膜阻极化
超电压：
腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极或阳极 电位偏离初始电位的绝对值。定量的反应出极化的 程度
去极化作用： 凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。 阴极去极化作用： 在溶液中增加去极剂（H+ 、O2等）的浓度、升温、搅 拌、其它降低活化超电压的措施 阳极去极化作用： 搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂
最大有效应力或应力 强度 降低到临界值 以下；
⑵合理设计与加工，减少局部应力集中。 ➢选用大的曲率半径 ➢采用流线型设计 ➢关键部位适当增厚（或改变结构型式） ➢焊接接构采用对接等等
⑶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
➢对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金 的微观结构，避免晶间偏析物的形成，提高 SCC的敏感性
析氢腐蚀： 溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，促使金 属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀 耗氧腐蚀：
阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解，引 起的金属腐蚀
析氢腐蚀
1、析氢腐蚀发生的条件：
腐蚀电池中的阳极电位低于阴极的析氢电极电位
EH ＞ EA
EH＝Ee.H－ηΗ Ee.H＝ EH。+0.059㏒[H+] ＝ －0.059pH
➢ （5）溶液的流动状态对腐蚀速度影响大
金属的钝性
一、钝化现象的共同特征：
➢ 金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度 等有关；
➢ 金属钝化后电位往正方面急剧上升； ➢ 金属钝态与活态之间的转换往往具有一定程度的
装备电化学腐蚀仿真原理与应用_记录
《装备电化学腐蚀仿真原理与应用》阅读笔记目录一、装备电化学腐蚀概述 (2)1. 装备腐蚀定义及危害 (3)2. 电化学腐蚀基本原理 (3)3. 腐蚀类型与特点 (5)二、电化学腐蚀仿真原理 (6)1. 仿真技术概述 (7)2. 电化学腐蚀仿真模型建立 (8)3. 仿真软件及功能介绍 (9)三、装备电化学腐蚀仿真应用 (10)1. 航空航天领域应用 (12)1.1 飞机结构腐蚀仿真分析 (13)1.2 航空发动机材料腐蚀评估 (14)2. 石油化工领域应用 (16)2.1 石油化工设备腐蚀仿真分析 (17)2.2 管道系统腐蚀预测与防护 (18)3. 铁路运输领域应用 (20)3.1 铁路车辆金属结构腐蚀仿真研究 (22)3.2 轨道设施腐蚀防护优化 (23)四、仿真实验设计与实施 (25)1. 实验前期准备 (26)2. 实验操作过程 (27)3. 数据处理与结果分析 (28)五、案例分析与实践应用探讨 (30)1. 成功案例分析 (31)2. 实践应用中的挑战与对策 (32)六、装备电化学腐蚀防护技术展望 (33)1. 新材料应用前景 (34)2. 先进工艺技术发展趋势 (35)3. 智能监测与预防性维护策略展望 (35)一、装备电化学腐蚀概述电化学腐蚀是金属在电解质环境中发生的化学反应，这种反应导致金属材料的破坏和性能下降。
在装备制造中，电化学腐蚀是一个普遍存在的问题，它不仅影响装备的可靠性和使用寿命，还可能对装备的安全性能造成威胁。
电化学腐蚀的过程涉及电解质中的离子与金属表面发生反应，形成腐蚀产物，并导致金属离子的释放。
这个过程通常伴随着电流的产生，因此也被称为电化学腐蚀电池。
腐蚀电池的形成和发展受到多种因素的影响，包括金属的化学成分、电极电位、电解质溶液的性质以及环境条件等。
为了有效地防止或减轻电化学腐蚀，装备制造者需要采取一系列措施。
选择耐腐蚀性更强的金属材料是预防电化学腐蚀的基础，通过表面处理技术如电镀、喷涂等可以改变金属表面的化学和物理性质，提高其耐腐蚀能力。
COMSOL软件模拟在腐蚀与防护教学中的应用
［收稿时间］2019-10-17［基金项目］感谢山东省教育质量提升计划建设项目（SDYAL17010）中国海洋大学研究生教育质量提升计划建设项目（HDYA17015，HDYK19007），中国海洋大学本科教育教学研究项目（2019JY159，2019ZD19）资助。
［作者简介］高荣杰（1968-），男，河北故城人，博士，副教授，主要研究方向：海洋腐蚀与防护技术。
［摘要］项目组以海水环境中钢铁管道牺牲阳极阴极保护为例，介绍COMSOL 软件模拟在腐蚀与防护教学中的应用。
通过模型参数极化电阻率、阳极位置、阳极大小等变化获得对应阴极保护电位分布规律，加深学生对阴极保护设计的理解和认知，提高学习兴趣，培养学生自主学习能力，促进学生对课堂知识的掌握。
通过直观方式表达阴极保护过程中电子的转移和流动方向，有助于学生对理论知识和微观抽象电子运动的理解，提高学生的学习动力，增加成就感。
［关键词］COMSOL ；辅助教学；阴极保护；保护电位［中图分类号］G642［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2020）11-0109-04University Education一、引言材料腐蚀与防护技术是中国海洋大学针对材料科学与工程学院本科生和研究生开设的一门实践性较强的综合型专业知识教育层面的选修课程。
教学内容由32学时理论教学和16学时实验教学构成。
主要介绍腐蚀理论、腐蚀分类、电化学保护和腐蚀评定试验方法等基础知识，选择电偶腐蚀、阴极保护检测、极化曲线测定和气体容量法测定金属腐蚀速率四个典型模块进行实验，是解决海洋工程腐蚀问题必须掌握的基础知识[1]。
COMSOL Multiphysics 是目前常用的数值模拟软件，是一款基于数值方法的多物理场通用仿真平台，通过模块化设计和函数调用能够模拟包括电学、声学、电化学、流体、传热等绝大多数物理化学领域涉及的问题。
软件包含腐蚀、电化学在内的30多个模块[2]，目前该软件的应用主要集中在科研模拟。
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
腐蚀监测技术PPT课件
• 目前还没有一种氢探头可用来直接表明腐蚀率，但可以监测工艺过程 的变化。
第17页/共40页
GUANYUAN KEYOU
2、氢探 针
第18页/共40页
GUANYUAN KEYOU
2、氢探针
插入式 贴片式
第19页/共40页
GUANYUAN KEYOU
3、电阻法（ER探针）
原 理 ： 一 个 具 有 固 定 质 量 和 形 状 的 传 感 器 的 电 阻 ， 横 截 面 积 随 腐 蚀 而变化，电阻读数将随之变化，这个变化量与一个未腐蚀的传感器 元件的电阻相比较，当二者电阻读数表达为一个比率时，比率的变 化就表示腐蚀速度的变化。
油井管线下部试片腐蚀状况
油井地面管线底部腐蚀状况
第13页/共40页
GUANYUAN KEYOU
腐蚀监测技术
➢点蚀数据的获得
点蚀
某油田地层产出水试片
第14页/共40页
GUANYUAN KEYOU
某油田注水泵进口结垢
第15页/共40页
试棒5mm
GUANYUAN KEYOU
挂片法的优点
挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有效的方法，能够最 大程度的反映真实腐蚀情况，尽管现在先进的电子方法较多， 但任何其它方法的使用，都会以挂片法作为参考，而进行配套 使用。
第40页/共40页
GUANYUAN KEYOU
现场含硫系统带压腐蚀监测
第8页/共40页
GUANYUAN KEYOU
1、挂片法（试件失重法）
①挂片法（试件失重法）： 首先将试件称重，记录原始数据，然后将试件挂入所需监测的介质内，通过一定时
间后取出，清洗腐蚀产物后称重，根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计 算其腐蚀速度。
第17页/共40页
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2、氢探 针
第18页/共40页
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2、氢探针
插入式 贴片式
第19页/共40页
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3、电阻法（ER探针）
原 理 ： 一 个 具 有 固 定 质 量 和 形 状 的 传 感 器 的 电 阻 ， 横 截 面 积 随 腐 蚀 而变化，电阻读数将随之变化，这个变化量与一个未腐蚀的传感器 元件的电阻相比较，当二者电阻读数表达为一个比率时，比率的变 化就表示腐蚀速度的变化。
油井管线下部试片腐蚀状况
油井地面管线底部腐蚀状况
第13页/共40页
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腐蚀监测技术
➢点蚀数据的获得
点蚀
某油田地层产出水试片
第14页/共40页
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某油田注水泵进口结垢
第15页/共40页
试棒5mm
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挂片法的优点
挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有效的方法，能够最 大程度的反映真实腐蚀情况，尽管现在先进的电子方法较多， 但任何其它方法的使用，都会以挂片法作为参考，而进行配套 使用。
第40页/共40页
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现场含硫系统带压腐蚀监测
第8页/共40页
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1、挂片法（试件失重法）
①挂片法（试件失重法）： 首先将试件称重，记录原始数据，然后将试件挂入所需监测的介质内，通过一定时
间后取出，清洗腐蚀产物后称重，根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计 算其腐蚀速度。
金属的腐蚀和防护PPT教学课件
金属防护方法总结
1)、改变金属的内部结构 2)、在金属表面覆盖保护层 3)、电化学保护法
练习1.下列现象与电化学腐蚀无关的是:( D )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比纯铁更易生锈 C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈 D银质奖牌久置表面变暗
2.铁钉和碳棒用导线连接后,浸入到食盐溶液 中,可能发生的反应是: ( BD )
总反应：
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
小结：
①、原电池反应与普通氧化—还原反应在原理上是一 样只是把氧化还原反应分别在两极进行，所以有电 流产生。
②、较活泼的金属通常为负极，被氧化而溶解；较不 活泼的金属为正极，附近阳离子被还原而析出物质 (如：H2)。
判断下列装置能否构成原电池，并说明原因。
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为___2_个。 碳原子数目与碳碳化3学键数
目之比为_______. 2:3
练习二
2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体 结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底 面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化
猫眼石
紫水晶
黄黄水水晶晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
干 冰 晶 体 结 构
非晶态又称玻璃态
玻璃结构示意图
B M
O
Si
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
宏观晶体的形貌
格麟倍-腐蚀防护及表面处理方案引领者
CorrosionMaster
相关设备腐蚀分析
能源管路及 相关设备
有效距离
>10,000 km
100 km
100 km
1km
无
CatPro
管道阴极保护优化设计 HVDC、轨道交通等杂散电流干扰计算评估 受干扰管段缓解方案优化
CPMaster
套管穿越段、海上平台、储罐等阴保设计及分析
软件产品销售及技术服务
阴极保护仿真 CPMaster
0 网格划分 MeshMaster 感知质量 Aesthetica 颜色仿真 CI-Navigator
电镀仿真 PlatingManager
铸造 EKK
腐蚀仿真 CorrosionMaster
软件产品销售及技术服务
零部件
电泳仿真EcoatMaster 排气沥液仿真Alsim 烘烤仿真Baking Designer
向导式
腐蚀标准库 模块
国标、军标 企业标准 行业标准
向导式
均匀腐蚀 电偶腐蚀 缝隙腐蚀
真实腐蚀检测 实验
薄液膜系统
精确稳定控制样品表面薄液膜 参数为大气环境腐蚀研究提供 精确实验支持。
合作伙伴
汽车
航空航天
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能源&公共事业
海洋、船舶
其他
软 件 功 能 及 特 点
结构体阴极保护系统仿真—CP Master
• 革命性的3D阴极保护设计和优化软件 • 适用范围：穿越管段、储罐、船舶、海上平台等 • 阴极保护方式: ICCP & SACP
模拟管道等保护体电位分布和电流密度分布、地电 位分布、阳极消耗速率等
腐蚀与氧化腐蚀ppt课件
特
数量级，裂纹普通呈树枝状。
征
应力腐蚀机理
〔1〕阳极快速溶解实际
裂纹一旦构成，裂纹尖端的应力集中导致裂纹尖端前沿区发生 迅速屈服，晶体内位错沿着滑移面延续地到达裂纹尖端前沿外表，产 生大量瞬间活性溶解质点，导致裂纹尖端(阳极)快速溶解。
〔2〕闭塞电池实际
在已存在的阳极溶解的活化通道上，腐蚀优先沿着这些通道进展。 在应力协同作用下，闭塞电池腐蚀所引发的腐蚀孔扩展为裂纹，产生 SCC。
2. 应力腐蚀发生的条件和特征 3. 应力腐蚀机理 4. 应力腐蚀控制方法
应力腐蚀发生的条件
应 ① 敏感资料
力 腐
合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。
蚀 ② 特定的腐蚀介质
发
对于某种合金，能发生应力腐蚀断裂与其所处的特定
生
的腐蚀介质有关。而且介质中能引起SCC的物质浓度普通
的
都很低
条 件
③ 拉伸应力
〔3〕膜破裂实际〔滑移-溶解实际〕
金属外表是由钝化膜覆盖，并不直接与介质接触。在应力或活性 离子(Cl-)的作用下易引起钝化膜破裂，显露活性的金属外表。介质沿 着某一择优途径浸入并溶解活性金属，最终导致应力腐蚀断裂。
应力腐蚀控制方法
① 合理选材
尽量防止金属或合金在易发生应力腐蚀的环境介质中运用。
② 控制应力
腐蚀与氧化
几乎一切资料在制备、加工和运用过程中都会 与特定环境相接触。从物理化学方面思索，资料或 多或少地会与环境介质发生一系列相互作用，即资 料在环境介质中会表现出特有的环境行为效应。在 敞开物系中，腐蚀、氧化、磨损等是资料最根本的 环境行为效应。这些效应直接影响资料的构造、性 质及运用性能。
第一节 腐蚀 第二节 氧化－界面在金属氧化中的作用 第三节 辐射损伤
腐蚀检测课件第5章(加速腐蚀)a
适用于钢铁件和锌压铸件上的Cu-Ni-Cr或Ni-Cr多层镀层 的加速腐蚀试验
具有快速、准确、重现性好的特点 检验镀层比铜加速的醋酸盐雾试验方法更快 部件需制成标准化试样表面
19
EC 试验溶液A、B及指示剂C、C的组成
试验溶液及指示剂
的组成
A
浓度
B
C
D
NaNO3, g/L
10
10
NaCl, g/L
但湿热试验的试验周期较长，试验的腐蚀性不很苛刻，
因此较少应用于对镀层耐蚀性的检验
27
（2）试验方法 （a）恒温恒湿试验
控制温度为40土2℃ 相对湿度为95% （b）高温高湿试验 控制温度为55土2℃ 相对湿度为98一100％ 在55℃下保持8h 然后停止加热，自然冷却至室温，闭箱16h 24h为一个循环周期
按
盐
醋酸盐雾试验方法
雾
成
铜加速醋酸盐雾试验方法
分
循环酸化盐雾试验
其它盐雾试验方法 酸化合成海水盐雾试验
盐／二氧化硫喷雾试验
8
按 介
天然环境暴露试验
模拟现场腐蚀环境
质
环 人工加速模拟盐雾环境试验 境
加速腐蚀试验
人工加速模拟盐雾试验特点：
其盐雾环境的氯化物的盐浓度高，可以是一般天然环境盐 雾含量的几倍或几十倍
（4）应用范围 适用于工作条件相当苛刻的锌压铸件及钢铁表面的装 饰性镀铬层（Cu-Ni-Cr或Ni-Cr）的快速检测耐蚀性 适用于经阳极氧化、磷化或铬酸处理的铝材 方法可靠、重现性及精确性取决于试验因素的严格控 制
17
5.1.5 其它盐雾试验 循环酸化盐雾试验 酸化合成海水盐雾试验 盐／二氧化硫喷雾试验
（2）试验系统
【能源化工】材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀ppt模版课件
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
0.70
(He) 0.8
二氧化 0.5
0.04
氙(Xe) 0.5
0.4
碳
氢(H2) 0.05
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷 P2.4
9
大气腐蚀
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3) 硫化氢(H2S)
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品) 尘粒
典型浓度，微克/米３
工业大气的腐蚀性超过农村大气，主要原 因是空气污染严重，含有大量的腐蚀性气体， 如SO2、CO2等。
12
海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使 其腐蚀性较之工业和农村大气都严重。
大气腐蚀是一种电化学过程，对于大气
的腐蚀性，有时不能光看某些腐蚀性气体的
含量和降尘量的大小，如沈阳大气污染中
S9O523m最g/大m2，浓五度年达合1计.3相8m对g/湿m3 度，≥降7尘0％量RH高的日达
E-烟粒+0.01﹪SO2
1)空气非常纯时，腐蚀速度 相当小，随着湿度增加仅有 轻微增加。
28
3.工业大气中金属腐蚀特点 1) 工业大气中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加大气的
腐蚀作用，加快金属的腐蚀速度。 图4-2示出了抛光钢片在纯净空气中，含SO2的空气及含有
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
0.70
(He) 0.8
二氧化 0.5
0.04
氙(Xe) 0.5
0.4
碳
氢(H2) 0.05
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷 P2.4
9
大气腐蚀
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3) 硫化氢(H2S)
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品) 尘粒
典型浓度，微克/米３
工业大气的腐蚀性超过农村大气，主要原 因是空气污染严重，含有大量的腐蚀性气体， 如SO2、CO2等。
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海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使 其腐蚀性较之工业和农村大气都严重。
大气腐蚀是一种电化学过程，对于大气
的腐蚀性，有时不能光看某些腐蚀性气体的
含量和降尘量的大小，如沈阳大气污染中
S9O523m最g/大m2，浓五度年达合1计.3相8m对g/湿m3 度，≥降7尘0％量RH高的日达
E-烟粒+0.01﹪SO2
1)空气非常纯时，腐蚀速度 相当小，随着湿度增加仅有 轻微增加。
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3.工业大气中金属腐蚀特点 1) 工业大气中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加大气的
腐蚀作用，加快金属的腐蚀速度。 图4-2示出了抛光钢片在纯净空气中，含SO2的空气及含有
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支托（灰色）
套管（绿色） 轴（紫色）
1 F18战机腐蚀仿真
最大腐蚀速率: 350 micron/y
1 F18战机腐蚀仿真
最大腐蚀速率: 150 micron/y
1 F18战机腐蚀仿真
最大腐蚀速率: 90 micron/y
2 美国TFT公司消防阀腐蚀仿真
TFT公司位于美国印第安纳，是一家 全球领先的生产先进消防设备的企业
2 美国TFT公司消防阀腐蚀仿真
可根据仿真需要设置不同的网格大小，根据用户设置软件将自动进行网格划分。
Bushed lug with BlueCoat
支托架结构示意
1 F18战机腐蚀仿真
材料和极化曲线
样品试验测试： 支托：7075 Al-T73，铬酸阳极化 轴衬：CuBe本体与镀Cd后的极化曲线，镀层厚度 轴：PH 13-8 Mo沉淀强化不锈钢与镀Cd后极化曲线，镀层厚度
1 F18战机腐蚀仿真
验证不同材料组合的设计方案的腐蚀风险
通过对比金属的极化数据来判断金属的耐蚀性 通过类似的项目经验结果来判断金属的耐蚀性
试验方法：盐雾试验、湿热试验
GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验-盐雾试验 GJB 150.11A-2009 军用装备实验室环境试验方法第11部分 盐雾试验 GJB 150.9A-2009 军用装备实验室环境试验方法第9部分 湿热试验
腐蚀仿真软件及应用分享
目录
1
软件背景
2
软件介绍
3
案例介绍
1.软件背景
研究背景
腐蚀是指金属材料受环境介质的化学、电化学和物理作用引起金属的破坏现象。
腐蚀造成的危害性主要表现在三个方面： ✓ 造成国民经济的巨大损失 ✓ 造成重大事故和严重的环境污染 ✓ 对生命财产构成危害
研究方法
传统方法：理论方法、经验方法
美国国防部空军“SBIR计划”
软件功能
评估防腐设计
通过输入待评估设备或部件的材料与 腐蚀防护措施的数据信息，结合所服 役的环境信息，预测设备或部件的腐
蚀热点与失效时间。
评估加速腐蚀试验 通过特定的环境参数输入，可仿真设备或部件 的加速腐蚀试验情况；节省了真实试验所需的 试验时间，也排除了外界因素对试验结果的干
软件组成
CurveAnalyzer-前处理器
CurveAnalyzer是CorrosionMaster的前处理模块，用来解析金属极化曲线。
软件组成
CorrosionM蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀仿真计
算功能； 依时计算功能，随时间变化可设置不同腐蚀
仿真流程
3 材料数据库
测定材料的极化数据后，利用前处理软件CurveAnalyzer进行极化数据解析，建立材料数据库。
线性扫描伏安试验
极化曲线解析
材料数据库
软件组成
CorrosionMaster主要功能是评估金属结构的电化学腐蚀的风险，包括均匀腐蚀、电偶腐蚀和缝隙腐蚀，辅助优化产 品防腐蚀设计。目前Elsyca CorrosionMaster 由三个功能模块组成：前处理器CurveAnalyzer、求解器CorrosionMaster和 后处理器XPlorer。
环境数据库
Xplorer
可视化与结果分析
1
2
3
4
5
6
CAD模型创建
极化曲线处理与解析
网格划分与仿真计算
CATIA、UG等CAD软件
CurveAnalyzer
CorrosionMaster
仿真流程
1 CAD建模
可将设备的全尺寸数模输入到腐蚀仿真软件，数 模需考虑搭接、焊接、紧固件、缝隙、泥浆包埋区、 浸水、排水区、防护层、密封等因素，结合软件内置 的结构分析程序，识别数模中容易发生腐蚀的部位； 仿真软件在自动划分网格的过程中，将该部位进行逐 一标识。
F18 战机机翼支托
Alternative Al washer
Al washer wheel side
美国国防部SBIR项目组阶段验收：
Corrosion Master可以准确预测腐蚀风险、计算腐蚀速率，找到“ hot spots”。 计算结果与现役机型腐蚀状态对比高度吻合。
1 F18战机腐蚀仿真
仿真流程
仿真数据库
环境数据库
材料数据库
2 环境数据库
微观和宏观数据： 1. 微观环境数据：作为腐蚀仿真的计算输入；
2. 宏观环境数据：将宏观气象参数转换为微观环境数据。
仿真流程
3 材料数据库
材料数据包括： 1 物化数据 ：摩尔质量、密度、化合价、电阻率等； 2 极化曲线：通过线性伏安法测定材料的极化曲线； 3 镀层数据：镀层种类、厚度以及镀层的极化曲线； 4 涂层数据：涂层老化数数，如不同时间段的涂层厚度等信息。 可对金属、合金、镀层系统、涂层系统进行仿真模拟计算。
支托架示意
Misson
1 F18战机腐蚀仿真
Bushing
Lug
Pin Bushed lug without pin
Fuselage bushing Fuselage lug
Wing lug Wing bushing
Wing attach assembly with pin
Bluecoat Cd plate
研究方法
仿真计算方法
质量守恒定律： 拉普拉斯方程： 欧 姆 定 律：
研究方法
开发流程
2.软件介绍
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
软件开发
二十一世纪初，美国国防部空军“SBIR计划”与比利时Elsyca公司合作研究F18战斗机腐蚀防护问题，并成功开发腐蚀 仿真软件CorrosionMaster。
环境； 仿真腐蚀后结构形貌。
软件组成
XPlorer——后处理器
仿真结果的三维云图分析，导出仿真报告与腐 蚀形貌，并能视频展示腐蚀随时间的变化情况。
3 案例介绍
1 F18战机腐蚀仿真
Current system Steel washer
F18战机轮毂
Actual corrosion
Al washer outside
扰
主要功能
评估设备腐蚀状态 通过输入设备或部件现阶段的材料信息、 防腐层信息（涂镀层）和工作环境，可评 估设备当前的腐蚀状态
评估设备腐蚀寿命 通过输入设备或部件的材料信息、防腐层 信息（涂镀层）、工作环境和维修策略， 可得到不同时间段的腐蚀速率，评估腐蚀 寿命
仿真流程
极化曲线和理化数据
材料数据库
宏观环境和微观环境