材料腐蚀与防护第一讲PPT课件
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材料腐蚀与防护ppt课件
在某些情况下，磨损了的零件是可以修复的，例如， 用快速笔刷电镀法可以修复已轻微磨损了的车轴。 腐蚀: 是金属材料或其制件在周围环境介质的作用下， 逐惭产生的损坏或变质现象----化学变化。 金属材料的锈蚀是最常见的腐蚀现象之一。在机器设备 的损坏中，腐蚀与磨损经常是“狼狈为奸”，同时进行。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
数据分析与结果讨论
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
材料腐蚀与防护精品PPT课件
材料腐蚀与防护
• 1.田长霖在中关村青年创新论坛的讲话
• 树立信心
• 2.教材及参考资料:
• 期刊:Tribology,Wear,Surface&Coating Technology
• 中国表面工程.腐蚀与防护.中国腐蚀与防护学报. 表面技术.材料保护.摩擦学学报
• 3.学科定义:材料腐蚀与防护是研究材料在其周 围环境作用下发生损坏以及如何防止这种破坏 的一门综合性学科.
I.完全耐蚀（<0.001） II.很耐蚀 (0.001～0.005&0.005～0.01) Ⅲ.耐蚀 (0.01～0.05&0.05～0.1) Ⅳ.尚耐蚀 (0.1～0.5&0.5～1.0) Ⅴ.欠耐蚀 (1.0～5.0&5.0～10.0)
Ⅵ.不耐蚀 (>10.0)
3级标准(mm/a)
可见:金属腐蚀后的质量变化换算成单位表面积与单位时间内的质
量变化来表且示,且质量指标计算的腐蚀速度只表示平均腐蚀速度, 即均匀腐蚀速度.
失重法用于能较好清除试样表面腐蚀产物的情况下,而增重法则 是若腐蚀产物牢固地附着在试样表面的情况.
⑵ 深度法
VL=V-ΔW×24×365／1000×ρ= V-ΔW×8.76／ρ VL(1单/1位03:mVmL)(㎜／a),a为annual每年. ρ(g／㎝3). V-ΔW(g／㎡·h).
目的：
通过研究材料在环境介质中,其表面或界面上发生的各种化学、电化学反 应,探求它们对组织结果损坏的规律,提出材料或其构件在不同条件下的 控制或预防腐蚀的措施.
⑥分类
按原理分:I化学(Chemical).II电化学(Electrochemical)
按形式分:I全面(General).II局部腐蚀(Localized)
• 1.田长霖在中关村青年创新论坛的讲话
• 树立信心
• 2.教材及参考资料:
• 期刊:Tribology,Wear,Surface&Coating Technology
• 中国表面工程.腐蚀与防护.中国腐蚀与防护学报. 表面技术.材料保护.摩擦学学报
• 3.学科定义:材料腐蚀与防护是研究材料在其周 围环境作用下发生损坏以及如何防止这种破坏 的一门综合性学科.
I.完全耐蚀（<0.001） II.很耐蚀 (0.001～0.005&0.005～0.01) Ⅲ.耐蚀 (0.01～0.05&0.05～0.1) Ⅳ.尚耐蚀 (0.1～0.5&0.5～1.0) Ⅴ.欠耐蚀 (1.0～5.0&5.0～10.0)
Ⅵ.不耐蚀 (>10.0)
3级标准(mm/a)
可见:金属腐蚀后的质量变化换算成单位表面积与单位时间内的质
量变化来表且示,且质量指标计算的腐蚀速度只表示平均腐蚀速度, 即均匀腐蚀速度.
失重法用于能较好清除试样表面腐蚀产物的情况下,而增重法则 是若腐蚀产物牢固地附着在试样表面的情况.
⑵ 深度法
VL=V-ΔW×24×365／1000×ρ= V-ΔW×8.76／ρ VL(1单/1位03:mVmL)(㎜／a),a为annual每年. ρ(g／㎝3). V-ΔW(g／㎡·h).
目的：
通过研究材料在环境介质中,其表面或界面上发生的各种化学、电化学反 应,探求它们对组织结果损坏的规律,提出材料或其构件在不同条件下的 控制或预防腐蚀的措施.
⑥分类
按原理分:I化学(Chemical).II电化学(Electrochemical)
按形式分:I全面(General).II局部腐蚀(Localized)
金属的腐蚀和防护课件课件
解析：属于电化学腐蚀。
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是 因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极 ，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀 。
第十一页，共29页幻灯片
阅读材料：
耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座15层楼高 的自由女神，历来被认为是美国的象征。然而，经 过近百年的风风雨雨，已经生病了。
第四页，共29页幻灯片
1、钢铁生锈：
Fe
Fe2O3·XH2O
2、铜器表面生成铜绿：
Cu
Cu2(OH)2CO3
第五页，共29页幻灯片
一、金属的腐蚀
本质：金属原子失去电子被氧化的过程。
第六页，共29页幻灯片
化学腐蚀 电化学腐蚀
第七页，共29页幻灯片
金属或合金跟接触到的物质(如 O2,Cl2,SO2，酸雾等)直接发生化学反
第十七页，共29页幻灯片
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请 举例说明。
制成不锈钢；在金属表面镀一层比要保护 的金属更活泼的金属。
锌块
用牺牲镁块的方法来防止地下
用牺牲锌块的方法来保护
钢铁管道的腐蚀，镁块必须定
船身，锌块必须定期更换
期更换
第十八页，共29页幻灯片
牺牲阳极保护法
原理
：
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应， 起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
2、金属防护方法的选用
第二十二页，共29页幻灯片
本节小结
（1）本质
1、金属的腐蚀
化学腐蚀
（2）类型 电化学腐蚀
在金属表面覆盖保护层
2、金属的防护 改变金属的内部组织结构
电化学保护法
第二十三页，共29页幻灯片
实效反馈
1．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情 况下被腐蚀速率最慢的是 ( )C
因为铁锅是由生铁做成的,铁锅生锈是 因为Fe-C-NaCl形成原电池。铁作负极 ，失去电子变成亚铁离子，从而被腐蚀 。
第十一页，共29页幻灯片
阅读材料：
耸立于美国纽约港外的一个海岛上，一座15层楼高 的自由女神，历来被认为是美国的象征。然而，经 过近百年的风风雨雨，已经生病了。
第四页，共29页幻灯片
1、钢铁生锈：
Fe
Fe2O3·XH2O
2、铜器表面生成铜绿：
Cu
Cu2(OH)2CO3
第五页，共29页幻灯片
一、金属的腐蚀
本质：金属原子失去电子被氧化的过程。
第六页，共29页幻灯片
化学腐蚀 电化学腐蚀
第七页，共29页幻灯片
金属或合金跟接触到的物质(如 O2,Cl2,SO2，酸雾等)直接发生化学反
第十七页，共29页幻灯片
你还知道哪些防止金属腐蚀的方法？请 举例说明。
制成不锈钢；在金属表面镀一层比要保护 的金属更活泼的金属。
锌块
用牺牲镁块的方法来防止地下
用牺牲锌块的方法来保护
钢铁管道的腐蚀，镁块必须定
船身，锌块必须定期更换
期更换
第十八页，共29页幻灯片
牺牲阳极保护法
原理
：
形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应， 起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
2、金属防护方法的选用
第二十二页，共29页幻灯片
本节小结
（1）本质
1、金属的腐蚀
化学腐蚀
（2）类型 电化学腐蚀
在金属表面覆盖保护层
2、金属的防护 改变金属的内部组织结构
电化学保护法
第二十三页，共29页幻灯片
实效反馈
1．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情 况下被腐蚀速率最慢的是 ( )C
1.4 金属的腐蚀与防护(20张PPT) 课件 高二化学鲁科版(2019)选择性必修1
B
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年9月15日
应用
原电池
正
负
锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
1.牺牲阳极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连
应用
电解池
阴
负
钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2.外加电流阴极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
1.两极材料：活泼性差别越大，活泼金属被腐蚀的速度越快。2.电解质溶液相同时，金属腐蚀由快到慢：电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极3.相同浓度的不同介质：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中4.金属防腐措施由好到坏：外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐措施保护>无防腐措施保护5.同一种电解质溶液，浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。
学以致用：自行车中用到哪些金属腐蚀的防护方法呢？
目标二：金属腐蚀的防护方法
③电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极
金属的腐蚀与防护
第1章 化学反应与能量转化
1.能从概念、本质上认识金属腐蚀及其分类，以钢铁腐蚀为例，了解金属腐蚀的危害；2.掌握金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀；3.了解金属腐蚀的防护措施。
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年9月15日
应用
原电池
正
负
锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
1.牺牲阳极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连
应用
电解池
阴
负
钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2.外加电流阴极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
1.两极材料：活泼性差别越大，活泼金属被腐蚀的速度越快。2.电解质溶液相同时，金属腐蚀由快到慢：电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极3.相同浓度的不同介质：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中4.金属防腐措施由好到坏：外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐措施保护>无防腐措施保护5.同一种电解质溶液，浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。
学以致用：自行车中用到哪些金属腐蚀的防护方法呢？
目标二：金属腐蚀的防护方法
③电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极
金属的腐蚀与防护
第1章 化学反应与能量转化
1.能从概念、本质上认识金属腐蚀及其分类，以钢铁腐蚀为例，了解金属腐蚀的危害；2.掌握金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀；3.了解金属腐蚀的防护措施。
金属的腐蚀和防护PPT精品课件
含义
金属直接与具有腐蚀 性的化学物质接触发 生氧化还原反应而消
耗的过程
金属与电解质溶液 接触发生原电池反
应而消耗的过程
发生的 金属 条件 氧化剂
电子得失
金属或合金 非电解质为主(如O2、
Cl2、C2H5OH)
金属直接将电子转移 给有氧化性的物质
不纯金属或合金 电解质溶液中的溶
质 活泼间接转移给氧 化金属将电子性较
【基础题一】 (1)下列有关金属腐蚀的说法正确的 是( D ) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进 行化学反应而损耗的过程 B．电化腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生 化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气 最终转化为铁锈 D．金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化 腐蚀伴有电流产生
1.(湖南祁东县鼎兴补习学校2010届高三化学第一次 月考)下列叙述不正确的是( A ) A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(双 选)( AC ) A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制 品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用 了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连 以保护它不受腐蚀
答案：(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3
Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)Al－3e－===Al3＋ 铝表面易被氧化，生成一层致
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。
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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； ……
带来极大的事故隐患!
26
海洋环境中：海水腐蚀介质、 海洋大气腐蚀介质、
海水冲刷、复杂波动载荷等； 船舶腐蚀：船体锈蚀、
38
方法：方向和手段
39
4、腐蚀科学的发展历史
1748 罗蒙诺索夫 金属的氧化
（质量不灭定律—推翻了“热素”说）
1790 凯依尔 铁在硝酸中的钝化
1833 法拉第 电解定律——腐蚀量化计算
1840 热镀锌保护钢板获得专利
生锈：容易观察 应力腐蚀断裂：表面光亮如新内部满布裂纹
23
3. 腐蚀与防护研究的意义
腐蚀造成的危害
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的浪费 腐蚀引起环境污染
24
（1 ）钢铁工业－大量的钢铁腐蚀掉 每年腐蚀：大约10～20％的年产量
2003年钢产量 世界：9.625亿吨 中国：2.2亿吨 美国：0.914亿吨
36
腐蚀防护的重要性
（1）经济效益； （2）社会效益； （3）促进新技术、
新工艺的发展
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15％～40％。
37
I+II=III
I是速度，II是力量， III是效果；
I是勤奋，II是方法， III是结果； ········ ·······
材料腐蚀损伤 宏观上：材料质量流失、强度退化 微观上：组织、结构或价态的改变
20
腐蚀的特点
（1）自发性
21
（2）普遍性 纯金属最低能级状态一般为其化合物 （除Au、Pt）
普遍存在的空气和水 是两类主要腐蚀环境（O2、H+）
22
（3）隐蔽性 发展速度缓慢
不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期 表现形式不易被发觉
腐蚀
17
18
广义的腐蚀： 包括腐蚀与磨损、断裂等的协同作用， 是一个交叉学科的领域。
材料在服役损坏过程中， 腐蚀与磨损、腐蚀与断裂 往往协同进行， 甚至三种损坏同时发生。
19
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。
材料腐蚀条件： a、材料和环境构成同一体系； b、相互作用； c、发生了化学或者电化学破坏。
30
石油天然气开采、集束和输运： • 油气田：O2、CO2、H2S、地层水的腐蚀； • 长输管道：内部多相流动腐蚀、外部土壤、
微生物腐蚀 • 海洋平台、海底管道…
31
（4 ） 化工工业（石化、造纸等） 金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏 可造成大量有毒的物质泄漏，污染环境， 危害人民的健康。 化工设备：管道、锅炉、储 存、阀门、冷凝；
5
电子版的教材， 公共邮箱： f
密码：clfsyfh
中转站文件
6
目录
• 第一章 绪论 • 第二章 电化学腐蚀热力
学
• 第三章 电化学腐蚀动力 学
• 第四章 析氢腐蚀与耗氧
7
不识庐山真面目，
只缘身在此山中
8
第一章 绪论
• 1. 引言 • 2. 腐蚀的定义 • 3. 腐蚀与防护研究的意义 • 4. 腐蚀科学的发展 • 5. 腐蚀的分类 • 6. 腐蚀防护的基本途径 • 7. 腐蚀科学及防护技术的主要内容
• 100万kw的电站：腐蚀导致停运—几十万元/天 过热器管腐蚀泄漏：蚀坑（针孔～10mm） 原因：锅炉停用时大气腐蚀造成局部锈点； 锅炉运行时锈点处高温腐蚀
29
煤矿：井下潮湿，水质变化大 氧气充分，多含SO2、CO、甲烷… 井下设备磨损严重
煤矿井筒装备： 腐蚀速率0.17-0.25mm/y，平均寿命15年； 排水管、离心泵在酸性井下水中的腐蚀； 钢轨、金属支柱、支架的磨损和腐蚀…
32
（5 ）机械电子
33
• （6 ）民生：自来水管的锈蚀； • （7 ）环境污染…
34
腐蚀造成的经济损失
35
腐蚀造成的经济损失
• 美国1998年总腐蚀损失为2757亿美元，其 中直接经济损失为1379亿美元
1975-1998年间美国的GNP约增长了4倍，由于从设计到维修过 程中普及了耐蚀材料和采用了适宜的防蚀方法，腐蚀研究和防 蚀技术的进步使整体损失由占GNP4.9％减少到4.2％。
材料腐蚀与防护
王鹏
1
什么是“材料？
• 材料是人类用来制造各种产品的物质， 是人类生活和生产的物质基础。
四大材料：？？？？。
金属
材料
复合
材
无机
有机
非金属 料 高分子
材料
材料
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什么是腐蚀?
• 1. 材料由于环境作用引起的破化或变质
2. 使人在坏的思想、坏的行为等因素影响 下堕落
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什么是防护？
• 防备和保护
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1、引言
材料科学
合 成 与 加 工 工 艺
效能
材 料 性 能 成分/结构
材料的四要素 10
材料成分－ － －结构－ － －性能
材料合成－ － 加工－ －使用效能
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• 腐蚀与防护工程技术： 面向材料的使用 或服役过程
（属于售后服务范畴）
(效能)
• 反过来影响材料设计与加工、 工程设计 （不锈钢、耐侯钢） （腐蚀裕量）
螺旋桨叶片电偶腐蚀、 水线腐蚀、应力腐蚀等。
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（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； 油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀。
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电力：高温、高压、高流速、高转速锅炉、 汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、 水泵、管道
• 磨损：表面--力学-摩擦损坏--缓慢
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2、腐蚀的定义
腐蚀(corrosion)源于拉丁文“corrodere”，
意即“损坏”、“腐烂”
20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于 金属
生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为
主的腐蚀
材料+化学+力学
腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域
塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂
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• 腐蚀学科：材料科学的分支 交叉学科：材料-力学-化学 研究对象： 材料、环境及其交互作用 （以表面、界面为主） 研究手段： 材料学
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材料 力学要求：强度韧性… 使用 功能要求：热电磁声光… 过程 环境适应性－是否耐腐蚀？
失效：失去其应有的性能或作用
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材料失效的基本形式
• 断裂：强度--力学破坏--瞬间破坏
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（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； ……
带来极大的事故隐患!
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海洋环境中：海水腐蚀介质、 海洋大气腐蚀介质、
海水冲刷、复杂波动载荷等； 船舶腐蚀：船体锈蚀、
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方法：方向和手段
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4、腐蚀科学的发展历史
1748 罗蒙诺索夫 金属的氧化
（质量不灭定律—推翻了“热素”说）
1790 凯依尔 铁在硝酸中的钝化
1833 法拉第 电解定律——腐蚀量化计算
1840 热镀锌保护钢板获得专利
生锈：容易观察 应力腐蚀断裂：表面光亮如新内部满布裂纹
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3. 腐蚀与防护研究的意义
腐蚀造成的危害
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的浪费 腐蚀引起环境污染
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（1 ）钢铁工业－大量的钢铁腐蚀掉 每年腐蚀：大约10～20％的年产量
2003年钢产量 世界：9.625亿吨 中国：2.2亿吨 美国：0.914亿吨
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腐蚀防护的重要性
（1）经济效益； （2）社会效益； （3）促进新技术、
新工艺的发展
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15％～40％。
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I+II=III
I是速度，II是力量， III是效果；
I是勤奋，II是方法， III是结果； ········ ·······
材料腐蚀损伤 宏观上：材料质量流失、强度退化 微观上：组织、结构或价态的改变
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腐蚀的特点
（1）自发性
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（2）普遍性 纯金属最低能级状态一般为其化合物 （除Au、Pt）
普遍存在的空气和水 是两类主要腐蚀环境（O2、H+）
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（3）隐蔽性 发展速度缓慢
不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期 表现形式不易被发觉
腐蚀
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广义的腐蚀： 包括腐蚀与磨损、断裂等的协同作用， 是一个交叉学科的领域。
材料在服役损坏过程中， 腐蚀与磨损、腐蚀与断裂 往往协同进行， 甚至三种损坏同时发生。
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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。
材料腐蚀条件： a、材料和环境构成同一体系； b、相互作用； c、发生了化学或者电化学破坏。
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石油天然气开采、集束和输运： • 油气田：O2、CO2、H2S、地层水的腐蚀； • 长输管道：内部多相流动腐蚀、外部土壤、
微生物腐蚀 • 海洋平台、海底管道…
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（4 ） 化工工业（石化、造纸等） 金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏 可造成大量有毒的物质泄漏，污染环境， 危害人民的健康。 化工设备：管道、锅炉、储 存、阀门、冷凝；
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目录
• 第一章 绪论 • 第二章 电化学腐蚀热力
学
• 第三章 电化学腐蚀动力 学
• 第四章 析氢腐蚀与耗氧
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不识庐山真面目，
只缘身在此山中
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第一章 绪论
• 1. 引言 • 2. 腐蚀的定义 • 3. 腐蚀与防护研究的意义 • 4. 腐蚀科学的发展 • 5. 腐蚀的分类 • 6. 腐蚀防护的基本途径 • 7. 腐蚀科学及防护技术的主要内容
• 100万kw的电站：腐蚀导致停运—几十万元/天 过热器管腐蚀泄漏：蚀坑（针孔～10mm） 原因：锅炉停用时大气腐蚀造成局部锈点； 锅炉运行时锈点处高温腐蚀
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煤矿：井下潮湿，水质变化大 氧气充分，多含SO2、CO、甲烷… 井下设备磨损严重
煤矿井筒装备： 腐蚀速率0.17-0.25mm/y，平均寿命15年； 排水管、离心泵在酸性井下水中的腐蚀； 钢轨、金属支柱、支架的磨损和腐蚀…
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（5 ）机械电子
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• （6 ）民生：自来水管的锈蚀； • （7 ）环境污染…
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腐蚀造成的经济损失
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腐蚀造成的经济损失
• 美国1998年总腐蚀损失为2757亿美元，其 中直接经济损失为1379亿美元
1975-1998年间美国的GNP约增长了4倍，由于从设计到维修过 程中普及了耐蚀材料和采用了适宜的防蚀方法，腐蚀研究和防 蚀技术的进步使整体损失由占GNP4.9％减少到4.2％。
材料腐蚀与防护
王鹏
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什么是“材料？
• 材料是人类用来制造各种产品的物质， 是人类生活和生产的物质基础。
四大材料：？？？？。
金属
材料
复合
材
无机
有机
非金属 料 高分子
材料
材料
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什么是腐蚀?
• 1. 材料由于环境作用引起的破化或变质
2. 使人在坏的思想、坏的行为等因素影响 下堕落
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什么是防护？
• 防备和保护
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1、引言
材料科学
合 成 与 加 工 工 艺
效能
材 料 性 能 成分/结构
材料的四要素 10
材料成分－ － －结构－ － －性能
材料合成－ － 加工－ －使用效能
11
• 腐蚀与防护工程技术： 面向材料的使用 或服役过程
（属于售后服务范畴）
(效能)
• 反过来影响材料设计与加工、 工程设计 （不锈钢、耐侯钢） （腐蚀裕量）
螺旋桨叶片电偶腐蚀、 水线腐蚀、应力腐蚀等。
27
（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； 油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀。
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电力：高温、高压、高流速、高转速锅炉、 汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、 水泵、管道
• 磨损：表面--力学-摩擦损坏--缓慢
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2、腐蚀的定义
腐蚀(corrosion)源于拉丁文“corrodere”，
意即“损坏”、“腐烂”
20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于 金属
生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为
主的腐蚀
材料+化学+力学
腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域
塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂
12
• 腐蚀学科：材料科学的分支 交叉学科：材料-力学-化学 研究对象： 材料、环境及其交互作用 （以表面、界面为主） 研究手段： 材料学
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材料 力学要求：强度韧性… 使用 功能要求：热电磁声光… 过程 环境适应性－是否耐腐蚀？
失效：失去其应有的性能或作用
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材料失效的基本形式
• 断裂：强度--力学破坏--瞬间破坏