过程装备腐蚀与防护第二章
过程装备腐蚀与防护第二章
Ebr影响因素 ① 材料因素 自钝化金属相对耐点蚀能力高；金属的表面粗糙核位错越容易形成点蚀。 ② 环境因素 介质的成分、pH值以及流速核温度等。 点蚀的防护 ① 合理的选材，加入适量的能提高抗点蚀的合金元素，如Cr、Mo、Ni等的不锈钢改善表面处理工艺，提高钝态稳定性。 ② 降低环境介质的有害元素 特别是卤素离子 ③ 合理的结构设计 ④ 采用阴极保护 对金属设备、装置采用电化学保护是防止小孔腐蚀发生的较好措施。阴极极化使电位低于保护电位Ep，使设备材料处于稳定的钝化区。 ⑤ 缓冲剂 封闭系统中采用缓冲剂，不锈钢采用硝酸盐、亚硝酸钠等。
2.2 力学因素
合理设计与加工减少局部应力集中 选用对接焊接结构、大的曲率半径、采用流型设计等。
2.2 力学因素
降低材料对SCC的敏感性 退火热处理消除残余应力，时效处理改善合金组织（消除晶间偏析）降低对SCC的敏感性。 其他方法 合理选材，采取阴极保护。 疲劳腐蚀 疲劳断裂－金属构件在变动负荷作用下，经过一定周期后所发生的断裂。疲劳腐蚀－由腐蚀介质和变动负荷的联合作用而引起的断裂破坏。 循环应力以交变的张应力和压应力(拉-压应力交替变化)最为常见。如海上、矿山的卷扬机牵引钢索、油井钻杆、深井泵轴等。脉动应力为交变应力和拉伸应力的叠加。如凿岩机所承受的是脉动应力。
第2章 影响局部腐蚀的结构因素
2.1局部腐蚀和全面腐蚀比较
(1) 局部腐蚀和全面腐蚀的定义
全面腐蚀(General Corrosion)－腐蚀是在整个金属表面上进行。可事先预测。 局部腐蚀(Localized Corrosion)－腐蚀只集中在金属表面局部特定部位进行，其余大部分几乎不腐蚀。事先无法预知，容易发生脆性断裂失效，危害性特别大。
2.2 力学因素
过程装备腐蚀与防护教案-2
教案
2015~2016学年第二学期
学院（部、中心）
课程名称过程装备腐蚀与防护专业、年级、班级
主讲教师
教案编写说明
教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。
任课教师应根据专业的培养方案，紧扣教学大纲，认真分析教学内容，切合学生实际，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案编写说明如下：
1、编号：按施教的顺序标明序号（每堂课一个序号）。
2、教学时数：指完成一个授课题目所用教学时间。
理论课通常以学时数为单位（一般2学时），而实践课则以学时数，天数或周数为单位。
3、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
4、题目：标明章、节或主题。
5、教学目的要求。
6、教学重点、难点。
5、教学方式和手段。
6、教学过程（含复习旧课、引入新课、组织教学、启发思维等）。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排。
本部分不同专业的授课可有自己的特色。
7、讨论、思考题和作业。
8、参考资料：列出参考书籍、有关资料。
9、日期的填写系指本堂课授课的时间。
授课教案应根据专业技术领域发展、教学要求变化、学生实际水平，以及教师以往教学的课后小结、批注等进行补充、修改或重写，以保持教学内容的先进性和适用性。
请妥善保存各阶段的教案，并配合好学院的教学检查和归档等工作。
编号：02。
过程装备腐蚀与防护考点内容
主要试题题型：一、简答题（约30分）二、填空题（约20分）三、选择题（约10分）四、腐蚀事例分析（3- 4小题，共40分）第一章 腐蚀电化学基础1、金属与溶液的界面特性——双电层金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的双电层。
2.电极电位电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。
3.金属电化学腐蚀的热力学条件(1). 金属溶解的氧化反应若进行，则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。
E>Ee,M(2)去极化反应若进行，则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。
E<Ek0上述条件需同时满足。
4、极化极化现象：电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。
极化现象的根本原因：电极反应与电子迁移的速度差。
极化曲线定义：用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。
作用：判断电极材料的极化特性。
腐蚀极化图定义：将构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一E -I 坐标上得到的图线，简称极化图。
对给定的腐蚀电池，工作稳定时的腐蚀电流为Icorr ,则初始电动势问题：如增加最有效的阴极的面积，或添加去极剂，搅拌等，将使Ex -S 水平线向正方向移动（为什么？）5、超电压（过电位）腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位变负，阳极电位变正。
这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。
以η表示。
超电压量化的反映了极化的程度，对研究腐蚀速度非常重要。
6.金属的耐蚀性能评定（针对全面腐蚀 为什么？）金属耐蚀性也叫化学稳定性，即金属抵抗介质作用的能力。
对全面腐蚀，通常以腐蚀速度评定。
对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级7、腐蚀速度的工程表示方法重量法：以金属腐蚀前后金属质量的变化来表示，分失重法和增重法。
常为实验室采用。
失重法适用于腐蚀产物能很好地除去而不损伤主体。
过程装备腐蚀与防护教学大纲
《过程装备腐蚀与防护》课程教学大纲课程性质：选修课总学时：32课程类型：专业课学分：2课程编号：适用专业：过程装备与控制工程开课教研室：过程装备与控制工程教研室教学大纲说明一、本课程的地位、作用和任务二、本课程的教学基本要求通过本门课程的学习，要求学生能合理地运用所学到的有关腐蚀与护护的知识，解决实际中的问题。
对金属腐蚀理论、基本概念及重要的作用机理要有较清楚的理解，对一般的腐蚀现象能进行初步的分析。
初步掌握化工机械制造中的主要金属材料和非金属材料的耐腐蚀性能、主要的物理、机械性能及应用范围。
在防止腐蚀方面，要求学生了解基本原理、主要应用场合及条件。
三、新大纲改革说明1.学时数为32学时。
2.为了突出本专业的特点，增加了一些典型化工生产装置的腐蚀与防护分析的章节。
教学内容一、本课程的理论教学内容1 绪论1.1了解过程装备防腐蚀的意义及学习本课程的目的1.2熟悉腐蚀的定义和分类2 金属电化学腐蚀基本原理2.1金属电化学腐蚀的原理2.2双电层的形成过程2.3金属电极电位的概念2.4宏观腐蚀电池和微电池的作用原理2.5极化的概念及应用2.6腐蚀速度的评定方法和计算2.7析氢腐蚀和耗氧腐蚀2.8金属的钝化现象及应用3 影响腐蚀的结构因素3.1外力作用下形成的应力腐蚀、腐蚀疲劳和磨损腐蚀 3.2表面状况因素形成的小孔腐蚀、缝隙腐蚀3.3异种金属组合形成的电偶腐蚀3.4焊缝晶间腐蚀4 常用金属材料的耐蚀性4.1金属在某些环境中的腐蚀特点4.2金属耐蚀合金化原理及合金元素对耐蚀性的影响4.3不锈钢、碳钢、铸铁和有色金属的耐蚀原理和耐蚀性5 常用非金属材料的耐蚀性5.1高分子材料的耐蚀性5.2无机非金属材料的耐蚀性5.3不透性石墨的耐蚀性6 防腐蚀方法6.1电化学保护6.2衬里防护6.3防腐结构的设计6.4 一些其他的防腐方法7 典型石化装置的腐蚀与防护分析和应用8 设备的腐蚀监控二、本课程的实践教学内容本课程没有安排实践教学内容。
过程装备腐蚀与防护课件-绪论
船舶在海洋环境中的腐蚀
绪论
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。
绪论
4、化工工业
5、机械电子
6、民生
7、环境污染
绪论
腐蚀造成的经济损失（美国）： 占国民生产总值的1.8%~4.2%
绪论
腐蚀造成的经济损失（中国）：
2002年 柯伟院士
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：
腐蚀科学的发展：
绪论
绪论
腐蚀科学的发展：
绪论
腐蚀科学的发展：
腐蚀的定义：
绪论
绪论
绪论
腐 蚀
金属腐蚀
机 理 破坏 特征
非金属腐蚀
腐蚀 环境
化 学 腐 蚀
电 化 学 腐 蚀
全 面 腐 蚀
局 部 腐 蚀
大 气 腐 蚀
土 壤 腐 蚀
电 解 质 溶 液 腐 蚀
熔 融 盐 中 的 腐 蚀
高 温 Байду номын сангаас 体 腐 蚀
应 力 腐 蚀
疲 劳 腐 蚀
磨 损 腐 蚀
小 孔 腐 蚀
晶 间 腐 蚀
缝 隙 腐 蚀
电 偶 腐 蚀
其 它
绪论
1.
腐蚀的危害性
材料腐蚀给国民经济带来巨大损失
腐蚀事故危及人身安全
腐蚀造成资源和能源浪费
腐蚀引起环境污染
目录
绪论
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第二章 影响腐蚀的 结构因素 第三章 金属在某些环境中的腐蚀 第四章 金属结构材料的耐蚀性 第五章 非金属结构材料的耐蚀特性
过程装备腐蚀与防护期末复习要点
过程装备腐蚀与防护期末复习要点第一章金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的结构——双电层。
电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。
极化现象：电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。
极化曲线：用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位下降，阳极电位升高。
这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。
铁和不锈钢在浓硫酸中进行阳极极化时，随着阳极电位向正方向移动，金属溶解速度反而急剧下降，甚至几乎停止，这种反常的现象称为钝化。
析氢腐蚀：指溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上进行阴极反应，使金属持续溶解而被腐蚀。
析氢腐蚀发生的条件：腐蚀电池中的阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位腐蚀电池上的阴极反应由溶液内氧分子参与完成，称为吸氧或耗氧反应。
耗氧腐蚀的条件为：腐蚀电池中的阳极初始电位EºM必须低于该溶液中氧的平衡电位Ee,O2金属电化学腐蚀的热力学条件，该条件是以热力学第二定律为出发点建立的。
由第二定律可知，一个物系由一种状态向另一种状态转变时，若自由能ΔG的变化为负值，则表明状态的转变是自发进行的。
物系失去能量。
反之，状态非自发进行，则必有外界能量加入。
金属的耐蚀性能评定：金属耐蚀性也叫化学稳定性，即金属抵抗介质作用的能力。
对全面腐蚀，通常以腐蚀速度评定。
对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级。
第二章影响腐蚀的主要因素：力学因素、表面状态几何因素、异种金属偶接、焊接因素、减轻局部腐蚀的途径。
所谓高温是：金属表面不致凝结出液膜，又不超过金属表面氧化物的熔点。
膜的保护性主要取决于：1.氧化膜要具有保护性，则必须是完整的。
其必要条件是：金属氧化物的体积要大于氧化消耗掉的金属的体积。
2.膜应具有足够的强度和塑性、与基体结合力强、膨胀系数相近3.膜内晶格缺陷浓度低4.氧化膜在高温下性质稳定氢气在常温下不会对碳钢产生明显的腐蚀。
过程装备腐蚀与防护闫康平二防腐方法PPT教案
小结：
➢对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护； ➢强腐蚀介质中，电能或护屏材料的消耗大，不
经济； ➢电保护比护屏保护的适用范围宽，电流可调； ➢电保护的基本投资高于护屏保护； ➢阴极保护技术成熟，广泛用于船舶、码头、海
上钻井平台、海水冷却设备、电缆、地下管道、 油库及盐类生产设备、化工设备（P158表6-2） 的保护。
• 在生产工艺条件允许时，可采用逐步钝化的方法。 第27页/共163页
(2)维钝电流密度：
➢ 维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极 保护下的腐蚀速度
➢ 维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也 越少。
➢ 维钝电流密度的大小取决与金属的本性和 介质条件(溶液组成、浓度、pH值、温度) 。
➢ 采用涂料-阳极保护的联合保护，降低维 钝电流密度。
3. 阳极保护设计要点 ➢ 正确选择辅助阴极材料 ➢ 辅助阴极的合理配置 ➢ 参比电极的选用和安装
第30页/共163页
• (1)正确选择辅助阴极材料：
• 选择的基本原则：
耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便 宜，对某些材料还要考虑氢脆的影响。
浓硫酸：铂、镀铂电极、钽、钼等 稀硫酸：银、铝青铜、石墨等 对硫酸纯度要求不高时：高硅铸铁或普通铸铁 盐类溶液和碱类溶液：高镍铬合金、普通碳钢
阳极的数量和配置 恰当，使电流的分 散均匀，避免发生 电流“遮蔽作用”
被保护设备上距离阳极最近的部位，集聚很高 的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得 足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不 到保护
第19页/共163页
(4)预留保护参数监测点：
➢ 在实际保护条件下，金属表面的保护电流密度受各种因素的影响会有较大的波动， 为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设备上应预留保护参数的监测点；
过程装备腐蚀与防护课程设计
过程装备腐蚀与防护课程设计
一、课程概述
本课程旨在介绍过程装备的腐蚀问题及其防护措施，内容主要包括以下几个方面：
•过程装备的腐蚀分类和机理
•各种材料的耐腐蚀性能及应用
•腐蚀监测和评估方法
•腐蚀防护技术和措施
•腐蚀事故案例分析和预防措施
本课程适合化工、冶金、能源等相关专业本科及研究生学生、工程师等参与学习。
二、课程大纲
章节主要内容学时
第一章过程装备腐蚀的分类及机理 2
第二章材料的耐腐蚀性及应用 4
第三章腐蚀监测与评估 2
第四章腐蚀防护技术和措施 4
第五章腐蚀事故案例分析及预防措施 2
第一章：过程装备腐蚀的分类及机理
学习目标： - 了解过程装备腐蚀的分类和机理 - 理解腐蚀对装备的危害
1。
腐蚀与防护技术工程作业指导书
腐蚀与防护技术工程作业指导书第1章腐蚀与防护技术概述 (3)1.1 腐蚀现象及其危害 (3)1.2 腐蚀防护的重要性 (4)1.3 腐蚀防护技术发展概况 (4)第2章腐蚀类型与腐蚀原理 (5)2.1 化学腐蚀 (5)2.2 电化学腐蚀 (5)2.3 物理腐蚀 (5)2.4 生物腐蚀 (6)第3章金属材料的腐蚀行为 (6)3.1 常见金属材料的腐蚀特点 (6)3.1.1 钢铁材料 (6)3.1.2 铜及铜合金 (6)3.1.3 铝及铝合金 (6)3.1.4 不锈钢 (7)3.2 影响金属材料腐蚀的因素 (7)3.2.1 内部因素 (7)3.2.2 外部因素 (7)3.3 腐蚀速率与腐蚀程度评价 (7)3.3.1 腐蚀速率 (7)3.3.2 腐蚀程度 (7)第4章防腐蚀涂料技术 (7)4.1 防腐蚀涂料概述 (7)4.2 涂料的选择与施工 (8)4.2.1 涂料的选择 (8)4.2.2 涂料的施工 (8)4.3 涂层的检测与评价 (8)4.3.1 涂层厚度检测：采用磁性测厚仪、涡流测厚仪等设备，检测涂层的厚度。
(8)4.3.2 涂层附着力检测：采用划格法、拉开法等，检测涂层的附着力。
(8)4.3.3 涂层硬度检测：采用铅笔硬度计、巴氏硬度计等，检测涂层的硬度。
(8)4.3.4 涂层耐腐蚀功能检测：通过盐雾试验、湿热试验等，评价涂层的耐腐蚀功能。
84.3.5 涂层外观检测：通过肉眼观察或使用光学仪器，检查涂层的外观质量。
(9)4.3.6 涂层其他功能检测：根据需要，对涂层的耐磨性、柔韧性等功能进行检测。
(9)第5章阴极保护技术 (9)5.1 阴极保护原理 (9)5.1.1 电解质溶液中的电化学反应 (9)5.1.2 阴极保护的作用 (9)5.2 牺牲阳极保护法 (9)5.2.1 牺牲阳极材料的选择 (9)5.2.2 牺牲阳极的安装与维护 (10)5.3 外加电流保护法 (10)5.3.1 外加电流保护系统组成 (10)5.3.2 外加电流保护法的应用 (10)5.4 阴极保护系统的设计与应用 (10)5.4.1 阴极保护系统设计原则 (10)5.4.2 阴极保护系统应用实例 (10)第6章防腐蚀涂层与衬里技术 (11)6.1 防腐蚀涂层概述 (11)6.2 橡胶衬里 (11)6.2.1 橡胶衬里种类及功能特点 (11)6.2.2 橡胶衬里施工工艺 (11)6.2.3 橡胶衬里质量控制要点 (11)6.3 塑料衬里 (11)6.3.1 塑料衬里种类及功能特点 (11)6.3.2 塑料衬里施工方法 (12)6.3.3 塑料衬里质量控制要点 (12)6.4 陶瓷衬里 (12)6.4.1 陶瓷衬里功能特点 (12)6.4.2 陶瓷衬里施工技术 (12)6.4.3 陶瓷衬里质量控制要点 (12)第7章电镀与化学镀技术 (12)7.1 电镀原理与工艺 (12)7.1.1 电镀基本原理 (12)7.1.2 电镀工艺流程 (12)7.2 常见电镀技术应用 (13)7.2.1 镀锌 (13)7.2.2 镀铬 (13)7.2.3 镀镍 (13)7.2.4 镀金 (13)7.3 化学镀原理与工艺 (13)7.3.1 化学镀基本原理 (13)7.3.2 化学镀工艺流程 (13)7.4 化学镀技术应用 (13)7.4.1 化学镀镍 (13)7.4.2 化学镀铜 (14)7.4.3 化学镀金 (14)7.4.4 化学镀合金 (14)第8章防腐蚀设计与施工 (14)8.1 防腐蚀设计原则与方法 (14)8.1.1 设计原则 (14)8.1.2 设计方法 (14)8.2 防腐蚀结构设计 (14)8.2.1 结构设计要求 (14)8.2.2 结构设计要点 (15)8.3 防腐蚀施工技术 (15)8.3.1 表面处理 (15)8.3.2 防腐蚀涂层施工 (15)8.3.3 阴极保护施工 (15)8.4 防腐蚀工程质量控制 (15)8.4.1 质量控制措施 (15)8.4.2 质量检测 (15)8.4.3 质量问题处理 (15)第9章腐蚀监测与检测技术 (16)9.1 腐蚀监测方法 (16)9.1.1 重量法 (16)9.1.2 电化学法 (16)9.1.3 超声波法 (16)9.1.4 涡流法 (16)9.2 腐蚀检测技术 (16)9.2.1 磁粉检测 (16)9.2.2 渗透检测 (16)9.2.3 涂层检测 (16)9.2.4 红外热成像检测 (16)9.3 在线监测与远程监控系统 (16)9.3.1 在线监测系统 (16)9.3.2 远程监控系统 (16)9.3.3 数据传输与处理 (16)9.4 腐蚀监测数据分析与应用 (16)9.4.1 数据分析方法 (17)9.4.2 数据应用 (17)9.4.3 案例分析 (17)第10章腐蚀防护案例分析 (17)10.1 工业领域的腐蚀防护案例 (17)10.1.1 案例一：化工设备腐蚀防护 (17)10.1.2 案例二：石油开采腐蚀防护 (17)10.2 基础设施领域的腐蚀防护案例 (17)10.2.1 案例一：桥梁腐蚀防护 (17)10.2.2 案例二：建筑钢结构腐蚀防护 (17)10.3 海洋工程领域的腐蚀防护案例 (17)10.3.1 案例一：船舶腐蚀防护 (17)10.3.2 案例二：海上风电场腐蚀防护 (17)10.4 腐蚀防护技术的发展趋势与展望 (18)第1章腐蚀与防护技术概述1.1 腐蚀现象及其危害腐蚀是材料在环境作用下发生的破坏过程，表现为材料功能下降、结构失效和外观损伤。
材料腐蚀与防护第二章
钝化原因
金属的钝化
• 根据金属钝化产生的原因，可将钝化分为化学钝化和电 化学钝化
• 金属与钝化剂的化学作用而产生的钝化现象称为化学钝 化或自钝化
• 采用外加阳极电流的方法使阳极极化，使金属由活性状 态变为钝态的现象，称为电化学钝化或阳极钝化。如铁、 镍、铬、钼等金属在稀硫酸中均可发生因阳极极化而引 起的电化学钝化。
耗氧腐蚀的主要特征
• (1)电解质溶液中，只要有氧存在，无论在酸性、 中性还是碱性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀。 这是由于在相同条件下氧的平衡电位总是比氢的 平衡电位高的缘故。
• (2)氧在稳态扩散时，其耗氧腐蚀速率将受氧浓差 极化的控制。氧的离子化过电位将是影响耗氧腐 蚀的重要因素。
• (3)氧的双重作用主要表现在，对于易钝化金属， 可能起着腐蚀剂作用，也可能起着阻滞剂的作用。
• 这些固相产物大多为金属氧化物。
• 此外，磷酸盐、铬酸盐、硅酸盐以及难熔的硫酸盐、卤化 物等在一定的条件下也可构成钝化膜。
钝化理论
• 2.吸附理论
• 吸附理论队为，金属钝化并不需要在金属表面生成固相的 成相膜，而只要在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒 子的吸附层就足够了。一旦这些粒子吸附在金属表面上， 就会改变金属—溶液界面的结构．并使阳极反应的活化能 显著提高而产生钝化。
• ②腐蚀电池中的阳极金属电位EA必须低于氢的析 出电位EH即EA<EH
• 所谓氢的析出电位是指在一定的阴极电流密度下，氢电
极的平衡电位EHo与阴极上氢过电位H的差值。
EA< -0.0591pH - H
析氢腐蚀的特征
(1)在酸性溶液中，当没有其他氧化还原电位较正的去极化剂(如 负、氧化性物质)存在时，金属腐蚀过程属于典型的析氢腐蚀。
2-材料设备的腐蚀、防护与保温ppt课件
在水中的氧化一还原电位(E)与溶液的pH值图
要想避免铁的腐蚀，其状态点 就不能落入腐蚀区，可采取以 下几种措施：
1)将铁的电极电位降至非腐蚀 区。
这就要对铁施行阴极保护。
2)将铁的电极电位升高，进入 钝化区。
这可使用阳极保护法或在溶液 中添加阳极型缓蚀剂来实现。
3)调整溶液PH值范围使PH＝ 8—13，可使铁进入钝化区。
金属材料的腐蚀分类
1、化学腐蚀(Chemical Corrosion) 化学腐蚀是指金属与腐蚀介质直接发
生反应，在反应过程中没有电流产生 。
最重要的化学腐蚀形式是气体腐蚀， 如金属的氧化过程或金属在高温下与 SO2、水蒸气等的化学作用。
金属材料的腐蚀分类
2．电化学腐蚀 (Electrochemical Corrosion) 电化学腐蚀是指金属与电解质溶液(大多数为
化学腐蚀- 氧化膜的产生和作用
化学腐蚀的腐蚀产物在金属表面形成表面膜，表 面膜的性质决定了化学腐蚀速度。
氧化膜的作用： 氧化膜阻隔了金属与介质之间的物质传递，将减
慢金属继续氧化的速度。 如果氧化膜致密完整，强度、塑性都较好、膜的
膨胀系数与金属接近、膜与金属的亲和力较强等 情况下，则有利于保护金属、降低腐蚀速度。
水溶液)发生了电化学反应而发生的腐蚀。 其特点是：在腐蚀过程中同时存在两个相对独
立的反应过程——阳极反应和阴极反应，在反 应过程中伴有电流产生。 电化学腐蚀是最常见的腐蚀形式， 自然条件下、如潮湿大气、海水、土壤、地下 水以及化工、冶金生产中绝大多数介质中金属 的腐蚀通常具有电化学性质。 一般来说，电化学腐蚀比化学腐蚀强烈得多， 它所造成的危害和损失也是极为严重的。
化学腐蚀
钢铁的气体腐蚀类型: 高温氧化 脱碳 氢蚀 铸铁肿胀
腐蚀与防护PPT课件
18.07.2020
10
腐蚀电池的形成的几种情况
腐蚀电池的形成主要有以下几种情况： 微电池： 1、金属化学成分不均匀； 2、金属组织不均匀； 3、金属物理状态不均匀； 4、金属表面膜不完整； 5、土壤微结构的差异。 宏电池： 1、不同金属与同一电解质相接触（如管道本体金属与焊缝金属）； 2、同种金属接触不同的电解质溶液（如氧气浓差电池，氧的电极 平衡可写成1/2H2O+1/4O2+e→OH-，氧分压高的为阴极，氧分压低 的为阳极）； 3、不同金属接触不同的电解质。
18.07.2020
18
管道防腐蚀保护示意图
金属 + 土壤腐蚀源自18.07.202019
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
18.07.2020
20
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
阴极保护 针对有的缺陷涂层
18.07.2020
21
整流器 将交流电流转变成
脉动直流电流
18.07.2020
18.07.2020
3
第一章 腐蚀的概念
1.1 腐蚀现象 1.2 腐蚀概念 1.3 腐蚀类型 1.4 腐蚀电池形成的几种情况 1.5 腐蚀的检测
18.07.2020
4
管道腐蚀现象
18.07.2020
5
从生产到腐蚀：管道材料的循环
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6
金属从矿石中提炼出来时，需要提供很大的能量，使 其处于一个高能级状态。这些矿石是典型的金属氧化 物，如用来炼钢的赤铁矿（Fe2O3）。热力学的一个规 律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。因此， 多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量 状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物。金属转化 成低能量氧化物的过程就是腐蚀。
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2.2 力学因素
12
② 合理设计与加工减少局部应力集中 选用对接焊接结构、大的曲率半径、采用流型设计等。
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2.2 力学因素
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③ 降低材料对SCC的敏感性
退火热处理消除残余应力，时效处理改善合金组织（消除晶间 偏析）降低对SCC的敏感性。
④ 其他方法
合理选材，采取阴极保护。
工以及锻造、焊接、热处理造成的残余应力等。 ② 特征 SCC具有如下特征：
ⅰ. 材料本身对SCC的敏感性，纯金属不 会发生SCC，而合金容易。
ⅱ. 有效应力(工作应力和残余应力之和) 低于某一临界值时，不发生SCC。
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2.2 力学因素
8
③ 特定组合环境
对给定的材料只有其对应的特定环境下才能发生SCC。 例如碳钢的OH-、 低合金 高强度钢－ 潮湿的大气
(2) 疲劳腐蚀
疲劳断裂－金属构件在变动负荷作用下，经过一定周期后所发
生的断裂。疲劳腐蚀－由腐蚀介质和变动负荷的联合作用而引 起的断裂破坏。
循环应力以交变的张应力和压应力(拉-压应力交替变化)最为常
见。如海上、矿山的卷扬机牵引钢索、油井钻杆、深井泵轴等。
脉动应力为交变应力和拉伸应力的叠加。如凿岩机所承受的是
全面腐蚀和局部腐蚀的比较 力学因素 表面状态和几何因素 异种金属组合 焊接因素
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2.1局部腐蚀和全面腐蚀比较
3
(1) 局部腐蚀和全面腐蚀的定义 全面腐蚀(General Corrosion)－腐蚀是在
整个金属表面上进行。可事先预测。 局部腐蚀(Localized Corrosion)－腐蚀只
无法保护作用
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2.2 力学因素
6
(1) 应力腐蚀 应力腐蚀破裂－指金属结构在应力和特定腐
蚀环境共同作用下引起的破裂，Stress Corrosion Cracking-SCC。
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2.2 力学因素
7
应力腐蚀产生条件和特征
① 条件－敏感材料、特定环境和拉应力 拉应力来自制造加工过程，例如剪、冲、切削等冷加
疲劳腐蚀机理
蚀孔应力集中理论力学－电化学交互作用，金 属内部位错滑移面上的原子处于较高的自由能而成为阳极， 暴露于新鲜金属表面产生溶解。当金属受压应力时，即逆 向滑移，不能复原，从而形成裂纹源，交变应力往复，裂 纹不断扩展沿滑移面扩展。
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2.2 力学因素
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疲劳腐蚀预防
① 合理选材 一般来说抗点蚀能力高的材料，其腐蚀 疲劳极限也较高；而应力腐蚀断裂敏感性高的材料，则 其腐蚀疲劳极限也低。但是应注意的是提高金属或合金 抗拉强度对改善疲劳有利，但对腐蚀疲劳有害，由于高 强度材料能阻止裂纹成核，但一旦产生裂纹，裂纹的扩 展速度和低强材料相比更快。
由于活性阴离子Cl－
填充到裂纹处，使浓缩
的电解质溶液水被酸化，
导致裂纹尖端的阳极溶
解加速，在应力作用下
裂纹不断扩展，直至破
裂。
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2.2 力学因素
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应力腐蚀保护
① 降低设计应力 在空气条件下，
K1 K1c K1 Y a
K1-应力强度；-拉应力；a-裂纹深度；Y-修正系数；K1c-材料临界断裂韧性。 在腐蚀条件下同样存在K1SSC(小于K1c，通常为1/2-1/5)。
② 腐蚀措施 常用的有涂层、缓蚀剂及电化学保护。 采用这些措施时，应注意表面层的残余内应力及渗氢问 题。介质中添加铬 酸盐或乳化油，均可延长钢材的腐 蚀疲劳的寿命。采用阴极保护，已广泛用于海洋金属结 构的防腐蚀疲劳中，但注意出现氢脆问题。
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2.2 力学因素
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(3) 磨损腐蚀
磨损腐蚀(Erosion-Corrosion)－腐蚀介质与金属构件以较高速度作 相对运动而引起的金属腐蚀破坏，也叫冲刷腐蚀。
脉动应力。
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2.2 力学因素
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疲劳腐蚀特点
不存在疲劳极限。
疲劳腐蚀判据－断口形貌
裂纹多为穿晶型，断口大部分有腐蚀产物覆盖，小部分 断口较为光滑，呈脆性断裂。在扫描电镜观察下，断口呈 贝壳状，或带有疲劳纹断口。完整版课件ppt
2.2 力学因素
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疲劳腐蚀影响因素
pH值、温度、含氧量以及变动负荷(大振幅、低频)， pH值越小、温度越高以及含氧量越大，
影响因素
① 耐磨损腐蚀性能与它的耐蚀性和耐磨性都有关系。
② 表面膜的保护性能和损坏后的修复能力，对材料耐磨损腐蚀性 能有决定性的作用。
③ 流速：流速对金属材料腐蚀的影响是复杂的，当液体流动有利 于金属钝化时，流速增加将使腐蚀速度下降。流动也能消除液 体停滞而使孔蚀等局部腐蚀不发生。只有当流速和流动状态影 响到金属表面膜的形成、破坏和修复时，才会发生磨损腐蚀。
集中在金属表面局部特定部位进行，其余大部 分几乎不腐蚀。事先无法预知，容易发生脆性 断裂失效，危害性特别大。
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2.1局部腐蚀和全面腐蚀比较
4
全面腐蚀 应力腐蚀破裂
腐蚀疲劳 小孔腐蚀 晶间腐蚀 高温氧化
氢脆
8.5% 45.6% 8.56% 21.6% 4.9% 4.9% 3.0%
Table－1:1976年日本Mitsubishi化工对服役10年的机械 化工装置损坏调查
④ 滞后效应
包括孕育期、裂纹扩展 期、 快速断CC裂纹形态
晶间形（碳钢）、穿晶形（镁合金）和混合型（钛合金）。
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2.2 力学因素
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应力腐蚀机理
电化学溶解理论－存在活性途径优先进行，阳极侵蚀 处形成狭小裂纹。
小阳极的裂纹内部
大阴极的金属表面
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1
过程装备腐蚀与防护
讲授人：刘 新宝 专业：过程装备与控制工程
西北大学
第2章 影响局部腐蚀的结构因素
2
本章提示：主要针对金属的局部腐蚀进行研究，其中包
括由于受力而产生的应力腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀、氢 致腐蚀；表面状态和几何因素引起的小孔腐蚀、缝隙腐蚀； 异种金属组合产生的电偶腐蚀以及由于焊接引起的晶间腐 蚀等。
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2.1局部腐蚀和全面腐蚀比较
5
(2) 局部腐蚀和全面腐蚀的比较
比较项目
全面腐蚀
局部腐蚀
腐蚀形貌 腐蚀分布在整个金属表面 腐蚀破坏主要集中在一定区域
腐蚀电池
阴阳极在表面上变化，阴阳 极无法辨别
阴阳极在微观上可以分析
电极面积
阴极 = 阳极
阳极 << 阴极
腐蚀产物 可能对金属具有保护作用