金属与非金属材料的腐蚀
1.2防腐蚀工程的材料
乙烯基酯树脂的应用
• 高耐温、耐蚀性防腐蚀材料，大量用于化 工行业、有色冶金行业、石油化工行业、 耐蚀性玻璃钢行业、烟气脱硫等领域 • 优良的工艺性能，与玻璃纤维浸润性能优 良，同时可以采用紫外线或电子束等光固 化工艺 • 代表了不饱和聚酯树脂未来的发展方向 • 高档胶衣 • 制作鳞片涂料、鳞片胶泥和特种粘结剂
有机合成防腐蚀材料之 不饱和聚酯树脂-双酚A树脂
• 合成：由D-33二元醇（双酚A同环氧丙烷或环氧 乙烷反应生成的两端具有醇羟基的二元醇）代替 常用的二元醇生成的一种高耐蚀性的不饱和聚酯 • 性能： 1、耐蚀性优良，耐酸、耐碱 2、耐温性（可耐100℃） 3、较好的综合机械性能 • 用途：主要用于耐蚀FRP和防腐蚀工程等领域
B 酚醛树脂
• 合成：由酚类化合物（苯酚、甲酚和二甲 酚）和醛类化合物经缩聚反应制备，可分 为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂两种 • 热固性酚醛树脂性能：1、良好的工艺性能；2、
良好的耐蚀性能（能耐所有的非强氧化性的酸）， 但不耐碱；3、其他性能，如耐热性；4、弱点： 固化收缩大、脆性大、延伸率低
• • • • • 脂肪族胺类（最为常用，乙二胺等） 芳香胺固化剂（如间苯二胺、间苯二甲胺等） 叔胺固化剂(属催化型，如三乙胺、三乙醇胺等) 改性胺固化剂(如T31等) 其他固化剂（如酸酐类固化剂、高分子固 化剂等）
环氧树脂的其他辅助材料
稀释剂 非活性稀释剂：仅起溶剂作用；常用的有乙 醇、丙酮、甲苯、二甲苯等 活性稀释剂：参与树脂的固化反应；常用的 有环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚等 增塑剂和增韧剂：增加树脂的可塑性（如 二 甲酯、二丁酯等），改善制品的韧性，提 高其抗冲、抗弯性能（如聚硫橡胶等）。
酚醛树脂的固化剂
• • • • • 对甲苯磺酰氯：溶于酒精或丙酮后使用 苯磺酰氯 硫酸乙酯：98%的硫酸：无水乙醇=1：2(重量比) 石油磺酸：直馏汽油经磺化反应而得 NL型固化剂：南化公司研制，强酸性复合 固化剂
腐蚀的基本类型
腐蚀的基本类型论文导读：而引起的变质和破坏统称为腐蚀。
材料腐蚀的现象和机理比较复杂。
腐蚀控制技术涉及面广。
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关键词：腐蚀，材料腐蚀，腐蚀控制一般而言，金属、混凝土、木材等材料受周围环境介质的影响而发生的化学、电化学和物理等反应，而引起的变质和破坏统称为腐蚀，其中也包括上述因素与机械因素、生物因素等的共同作用。
金属腐蚀的主要对象，其中尤以钢铁的腐蚀最为常见，危害、损害性极大。
一、腐蚀的概念及分类（一）腐蚀的概念腐蚀是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化，如铁的生锈是金属腐蚀的普遍形式，又如氢氧化钠破坏肌肉和植物纤维。
材料的腐蚀是包括材料本身和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系，腐蚀反应的场所，首先是材料和腐蚀性介质之间相界面处。
材料包括金属和非金属材料，如碳钢及其合金、有色金属、塑料、混凝土和木材等，在一个腐蚀系统中，对材料行为起决定性作用的是化学成分、组织结构和表面形态。
材料的周围环境介质包括与其接触的气体、液体和固体以及周围环境条件，如温度、压力、速度、光照、辐射、生物条件等。
这个作用包括化学的、电化学的、机械的、生物的以及物理的作用。
采用科学的方法防止或者控制腐蚀的危害作用的工程，称为腐蚀工程。
（二）材料腐蚀的分类及特征材料腐蚀的现象和机理比较复杂，材料腐蚀的分类方法也有许多，根据不同的起因、机理和破坏形式而有各种方法。
以下介绍几种常用的分类方法。
1．按腐蚀机理分类通常材料腐蚀按照腐蚀机理可以分为金属化学腐蚀、金属电化学腐蚀、结晶腐蚀、物理化学复合腐蚀。
（1）化学腐蚀：是指金属表面与非电解质直接发生纯化学反应而引起的破坏、其特点是在反应过程中没有电流产生。
如铝在四氯化碳、三氯甲烷或乙醇中的腐蚀，镁或钛在甲醇中的腐蚀、物理化学复合腐蚀。
（2）电化学腐蚀：是指金属表面与离子导电的介质发生化学反应而产生的破坏。
在反应过程中有电流产生，腐蚀金属表面上存在着阴极和阳极。
腐蚀的定义
腐蚀的定义：腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。
腐蚀的特点：自发性、普遍性、隐蔽性。
腐蚀的分类：（金属腐蚀和非金属腐蚀）金属腐蚀分为：（机理）化学腐蚀、电化学腐蚀。
（破坏特征）全面腐蚀、局部腐蚀。
（腐蚀环境）大气、土壤、电解质溶液、熔融盐、高温气体等腐蚀。
局部腐蚀：应力腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀等电化学腐蚀的定义：金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。
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。
金属腐蚀：金属腐蚀是金属与周围环境之间相互作用，使金属由单质转变成化合物的过程。
腐蚀速度：在均匀的腐蚀情况下，常用重量指标和深度指标来表示腐蚀速度。
极化的概念：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，称为极化现象，通阳极电流，阳极电位向正方向偏离称阳极极化；通阴极电流，阴极电位向负方向偏离称阴极极化。
产生极化的根本原因：阳极或阴极的电极反应与电子迁移（从阳极流出或流入阴极）速度存在差异引起的。
标准氢电极：把电镀有海绵状铂黑(极细而分散的铂金粉)的铂金片插入氢离子活度1的溶液(酸性溶液)中，不断地通入分压101325Pa(1atm)的纯氢气冲击，使铂黑吸附氢气至饱和，这是铂金片即为标准氢电极。
金属电化学腐蚀的热力学条件：(1)阳极溶解反应自发进行的条件：E A>E eM(2)阴极去极化反应自发进行的条件:E K>E0k(3)电化学腐蚀持续进行的条件:E e.M<E<E0k宏观腐蚀电池：阴阳两级可以用肉眼或不大于10倍的放大镜分辨出来（异种金属偶接；浓度差、温差）微电池：阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）金属表面电化学不均一性的主要原因：化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态不均一；表面膜不完整电化学极化(活化极化)：阴极反应速度慢于电子来速，电子堆积，阴极电位负移；阳极反应速度慢于电子出速，双电层内电子减少，阳极电位正移。
金属腐蚀与防护
金属腐蚀的定义及分类：腐蚀的定义: 狭义：腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏现象。
广义：任何材料(金属或非金属材料)受到周围环境因素(如湿气、水、化工大气、电解液、有机溶剂、酸、碱等)的作用引起破坏或变质的现象，统称为“腐蚀”。
条件：1、材料本身2、接触3、特定条件（环境）金属腐蚀：是指金属与周围环境（介质）发生化学反应、电化学反应或物理溶解作用而导致金属损坏。
（金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。
不包含化学变化的纯机械破坏不属于腐蚀范畴）金属受腐蚀的原因：从热力学的观点看，是因为金属处于不稳定状态，它有与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。
金属发生腐蚀的特点：1、破坏总是从金属表面逐渐向内部深入2、金属在发生腐蚀过程时，一般也同时发生外貌变化3、金属的机械性能，组织结构发生变化4、金属还没有腐蚀到严重的程度，已足以造成设备事故或损坏按腐蚀形态分类：全面腐蚀局部腐蚀全面腐蚀：全面腐蚀是指腐蚀发生在整个金属表面，但各点的腐蚀速率不一定相同。
如果各处的腐蚀速率相同，则为均匀腐蚀，否则就为不均匀腐蚀。
碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀属于全面腐蚀。
局部腐蚀：腐蚀主要集中在金属表面某一区域，而表面的其他部分几乎未被破坏。
(1) 点蚀(2) 电偶腐蚀(3) 脱层腐蚀(4) 晶间腐蚀(5) 选择性腐蚀(6) 磨损腐蚀(7) 应力腐蚀开裂(8) 腐蚀疲劳(9) 氢腐蚀(10) 缝隙腐蚀点蚀：一种高度局部的腐蚀形态。
（也叫孔蚀）通常其腐蚀深度大于其孔径，严重时可使金属穿孔。
（如：不锈钢在含有氯离子的溶液中常呈现这种破坏形式。
）电偶腐蚀：两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质内相互接触而引起的电化学腐蚀。
发生电偶腐蚀时,电极电位较负的金属通常会加速腐蚀,而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢。
（如：不锈钢和碳钢的连接处，碳钢在介质中做为阳极而被腐蚀。
）磨损腐蚀：①冲击腐蚀②空泡腐蚀③摩振腐蚀冲击腐蚀：是磨损腐蚀的主要形态。
第六章非金属材料的耐蚀性能
• 非金属材料由非金属元素或化合物构成的材料。 • 自19世纪以来，随着生产和科学技术的进步，尤 其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天 然的矿物、植物、石油等为原料，制造和合成了 许多新型非金属材料，如水泥、人造石墨、特种 陶瓷、合成橡胶、合成树脂（塑料）、合成纤维 等。这些非金属材料因具有各种优异的性能，为 天然的非金属材料和某些金属材料所不及，从而 在近代工业中的用途不断扩大，并迅速发展。
桐油与呋喃聚合反应精制生成的新型涂料。 不含对人体危害的任何有害物质。是利用桐油的 干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强等优异性 能。增强柔韧性、耐冲击性和附着力，具有耐高 温、防腐蚀、防水、耐酸碱、绝缘性强、光泽度 好、附着力强等优异性能、不导电等特性。 用途广泛，大量用作建筑、机械、兵器、车 船、电器的防水、防腐工程。 • 优点： 1 防水防腐，绝缘性好，耐酸碱，耐高温、耐潮 湿、耐土壤、耐化学药品优异。 2 附着力强，柔韧性好，耐干湿交替性好，抗微 生物及植物根系侵蚀性强。
环氧树脂涂料
分类： • 以固化方式分类：白干型单组分、双组分 和多组分液态环氧涂料；烘烤型单组分、 双组分液态环氧涂料；粉末环氧涂料；辐 射固化环氧涂料。 • 以涂料状态分类：溶剂型环氧涂料、无溶 剂环氧涂料和水性环氧涂料。
• 传统溶剂型涂料中含有的大量挥发性有机物 （VOC），会对大气造成严重污染，在环 保意识不断增强的今天，环境友好型涂料日 益显示出其重要性。 • 环保涂料也是目前涂料界的研究热点之一。 实现低VOC的途径主要为大力发展高固体 分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂 料等新型涂料。
• 优点：对大气、水、盐、碱、酸类、氧化剂及石油类都具 有良好的抵御性；优异的户外耐候性，涂膜坚韧、耐磨稳 定性极佳，附着力强，干燥迅速；单组包装，施工方便， 富有弹性，维修便利，新旧涂层之间有互溶作用，故维修 时不必去掉牢固的旧涂膜；贮存期长，不结皮、不结块； 造价低等。 • 应用：可广泛用于各种酸、碱、盐、油类贮罐内外壁和各 种化工设备、尿素造粒塔、煤气柜内外壁、集装箱和厂房 墙面、地坪、电厂凉水塔以及市政工程，港口码头等环境 的防腐保护，是一种理想的防腐材料。 • 组成：以氯磺化聚乙烯橡胶为成膜主体，辅以氯化橡胶、 环氧树脂等改性成膜物，添加各种防锈耐蚀颜料，稳定剂， 防老剂，固化硫化剂，混合溶剂等经研磨分散而成。
金属腐蚀原理
金属腐蚀原理金属腐蚀是指金属在特定条件下与周围环境中的化学物质发生反应导致其损失其原有性能和结构的现象。
金属腐蚀是一种自然现象，不可避免地影响了工业、农业、医疗、建筑和航空等领域的金属制品。
金属腐蚀的原理主要涉及以下几个方面：1. 化学反应金属与环境中的化学物质接触时，必然发生一系列化学反应。
铁与水和氧气反应会形成氧化铁，即铁锈。
Fe + H2O + O2 → Fe2O3·nH2O（铁锈）金属的电化学性质在这个过程中起着关键的作用。
如铜与氯离子反应如下：Cu + 2Cl- → CuCl2 + 2e-金属的原子释放出电子，产生正离子。
在电解质中，这些正离子随后会与负离子反应，导致金属表面的电化学腐蚀。
2. 电化学反应金属的表面被涂上一层绝缘性较好的材料或涂层，可以防止其与外部环境发生化学反应。
当涂层损坏或表面存在缺陷时，金属会变得更易受到腐蚀。
此时，金属会表现出电化学反应，也就是在金属表面形成电池。
金属的电子从阴极（电池的负极）流向阳极（电池的正极），从而导致阳极处的金属被电化学腐蚀。
3. 介质腐蚀金属腐蚀还会受到介质的影响，介质包括气体、液体和固体。
在钢材上，只有当表面附着了盐、油、水或化学物质等附件时，金属才会腐蚀。
在线的腐蚀往往会发生在地下管道和油罐等结构中，因为它们被完全包围在介质中。
在这种情况下，防护系统和钝化剂等方法可能会用来防护金属免受腐蚀的影响。
4. 海洋水腐蚀金属在海洋环境中面临更复杂的腐蚀挑战，因为海洋环境包含盐、水以及许多化学物质。
海水的腐蚀效果比纯水的腐蚀效果更严重，并可以在金属表面形成锈。
氯离子是最具腐蚀性的物质。
在船舶、桥梁和海上平台等重要结构中，通常需要采用特殊的腐蚀防护措施来保护金属免受海洋环境的损害。
金属腐蚀涉及多个因素，包括化学反应、电化学反应、介质腐蚀和海水腐蚀等。
通过了解这些原理，我们可以采取更有效的方法来防止金属腐蚀并延长其寿命。
除了了解金属腐蚀的原理之外，还需要对不同类型的金属腐蚀有深入的了解。
材料的腐蚀与防护重点
1.腐蚀：⑴材料的腐蚀：指材料体系与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象⑵金属材料的腐蚀：金属受到环境的高温化学氧化、电化学溶解等作用，使金属单质变为化合物（冶金的逆过程），导致金属受到损失和破坏的现象自然条件下，金属总是存在着自发回归低能稳定态的倾向——与周围介质（通常为氧）反应形成低能态的化合物，在这个过程中，金属失去电子被氧化，发生腐蚀，因此可以将金属腐蚀理解为冶金的逆过程⑶非金属材料的腐蚀：非金属受到环境的化学或物理作用，导致非金属构件变质或破坏的现象。
2.材料体系与环境的作用包括化学反应、电化学反应、物理溶解等。
3.金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。
4.材料的破坏：材料的重量损失、开裂、穿孔、溶解、溶胀等。
材料的变质：材料的服役性能变差，如力学强度下降，弹性降低、韧性减小、脆性增大。
5.金属腐蚀：⑴危害：①腐蚀造成重大的直接经济损失②间接经济损失③人身伤亡和环境污染④阻碍了科学技术的发展⑵控制方法：①合理的结构设计②正确选材和发展新型耐蚀材料③研究可行的表面处理工艺④改善环境和使用合适的缓蚀剂⑤电化学保护⑶有利的一面：①电化学加工②制备信息硬件的印刷线路③腐蚀金相试样6.腐蚀分类：⑴按照腐蚀环境：干燥气体腐蚀（干腐蚀）、电解液中的腐蚀、非电解质中的腐蚀、熔融金属的腐蚀（物理腐蚀）⑵按照腐蚀机理：化学腐蚀（化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏）、电化学腐蚀（金属的电化学腐蚀指的是金属在水溶液中与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏）⑶按照腐蚀形态：①普遍性（全面）腐蚀：全面腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏，也称普遍性腐蚀②局部腐蚀：局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。
其危害性比均匀腐蚀严重得多分类：小孔腐蚀（又称坑蚀和点蚀，在金属表面上极个别的区域被产生小而深的孔蚀现象)、缝隙腐蚀（在电解液中金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙内离子的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而使金属局部破坏的现象）、电偶腐蚀（两种电极电位不同的金属或合金互相接触，并在一定的介质中发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象）、晶间腐蚀（金属在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象）、选择性腐蚀（多元合金在腐蚀介质中，较活泼的组分优先溶解，结果造成材料强度大大下降的现象）③应力作用下的腐蚀断裂：应力腐蚀是金属在特定的介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象磨损腐蚀：是由机械因素（湍流、漩涡、多相流体冲击、空化作用、微振摩擦等）和腐蚀介质联合作用而产生的金属材料破坏现象7.阳极反应：金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即氧化过程。
金属与非金属材料的腐蚀
腐蚀防护意义
——减少损失和降低防腐成本、延长服役寿命
总费用最低：腐蚀损失和防腐成本的最少
通过普及腐蚀与防护知识，推 广应用先进的防腐蚀技术，腐 蚀造成的经济损失可减少30％ ~40％。
防腐蚀：成本支出 腐蚀：导致设备损失，停工损失等
腐蚀损失和防护费用与防腐蚀程度关系
腐蚀科学的发展：
腐蚀科学的发展：
• 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。
• (1)改善金属材料 制耐蚀合金。 • (2)改变腐蚀介质
• (3)改变金属/介质体系的电极电势 护等。
• (4)借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开
腐 蚀
金属腐蚀
机 理 形态 类型
非金属腐蚀
腐蚀 环境
无水 有机 液体 和气 体中 的腐 蚀
化 学 腐 蚀
电 化 学 腐 蚀
物 理 腐 蚀
生 物 腐 蚀
• （4）1977年完工的美国拉斯维加斯一条长约 1287km，观景 1219.2mm 的原油输送管道，一半埋地一半外露，造价 80 亿 美元。使用 12年后，发生腐蚀穿孔达 826 处之多，仅修复费 用一项就耗资15亿美元。
• 3.国外腐蚀损失实例
• （5）1988年，英国帕尔波-阿尔法平台油管因CO2腐蚀疲劳 造成断裂引起突然鲍照燃烧，死亡166人，使英国北海油田 原油产量减少12%。
腐蚀与防护
阀门腐蚀的分类及防腐措施
阀门腐蚀的分类及防腐措施腐蚀是材料在各种环境的作用下发生的破坏和变质。
金属的腐蚀主要是化学腐蚀和点化学腐蚀引起的，非金属材料的腐蚀一般是直接的化学和物理作用引起的破坏。
一、阀门腐蚀的形态金属阀门腐蚀有两种形态，即均匀腐蚀和局部腐蚀。
均匀腐蚀的速度可用年平均腐蚀率来评价。
金属材料，石墨、玻璃、陶瓷和混凝±,按腐蚀率大小分4个等级：腐蚀速度小于0.05mm∕a的为优良；腐蚀速度在0.05-0.5mm∕a的为良好；腐蚀速度在0.5—1.5mm∕a的尚可使用；腐蚀速度大于1.5mm∕a的为不适用，阀门的密封面、阀杆、膜片、小弹簧等阀件一般用一级材料，阀体、阀盖等适用二级或三级材料，用于高压、剧毒、易燃、易爆、放射性介质的阀门，则选用腐蚀性很小的材料。
1、均匀腐蚀均匀腐蚀是在金属的全部表面上进行。
如不锈钢、铝、钛等在氧化环境中产生的一层保护膜，膜下金属状态腐蚀均匀。
还有一种现象，金属表面腐蚀剥落，这种腐蚀最危险的。
2、局部腐蚀局部腐蚀发生在金属的局部位置上，它的形态有孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、脱层腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、空泡腐蚀、摩振腐蚀、氢蚀等。
点蚀通常发生在钝化膜或保护膜的金属上，是由于金属表面存在缺陷，溶液中能破坏钝化膜的活性离子，使钝化膜局部破坏，伸入金属内部，成为蚀孔，它是金属破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。
缝隙腐蚀发生在焊、钾、垫片或沉淀物下面等环境，它是孔蚀的一种特殊形态。
防止方法是消除缝隙。
晶间腐蚀是从表面沿晶界深入金属内部，使晶界呈网状腐蚀。
产生晶间腐蚀除晶界沉淀积杂质外，主要是热处理和冷加工不当所致。
奥氏体不锈钢的焊接缝两侧容易产生贫格区而遭到腐蚀。
奥氏体不锈钢晶间腐蚀是常见的和最危险的腐蚀形态。
防止奥氏体不锈钢阀件产生晶间腐蚀方法有：进行“固溶淬火”处理，即加热至IIo(TC左右水淬,选用含有钛和锯，而含碳量在0.03%以下的奥氏体不锈钢,减少碳化铭的产生。
材料腐蚀学讲稿4非金属材料的腐蚀
风化作用的类型
按风化营力的不同，风化作用可分为三 大类型。
①物理风化作用：由于温度作用或机械 作用引起岩石发生崩解、破坏，但又不 改变其化学成分的风化过程称为物理风 化。
A．热力风化 B．冻融风化
热力引起岩石的片状风化
花岗岩的热力风化
冻融风化作用示意图
冻融风化
②化学风化 A．水化作用 B．氧化作用 C．水解作用 D．溶解作用
会产生裂纹和破坏，进而导致耐蚀性降低。
3、混凝土的腐蚀破坏与水泥的选用
（1）溶解侵蚀 可溶性离子导致，例如氢氧化钙的“返白霜”现象； （2）化学反应腐蚀 SiO2＋2KOH→K2SiO3+H2O SiO2+2NaOH →Na2SiO3+H2O Ca2++SO42- →CaSO4 Ca2++CO32- →CaCO3 Mg2++Ca(OH)2 →Mg(OH)2+Ca2+ 2NH4++Ca(OH)2 →2NH4OH+Ca2+
第五章、非金属材料的腐蚀破坏
目录
一、无机非金属材料的腐蚀破坏与选用 二、有机高分子材料的腐蚀破坏与选用
一、无机非金属材料的腐蚀破坏与选用
无机非金属材料的分类： （1）无机硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷 （2）大分子结构的无机材料：碳、硅、锗
（共价键形成） 无机非金属材料的特性：质地脆而硬、强度
3Ca·Al2O3·3CaSO4·31H2O＋Ca(OH)2 3是C石a·膏Al的2O两3·倍3CaSO4·31H2O（水化硫酸铝钙）体积
②二氧化碳腐蚀
CO2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O Ca(OH)2向表面扩散导致破坏 ③氯离子的腐蚀
浅析金属材料的腐蚀与防护
浅析金属材料的腐蚀与防护摘要：本文仅介绍了金属材料腐蚀和腐蚀的发展，金属腐蚀产物的危害和影响，并详细探讨了如何改善金属锉的使用环境，改善金属锉的状况，改善金属边缘的创造。
.保护层。
、电化学腐蚀防护的原理及其在金属腐蚀防护中的主要应用，讨论了金属腐蚀防护的研究与发展。
关键词：金属腐蚀；危险;影响因素；抗腐蚀金属材料是当今我们生活中使用最多的材料，也用于建筑施工。
然而，金属材料的腐蚀对我们的工程项目造成了严重和危险的损害。
据统计，每年金属材料因防腐蚀而报废的比例高达钢材的10%，因此，有必要研究腐蚀钢的内在规律，研究合适的腐蚀钢和新型防腐材料。
1.金属材料的腐蚀与腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和生物腐蚀等不同类型，其中电化学腐蚀是指金属成型桩在液体中的腐蚀。
事实上，由于大部分金属是通过工厂的能源冶炼过程从矿石中提取出来的，它们从矿石形态转变为元素形态成为金属。
在一般腐蚀过程中，金属会失去电子而变成离子形式，同时这个过程伴随着能量的释放，这将使金属材料的热力学自由能完全降低。
.使金属得到控制，材料原有的稳定性不被外界破坏。
因此，金属腐蚀确实是由热力学不稳定状态引起的，根据热力学，它是一种自发的转变过程，狭义的金属腐蚀是指金属与环境之间的物理化学关系。
发生，导致金属产品的变化和对金属系统运行的破坏，广义上是指由于材料与环境的反应而导致材料的破坏及其产物的破坏[1]。
金属材料的腐蚀过程是一个非常复杂的过程，材料的分类也多种多样，根据腐蚀环境分为海洋腐蚀和国内腐蚀；腐蚀过程可分为化学腐蚀、电化学腐蚀。
2.金属材料腐蚀的危害和影响2.1 金属腐蚀的危害金属材料腐蚀的危险是多方面的，包括间接危险和直接危险；公民自己有危险，伟大的工程也有危险。
具体危害包括以下内容。
(1)金属腐蚀会直接或间接对人造成严重的伤害和安全。
这其中的例子不胜枚举，这方面的建议和干预是非常痛苦和广泛的。
(2)金属腐蚀造成财产和生命的巨大损失。
金属及非金属材料耐腐蚀性能分析
非氧化 性盐
氧化性 盐
中性盐 酸性盐 碱性盐
中性盐 酸性盐
表 4-1 无机盐溶液的腐蚀特性
种类
腐蚀阴极反
腐蚀特性
应
NaCl、KCl、Na2SO4、 K2SO4 、LiCl
NH4Cl、(NH4)2SO4、 MgCl2、MnCl2、FeCl2、
氧去极化
氢去极化＋ 氧去极化
腐蚀性随氧浓度 增大而增大
腐蚀性接近相同 pH 值的酸溶液
延长使用寿命最基本、最重要的环节。
纯金属耐腐蚀的原因可以归结于以下三个方面：一是由于自身的热力学稳定性而
耐蚀；二是由于钝化而耐蚀；三是由于形成有保护作用的腐蚀产物膜而耐蚀。工程材料
绝大多数是合金，合金的耐蚀性仍然决定于上述三方面的因素。加入适当的合金化元素，
可以进一步提高材料的热力学稳定性，或提高材料钝化能力及形成表面保护膜的能力，
Ee=Eo+RTlnαMn+／nf
(4-3)
Ee’=Eo’－ RTlnαO/nF
(4-4)
共轭反应式（4-1）和式（4-2）发生的热力学条件是去极化剂O的还原反应的平衡
电位E／e高于金属M的氧化反应的平衡电位Ee，二者差值越大，腐蚀反应的热力学倾向就
1
越大。金属在水溶液中发生腐蚀时，大多数情况下去极化剂是溶液中的氢离子或氧，阴
4.3 耐腐蚀材料的选用 4．3．1 腐蚀环境调查 腐蚀环境的主要特征参数包括介质组成、温度、流速、压力、固体颗粒种类与含量、
介质循环量、介质组成的变化、气液界面状况、蒸发与浓缩条件等，其中最重要参数是 介质组成和温度。
（1）介质组成 介质组成决定其氧化性或还原性、酸碱性，除了要搞清楚介质 的主要成分以外，还必须了解主要侵蚀性杂质的种类与含量。例如：微量的氯、氟离子 即可破坏钝化，重金属离子会加速腐蚀，氧和氧化剂的存在能促进可钝化金属发生钝化； 也可能加 速非钝化金属的腐蚀。在有机介质中，水含量和介质导电性对腐蚀也有重要影响。
什么是腐蚀和腐蚀破坏
什么是腐蚀和腐蚀破坏
腐蚀是指包括金属和非金属材料在周围介质（水、空气、酸、碱、盐、溶剂等）作用下产生损耗与破坏的过程。
它可以通过多种机理进行，包括化学腐蚀和电化学腐蚀。
按腐蚀环境可以分为大气腐蚀、水和蒸汽腐蚀、土壤腐蚀以及化学介质腐蚀。
此外，腐蚀还可以分为全面腐蚀和局部腐蚀。
腐蚀破坏是指金属或非金属材料在周围介质的作用下，产生损耗或破坏的现象。
这种破坏可以发生在材料的表面或内部，表现为材料结构的改变、性能的降低或丧失，严重时甚至可能导致设备的失效或事故。
因此，对于涉及金属或非金属材料的设备或构件，都需要进行腐蚀防护和监测，以保障其安全和可靠性。
腐蚀的防护方法
腐蚀的防护方法腐蚀是各种金属与非金属材料在特定环境下（例如高温、潮湿、酸碱等）遇到氧气、水等活性物质而引起的化学变化，使物质逐渐失去原有的性质和用途。
为了防止腐蚀的发生，我们需要采取以下几种防护方法：1. 表面涂层表面涂层是一种比较简单有效的防腐措施。
通过对金属表面喷涂一层耐腐蚀的涂料，能够有效地防止大气和水分的腐蚀。
在涂层的选择上，可以根据需要的特性和使用环境选用不同的涂层。
2. 防腐涂料防腐涂料是一种特殊的涂料，可在金属表面形成一层保护膜。
这种比表面涂层更加具有耐腐蚀性能的涂料，可包括环氧树脂、聚氨酯等等。
防腐涂料可以根据不同用途的需要选择。
3. 金属材料镀层金属材料镀层是一种将金属表面沉积一层耐腐蚀的金属材料的方法。
这可以通过电镀、喷涂、煮沸或其他形式来完成。
这种方法可以提高材料的耐腐蚀能力、强度和硬度，延长物体的使用寿命。
4. 合金材料制造合金材料是由两种及以上的金属元素混合而成。
由于合金的物理和化学性质是源于其组成的金属元素差异，因此不同类型的合金具有不同的性能表现，能够在一定程度上提高材料的耐腐蚀性、强度等等。
5. 阳极保护阳极保护是通过外加电势在金属表面形成保护电位，从而达到防腐蚀的目的。
阳极保护的实现通常包括热浸镀锌、热浸镀铝、冷浸涂铝、电泳涂覆等。
6. 正确维护与保养正确的维护和保养也是防腐蚀的重要措施。
在长期使用过程中，应及时清洗物体表面的污垢和涂层损伤处以及保持其干燥。
特别是在潮湿环境下，及时排除水分，能够有效地延缓腐蚀的发生。
总之，腐蚀防护是每个工业领域都需要重视的问题。
采用正确的防腐措施能够有效地降低设备维护和更换成本，延长设备使用寿命，提高生产效率和产品质量。
cr和fe腐蚀原理
cr和fe腐蚀原理CR和FE腐蚀原理引言：腐蚀是一种常见的自然现象，它对金属和非金属材料都会造成损害。
腐蚀可以分为许多类型，其中CR和FE腐蚀是两种常见的金属腐蚀形式。
本文将介绍CR和FE腐蚀的原理及其影响因素，以帮助读者更好地了解和预防腐蚀。
一、CR腐蚀原理：CR腐蚀，即晶间腐蚀，是一种在晶界上发生的腐蚀现象。
晶界是金属晶粒之间的界面，由于晶界处原子排列的不规则性，使得晶界比晶粒内部更容易发生腐蚀。
CR腐蚀主要发生在含有一定合金元素的金属中，例如不锈钢。
CR腐蚀会导致晶界处的金属被腐蚀掉，从而降低材料的强度和耐蚀性。
CR腐蚀的产生原因是多方面的，其中最重要的因素是金属中的合金元素含量。
合金元素的存在会导致晶界处形成电化学偶对，使得晶界处出现电位差。
当金属暴露在潮湿的环境中时，电解质中的氧和水分子会参与电化学反应，进而引发CR腐蚀的发生。
此外，温度、湿度、氧气浓度等环境因素也会影响CR腐蚀的速度和程度。
二、FE腐蚀原理：FE腐蚀，即晶粒边界腐蚀，是一种在晶粒边界上发生的腐蚀现象。
晶粒边界是晶粒内部晶面交界处，由于晶粒边界处原子排列的不规则性，使得晶粒边界比晶粒内部更容易发生腐蚀。
FE腐蚀主要发生在含有亚稳态晶粒边界的金属中，例如高强度钢。
FE腐蚀会导致晶粒边界处的金属被腐蚀掉，从而降低材料的强度和耐蚀性。
FE腐蚀的产生原因也是多方面的，其中最重要的因素是金属内部的应力。
应力会引起晶粒边界的变形和位错的集聚，使得晶粒边界处形成电化学偶对，从而促进FE腐蚀的发生。
此外，环境因素如温度、湿度、氧气浓度等也会影响FE腐蚀的速度和程度。
三、CR和FE腐蚀的影响因素：除了合金元素和应力等内部因素外，还有一些外部因素会对CR和FE腐蚀产生影响。
以下是一些常见的影响因素：1. 温度：高温会加速金属腐蚀的发生，因为高温下反应速率较快。
2. 湿度：湿度越高，金属腐蚀的速度越快，因为湿度会提供足够的水分子参与电化学反应。
金属和非金属材料的物理和化学特性
金属和非金属材料的物理和化学特性材料一直是人类发展史上的一个重要领域，而其中的金属和非金属材料更是备受关注。
这两类材料有着不同的物理和化学特性，本文将深入探讨它们的特性。
一、金属材料的特性1.密度高金属材料因其高密度的特性，所以有着优异的机械性能。
如：高强度、高硬度和高延展性等，这使金属材料成为了一种重要的结构材料。
2.导电性好金属材料的电子排列很有规律，因此它可以很好的导电和导热。
而且金属材料的导电性能与其杂质的含量和形态关系不大，因而具有温度稳定性。
3.化学活性强金属材料与环境中的氧、硫、水等化学性质相互作用，容易产生化学反应，常因氧化而变脆、锈蚀等。
4.可再生性好金属材料具有一定的可再生性，因为其可以通过熔炼方式再次得到纯净的金属。
二、非金属材料的特性1.密度低非金属材料相较于金属材料，具有较低的密度，因此它的力学性能相对较差。
2.热膨胀性差非金属材料热膨胀性小，热传导性差，导致其难以快速扩散和散热，所以常用于绝缘材料。
3.可塑性差非金属材料因其分子构造较为复杂，排列不规则，因此难以在受力的情况下进行变形，其可塑性差，常常用于在高温、高压环境中使用。
4.化学惰性好非金属材料因为没有自由电子，无法与其他元素反应，因此它的化学惰性较好，不容易氧化和腐蚀，因此被广泛应用于各种高温和化学腐蚀的场合。
结论金属材料和非金属材料各有自己鲜明的特性。
我们需要根据不同的应用场合来选择合适的材料。
有时候需要根据金属材料和非金属材料的特性在设计制造的时候进行组合使用，来达到更好的效果。
材料科技的发展不断地推动着各种材料特性的进一步发展，以适应当前现代社会的需求。
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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。
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。
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、
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。
第一节 腐蚀概论
腐蚀与防护
第一章 金属与非金属材料的腐蚀 主讲：钱慧娟
大庆师范学院化学化工学院
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
铁钉在铜板上的腐蚀
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。
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—
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
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
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。
4.化工工业 5.机械电子 6.民生 7.环境污染
腐蚀造成的经济损失（美国）： 占国民生产总值的1.8%~4.2%
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。
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。
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
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。
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
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
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。
•
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
指甲油腐 蚀泡沫板
铝的点蚀现象
碳钢的点蚀现象
有金属（材料）存在的地方就会有腐蚀问题－悄悄进行的破坏
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
每年因腐蚀造成经济损失占国民生产总值6%
第一节 腐蚀概论
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。
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。
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
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
第一节 腐蚀概论
• 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Байду номын сангаас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
（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。
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
（1）自发性
腐蚀的特点
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。
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；
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。
•
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
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：
• 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。
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。