材料腐蚀防护概论第八章高分子的腐蚀及耐蚀材料(精校版本)
高分子材料的腐蚀
.按营养物质中所含主要元素成分及在微生物生长繁殖中的生理功 能不同，可将其分为：碳源、氮源、无机盐和生长因子。
发生霉腐的要素有：微生物；营养物质 ( 碳源、氮源、无机盐和
生长因子 ) ；环境 ( 温度、空气、湿度、 pH 值等 )
2.太阳光的氧化降
解
原因： 1共价键的解离能： 300~500kJ/mol
内因：化学结构的改变
外因：物理因素
老化主要表现在：
(1)外观的变化：污渍、斑点、银纹、裂缝 (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、 以及耐寒、耐热等 (3)力学性能的变化：如抗张强度、弯曲强 度、抗冲击强度等
(4)电性能的变化：如绝缘电阻、电击穿强 度、介电常数等
ห้องสมุดไป่ตู้
老化的分类
随温度增加，分子链热运动加剧，层次变少，表明溶胀和溶解加快。 在T＞Tf时就只有I区，这时高聚物呈粘流态，溶解过程实际上变为 两种液体的混合过程。
四.环境应力开裂[6-11]:
指在应力与介质(如表面活性物质)共同作用下，高分 子材料出现银纹，并进一步生长成裂缝，直至发生脆 性断裂；
五.渗透破坏：
高分子材料
—— 高分子材料的腐蚀
复合1001 杨佑高 3100706013
主要内容
高分子材料的概述
1.高分子材料的概念 2.组成 3.分类
高分子材料的腐蚀
化学老化 物理老化
高分子材料的概述
一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的 材料。常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>10^4 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。 工业用高分子材料主要是人工合成的。
《材料腐蚀与防护》论文
《材料腐蚀与防护》课程论文金属材料的腐蚀与防护姓名学院专业学号指导教师2015年5月16日金属材料的腐蚀与防护摘要：金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此，金属材料的腐蚀与防腐研究有很重要的意义。
本文主要介绍了金属的腐蚀机理，腐蚀发生的原因以及一些有效的防腐蚀方法。
虽然金属的腐蚀现象和机理比较复杂，但可以通过合理地选用材料、有效地采取防腐蚀措施来减缓金属材料的腐蚀速度，这对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率都具有十分重要的意义。
关键词：金属材料；腐蚀；防护Corrosion and protection of metalsAbstract：The metal material has the plasticity and toughness of high strength，excellent heat resistance，cold resistance，welding，casting，forging，stamping，and good electrical conductivity，thermal conductivity and ferromagnetism，therefore，corrosion of metal materials have very important significance and Research on anti corrosion. This paper mainly introduces the mechanism of metal corrosion，corrosion and some effective methods of corrosion protection. Although the corrosion phenomena and mechanism of metal complex，but can be by reasonable selection of materials，take effective anti-corrosion measures to slow down the corrosion rate of metal materials，to extend equipment life，reduce the cost，has very important significance to improve labor productivity.Keyword: Metallic materials; Corrosion; Protection前言：近年来随着人们对保护自然资源、能源和环境的认识不断提高，对金属腐蚀的严重危害的关注也渐在加深。
材料的腐蚀与防护
本章主要内容：1、材料设备的腐蚀与防护基本原理2、设备腐蚀防护技术3、材料的选用§2.1材料设备的腐蚀与防护一、概述腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。
1、腐蚀的危害腐蚀所造成的危害非常严重：腐蚀不仅会带来巨大的经济损失、造成资源和能源的严重浪费，而且还会污染人类生存的环境、引发灾难性事故。
（1）经济损失巨大（2）资源和能源浪费严重（3）引发灾难性事故4）造成环境污染2、腐蚀与防护科学的发展（1）远在5000年前我们的祖先就采用火漆作为木、竹器的防腐涂层。
出土的春秋战国时期的武器，有的至今毫无锈蚀，原因是其表面有一层致密的含铬的黑色氧化物保护层。
如勾践剑。
（2）18世纪下半叶开始的工业革命，促进了腐蚀与防护科学理论研究的发展。
（3）近30多年来，随着核能技术、海洋工程、航空航天、环境科学与工程技术等现代工业的崛起以及设备运行向高速、高温、高压方向的发展，使原来大量使用着的不锈钢和高强度合金构件不断出现严重的腐蚀问题，从而促使许多相关学科展开了对腐蚀问题的综合研究，使今日的腐蚀与防护科学发展成为一门融合了多种学科的新兴边缘学科，并形成了包含腐蚀电化学、腐蚀金属学、环境敏感断裂力学、生物腐蚀学和防护系统工程学等许多学科分支。
（4）现在电化学保护技术已在我国的海洋开发，石油化学工业，地下结构和装置等方面获得了极广泛的应用，并逐步走向规范化、法令化阶段；缓蚀剂的理论研究与实际应用，正在建立我国自己的体系；各种耐蚀材料和表面保护技术的开发及推广应用获得了很大的发展；防腐蚀设计和防腐蚀技术管理日益受到普遍的重视。
二、腐蚀与防护基本原理1、金属的化学腐蚀金属的化学腐蚀是指金属与环境介质发生化学作用，生成金属化合物并使材料性能退化的现象。
（1）金属氧化及其氧化膜（2）自然界中除金、铂等金属在一般情况下不氧化而呈单质形式外，大多数金属都以氧化物（矿石）形式存在。
除少数金属（如钼、钨）高温氧化所生成的氧化物具有挥发性外，大多数金属氧化的结果都是在其表面上形成一层氧化物固相膜。
材料腐蚀防护概论第八章高分子的腐蚀及耐蚀材料
8.2 高分子材料的腐蚀定义、类型和特点8.2.1 高分子材料腐蚀的定义高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于内因和外因的综合作用，其物理化学性能和力学性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象称为高分子材料的腐蚀，通常称之为老化。
这里，内因指高聚物的化学结构、聚集态结构及配方条件等。
外因则比较复杂，包括物理因素，如光、热、高能辐射、机械作用力等；化学因素，如氧、臭氧、水、酸、碱等；生物因素，如微生物、海洋生物等。
高分子材料的老化主要表现在：（1）外观的变化 出现污渍、斑点、银纹、裂纹、喷霜、粉化及光泽、颜色的变化。
（2）物理性能的变化 包括溶解性、溶胀性、流变性能，以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化。
（3）力学性能的变化 如抗张强度、抗曲强度、抗冲击强度等的变化。
（4）电性能的变化 如绝缘电阻、电击穿强度、介电常数等的变化。
8.2.2 高分子材料腐蚀的类型高聚物的老化可分为化学老化与物理老化两类。
（1）化学老化 化学老化是指化学介质或化学介质与其他因素（如力、光、热等）共同作用下所发生的高分子材料破坏现象，主要发生主键的断裂，有时次键的破坏也属化学老、化。
因此，化学老化又可分为化学过程和物理过程引起的两种老化形式。
前者发生了化学应，主键的断裂是不可逆的，常见的老化形式见表8-1，主要发生了大分子的降解和交联作用。
表8-1 高分子材料的腐蚀形式降解是高聚物的化学键受到光、热、机械作用力、化学介质等因素的影响，分子链发生断裂，从而引发的自由基链式反应。
如：-----→-----••22222222CH C C CH CH CH CH CH H H交联是指断裂了的自由基互相作用产生交联结构，如：----•222CH H C CH ----222CH CH CH----+•222CH H C CH ----22CH CH CH降解和交联对高聚物的性能都有很大的影响。
降解使高聚物的分子量下降，材料变软发粘，抗张强度和模量下降；交联使材料变硬，变脆，伸长率下降。
工程材料的腐蚀与防护
B
C (结构缺陷)
D
E (使用不当)
F (实际使用寿命) G (老化)
一件合格、正确使用的高分子制品的寿命取决于其老化速度。
高分子材料的老化危害
爆胎多与轮胎老化有关
电线老化引发火灾
燃气胶管老化导致气体泄漏
水管老化导致爆裂
高分子材料的老化危害
O型圈失效致“挑战者”号失事 “挑战者”号遇难宇航员
1986年1月28日上午11时39分发生在美国佛罗里达州的上空。挑 战者号航天飞机升空后，因其右侧固体火箭助推器（SRB）的O型 环密封圈失效，毗邻的外部燃料舱在泄漏出的火焰的高温烧灼下结 构失效，使高速飞行中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的 第73秒解体，机上7名宇航员全部罹难。
由于氰化物剧毒，污染环境严重，正逐步被无氰铜液所取代。
用焦磷酸镀铜工艺，也能获得厚度均匀、结晶细致、 抛光性能良好的镀铜层，而且具有操作简便、成本低廉、 利于大量生产的特点。
2 CuSO4 + K4P2O7
Cu2P2O7 + 2 K2SO4
Cu2P2O7 + 3 K4P2O7
2 K6[Cu(P2O7)2]
阳极 (Fe) 2 Fe － 4e－ ＝ 2 Fe2+ 阴极 (杂质) O2 + 2 H2O + 4 e－ ＝ 4 OH－
总反应 2 Fe + O2 + 2 H2O ＝ 2 Fe(OH)2 这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为吸氧腐蚀。
一般条件下，E(O2/OH-) > E(H+/H2)。 大多数金属电极电势低于E(O2/OH-)，所以大多数金属都可 能发生吸氧腐蚀，甚至在酸性介质中，金属发生析氢腐蚀的同时， 有氧存在时也会发生吸氧腐蚀。
金属腐蚀的控制与防护及耐蚀金属材料PPT课件
⑵对于单个部件：正确选材。不同材料在不同环境中，腐蚀的自发性 和腐蚀速度都可能有很大差别，所以在特定环境中，要选用能满足使用要求 ，且腐蚀自发性小，腐蚀速度小的材料。
我们的目标：厚基础、宽口径、高素质、有创新
3. 设计上：设计良好，结构合理。 有人认为在选材时只要查查腐蚀手册就能解决问题。事实却并非如此简单
，因为实际石油、化工过程往往涉及到非常复杂的介质和工况条件，腐蚀手 册不可能提供完整的腐蚀资料，不能真实反映生产实际情形，有些就找不到 相关资料。
a.腐蚀裕量=年腐蚀率×设计寿命×保险系数，保险系数一般取2。要考虑 到自然减薄和安全问题，以及现实中许多设备的超期服役。
b.外形设计：结构复杂，表面粗燥的会导致电化学的不均匀性而引起腐蚀 。因此。设计时，尽可能使结构简单，表面平滑，圆滑过渡，流线型设计， 避免尖角、凹槽、缝隙。防止冲击腐蚀。弯管的弯曲半径一般取3d，不同金 属要求不同。钢管、铜管为3d，90Cu10Ni合金管为4d，高强度钢管和强度 特别小的管子最小取5d。
我们的目标：厚基础、宽口径、高素质、有创新
非金属覆盖层分为有机覆盖层和无机覆盖层。 有机覆盖层包括涂料、塑料、橡胶、柏油、沥青涂层、衬里等。 涂料俗称油漆，是应用最广泛的一种防腐手段，通常以合成树脂（环氧 树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂等）为主要成膜物质、颜料、溶剂 、助剂等配制而成，覆盖在金属面上，干后形成薄层多孔的膜。虽然不能 使金属与腐蚀介质完全隔绝，但使介质通过微孔的扩散阻力和溶液电阻大 大增加，腐蚀电流下降。油漆：环氧富锌底漆。如氟碳涂料是以含氟树脂 为主要成膜物的系列涂料的统称，它是在氟树脂基础上经过改性、加工而 成的一种新型涂层材料，其主要特点是树脂中含有大量的F-C键,其键能为 485kJ/mol在所有化学键中堪称第一。在受热、光（包括紫外线）的作用 下，F-C难以断裂，因此显示出超长的耐候性及耐化学介质腐蚀，故其稳 定性是所有树脂涂料中最好的。这就基本决定了它具有比一般其它类型涂 层材质更为优异的使用性能，因此在行业内有“涂料王”之称。氟涂料以 其优异的防护性能已在在重污染、强腐蚀的环境中得到了广泛应用。
材料腐蚀与防护
材料腐蚀与防护一、引言材料腐蚀是指材料在特定环境中受到氧化、化学物质侵蚀等因素的破坏和损害。
腐蚀不仅对材料的完整性和性能产生负面影响，还可能带来安全隐患和经济损失。
因此，研究材料腐蚀的机理和方法，以及防护技术的应用具有重要意义。
二、材料腐蚀的机理材料腐蚀的机理主要包括电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀等。
以下将对这些机理进行简要介绍。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指材料在电化学环境中受到电流和电位的影响，导致材料表面发生化学反应，进而发生腐蚀的过程。
电化学腐蚀可以分为阳极腐蚀和阴极腐蚀两种类型。
阳极腐蚀是指材料在电化学环境下，作为阳极溶解或发生氧化反应而腐蚀；阴极腐蚀是指材料在电化学环境下，作为阴极发生还原反应而腐蚀。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指材料在化学物质的作用下发生的腐蚀过程。
化学腐蚀可以是直接化学反应，也可以是材料表面受到化学物质吸附，形成新的腐蚀介质而引起的腐蚀。
化学腐蚀的速率与环境中化学物质的浓度、温度、PH值等因素密切相关。
3. 微生物腐蚀微生物腐蚀是指微生物在特定环境中对材料进行腐蚀的过程。
微生物腐蚀主要包括微生物产生的酸性物质引起的腐蚀以及微生物与材料表面形成生物膜而导致的腐蚀。
微生物腐蚀往往与湿度、温度、气氛等环境因素密切相关。
三、材料腐蚀的防护方法为了延长材料的使用寿命并减少腐蚀造成的损失，需要采取相应的防护措施。
下面将介绍一些常见的材料腐蚀防护方法。
1. 表面涂覆表面涂覆是一种常用的材料腐蚀防护方法，通过在材料表面形成一层保护性涂层，阻隔材料与外界环境的接触，达到防蚀的目的。
常见的涂层材料有有机涂料、金属涂层和无机涂层等。
涂覆方法包括喷涂、涂刷、浸渍等。
2. 阳极保护阳极保护是利用特定材料作为阳极，在电化学环境中提供电流以保护被腐蚀材料的一种方法。
通过阳极保护，可以将被腐蚀材料设定为阴级，从而抑制电化学腐蚀的发生。
阳极保护常用于金属结构、管道等设施的防腐。
3. 选择合适材料在设计和选择材料时，应根据不同的工作环境和使用要求，选择合适的材料来抵抗腐蚀。
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。
高分子耐蚀材料
高分子耐蚀材料摘要：高分子耐蚀材料是应用极广的一类耐蚀材料，因为它具有很广泛的适应性和用途，被制成各种形态。
作为一类年轻的材料，高分子耐蚀材料正面临着快速发展和广阔的市场前景。
本文将介绍高分子耐蚀材料的集中具体分类及国内外的发展现状。
关键字：高分子腐蚀耐蚀性应用腐蚀是指材料与外界反应引起的材料破坏或变质，发达国家腐蚀损失平均占国民经济总收入2-4% 。
美国于1990年调查表明化学工业的腐蚀损失达829亿美而我国在腐蚀损失方面也做过调查。
l988估计为270—500亿人民币。
近年来，国内外大量应用实例表明，高分子材料在企业防腐领域中显示出越来越大的作用，并且以其易成型加工．易修补价格艇宜的优势越来越受人们的重视。
因此国内外专家学者的研究工作也很活跃，新材料不断出现，为各行各业的实际应用提供了较多的选择机会。
在一定温度下，高分子材料耐无机酸、碱、盐的腐蚀性能优于金属材材并随着科研工作的深入开展，高分子材料在防腐蚀领域中将发挥更大的作用。
高分子材料的品种繁多，耐腐性能优异因而发展迅速，主要有热塑性树脂．热固性树脂和弹性体，热塑性树脂中仍以聚氯乙烯聚乙烯．聚丙烯的应用占主流，工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料，工程塑料中尤以氟树脂应用面最广，增长也最快，热固性树脂大多制成复合材料使用，但增长率低于热塑性树脂．玻玻钢的概念也不断在发展，增强热塑性树脂和碳纤维增强树脂已得到重视。
从产品结构上看，垒结构塑料泵，阀，管较大幅度代替金属结构，纤维增强树脂设备得到广泛应用。
一几种主要的高分子耐蚀材料1．氟树脂厦涂料氟树脂是具有巨大技术革新潜力、适台特殊新用途的高性能材料、其优异的耐蚀特能在化工行业中应用越来越广泛，它们可为三类：非塑性加工类，如PTFE(聚四氟乙烯)；热塑性加工类．如FEP(垒氟乙丙，PVDF(聚偏氟乙烯) PFA(垒氟烷氧基共聚物)ECTFE (Ha1ar 乙烯一三氟氯乙烯仍然是氟塑料中最重要的品种，大约占氟聚合物产量的60呖，年增长率为5呖；近年来开发的热塑性加工的氟树脂年增长率达到7嘶，其中PFA可望达到8—9嘶，而最常用的是聚偏氟乙烯．它在耐蚀和耐热方面稍逊于聚四氟乙烯(PTFE)，但其制造简单，价格也低得多。
《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）。
材料腐蚀与防护绪论
•材料腐蚀与防护绪论
•材料腐蚀与防护绪论
1978年1月17日，又在北京有色金属总院对越王勾践剑剑 身上的黑色纹饰进行了X射线衍射分析，发现此黑色纹饰 处除含有铜锡合金以外，还含有硫化亚铜（Cu2S）、硫化 亚铁及铁锡合金（FeSn2）。由于分析所显示的Cu2S衍射 峰太弱，即Cu2S的条件又为古代所无，为了证实Cu 2S存 在的可靠性，又用自制的铜锡合金块状样品（其中铜83％， 锡12．3％）在四种条件下进行了硫化处理后，洗去样品 表面的残留物，再进行同样的分析，其结果与越王勾践剑 表面黑色纹饰部分及用硫粉与铜粉（硫粉与铜粉重量比为 1：6）作用一个月后分析所得的结果相近。由此推测，越 王勾践剑等表面黑色部位是用硫粉处理而形成的，其剑身 的黑色菱形花纹则可能是剑身硫化处理后再对其表面进行 抛光而留下黑色菱形纹饰。从而发现我国古代科技史上这 项重要成果。
2002年中国工程院的调查结果表明，我国腐蚀 损失（包括直接和间接 损失）达到 损失（包括直接和间接损失）达到4979.2 亿元。
•材料腐蚀与防护绪论
•材料腐蚀与防护绪论
为了预防和减轻腐蚀的危害,人们不得不付出 相当的代价。这种代价称之为腐蚀损失(Ｃｏｓｔ ｏｆＣｏｒｒｏｓｉｏｎ),即国民经济为解决腐蚀 问题而付出的总费用。以合理的代价取得所需要 的腐蚀防护效果是腐蚀控制工程的任务。由于腐 蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展 的重要因素之一,目前,经济发达国家和地区正在以 大幅度提高能源效率、资源效率和环境效率作为 国家发展的战略目标和前瞻性投资的依据。
湿腐蚀又可分为： 1．自然环境下的腐蚀 (1)大气腐蚀(Atmospheric Corrosion)。 (2)土壤腐蚀(Soil Corrosion)。 · ， · (3)海水腐蚀(Corrosion in Sea Water)。 (4)微生物腐蚀(Microbial Corrosion)。 2．工业环境中的腐蚀 (1)酸、碱、盐介质的腐蚀。 (2)工业水中的腐蚀。
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：
材料腐蚀与防护-绪论
核反应堆运行过程中，煤的气化和液化产生的高温硫化腐蚀。
在航空领域，如宇宙飞船返回大气层过程中的高温氧化和高温硫化腐蚀，以及航空发动机叶片受到的高温氧化和高温硫化腐蚀。
金属高温腐蚀的普遍性
将允许分子氧向金属迁移，并在孔洞表面产生氧化，形成内部多孔的氧化层 。
氧化膜以另外一种形式形成和生长
01
04
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氧化膜生长过程中，在氧化膜与金属基体之间将产生应力，这种应力使氧化膜产生裂纹、破裂, 从而减弱了氧化膜的保护性能。
应力取决于氧化反应机制，包括溶解在金属中的氧的作用；氧化物与金属的体积比；氧化物的生长机制以及样品的几何形状等，
重点氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，又称毕林—比得沃尔斯原理或P-B比。
该原理认为氧化过程中金属氧化膜具有保护性的必要条件是氧化时所生成的金属氧化膜的体积(VMeO2)与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积(VMe)之比必须大于1，而不管氧化膜的生长是由金属还是由氧的扩散所形成。
1.2.3 氧化膜的P--B比
4
材料的腐蚀问题已成为当今材料科学与工程领域不可忽略的课题。
02 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。日常生活、交通运输、机械、化工、冶金，尖端科学技术、国防工业，使用材料的地方，不同程度存在着腐蚀问题。 材料腐蚀给国民经济带来巨大损失。 金属材料，一些工业发达国家统计，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％。 美1975年腐损700亿美元，占年生产总值的4.2％，1982年高达1260亿美元； 英1969年腐损13.65亿英镑，占生产总值的3.5％； 日本1976年腐损92亿美元，占生产总值的1.8％； 前苏1967年腐损67亿美元，占生产总值的2％； 中国1995年腐损1500亿元，约生产总值的4%。 日前，全世界每年腐损高达7000亿美元。
《材料的腐蚀防护》课件
电化学腐蚀是金属腐蚀中最常见的一种类型，主要发生在金 属与金属或金属与非金属的接触面上。在电解质溶液中，金 属表面的原子与溶液中的离子发生氧化还原反应，导致金属 的溶解和破坏。
化学腐蚀
总结词
化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生纯化学反应而导致的腐蚀。
详细描述
化学腐蚀通常发生在干燥的气体或非电解质溶液中，金属表面的原子与气体或 非电解质直接发生氧化还原反应，导致金属的损失。这种腐蚀通常比较均匀， 不会形成明显的腐蚀产物。
智能防腐决策系统
建立基于大数据和人工智能的防 腐决策系统，为设备防腐提供科
学依据和优化方案。
环境友好型防腐技术
环保型防腐涂料
研发低毒、无害、环保的防腐涂料，减少对环境 和人体的危害。
生物防腐技术
利用生物防腐剂和生物防护技术，降低防腐剂的 使用量和对环境的污染。
绿色防腐工艺
推广无害或低害的防腐工艺，如电化学保护、缓 蚀剂等，减少对环境的负担。
电化学保护的优点是效果好、适用于各种腐蚀介质和环境 ，缺点是需要特殊的电源和控制系统。
缓蚀剂保护
缓蚀剂保护是通过在腐蚀介质中添加缓蚀剂，以减缓 金属材料的腐蚀速度。
缓蚀剂的作用原理是通过在金属表面形成吸附膜或沉 淀膜，隔绝金属与腐蚀介质的接触，或者通过改变腐
蚀介质的化学性质来抑制腐蚀反应。
缓蚀剂保护的优点是使用方便、成本低、效果好，缺 点是可能会对环境造成影响。
腐蚀防护的重要性
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减少经济损失
通过有效的腐蚀防护措施 ，可以延长设备使用寿命 ，降低维修和更换成本。
提高生产安全
腐蚀可能导致设备突然失 效，引发安全事故。通过 腐蚀防护可以降低事故风 险。
材料腐蚀与防护
第一章绪论重点1. 金属的腐蚀:：金属腐蚀后失去其金属特性，往往变成更稳定的化合物。
金属腐蚀是普遍存在的一种自然规律，是不可避免的自然现象。
2. 均匀腐蚀速度的评定重量法g/(m2•h)深度法mm/ a容量法电流密度法目录P9 腐蚀的定义P10-11 腐蚀的过程及特点P13 腐蚀的危害P18-20 腐蚀的防护方法：隔离控制、热力学控制、动力学控制P29-30 按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀P31-38 按腐蚀形态分类：全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀P39 按材料类型分类：金属材料、非金属材料P41 腐蚀速度的评定P42-49 均匀腐蚀的评定：重量法、深度法、容量法、电流密度表征法第二章金属腐蚀电化学理论基础重点1. 电极系统：一个有电子导体相和离子导体相组成的，有电荷通过相界面在两个相之间转移的系统。
2. 电极反应：在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应。
3. 阳极反应：从还原体的体系向氧化体的体系转化（失电子）阴极反应：从氧化体的体系向还原体的体系转化（得电子）4. 绝对电极电位：金属电极板浸入其盐溶液中，电子导体相（金属）与离子导体相之间的内电位差称为电极系统的绝对电极电位，用Φ表示。
相对电极电位：研究电极与参比电极组成的原电池电动势称为该电极的相对（电极）电位，用E表示。
5. 双电层结构：金属极板表面上带有过剩负电荷；溶液中等量正电荷的金属离子受负电荷吸引，较多地集中在金属极板附近，形成所谓双电层结构。
6. 原电池与腐蚀电池的区别：原电池将化学能转化为电能，对外界做实际有用功，都十点吃由化学能转换为热能，做的实际有用功为0，，即腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
7. 化学位，单位摩尔数的物质M加入到相P所引起的吉布斯自由能的变量电化学位：将单位摩尔的正离子Mn+移入相P时，引起的吉布斯自由能变化8. 平衡绝对电极电位的计算9. 相对电极电位和电动势10. 标准电位E⦵：电极反应的各组分活度(或分压)都为1，温度为25o C时，压力为1 atm时的平衡电位Ee等于E⦵，E⦵称为标准电位。
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8.2 高分子材料的腐蚀定义、类型和特点
8.2.1 高分子材料腐蚀的定义
高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于内因和外因的综合作用，其物理化学性能和力学性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值，这种现象称为高分子材料的腐蚀，通常称之为老化。
这里，内因指高聚物的化学结构、聚集态结构及配方条件等。
外因则比较复杂，包括物理因素，如光、热、高能辐射、机械作用力等；化学因素，如氧、臭氧、水、酸、碱等；生物因素，如微生物、海洋生物等。
高分子材料的老化主要表现在：
（1）外观的变化 出现污渍、斑点、银纹、裂纹、喷霜、粉化及光泽、颜色的变化。
（2）物理性能的变化 包括溶解性、溶胀性、流变性能，以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化。
（3）力学性能的变化 如抗张强度、抗曲强度、抗冲击强度等的变化。
（4）电性能的变化 如绝缘电阻、电击穿强度、介电常数等的变化。
8.2.2 高分子材料腐蚀的类型
高聚物的老化可分为化学老化与物理老化两类。
（1）化学老化 化学老化是指化学介质或化学介质与其他因素（如力、光、热等）共同作用下所发生的高分子材料破坏现象，主要发生主键的断裂，有时次键的破坏也属化学老、化。
因此，化学老化又可分为化学过程和物理过程引起的两种老化形式。
前者发生了化学应，主键的断裂是不可逆的，常见的老化形式见表8-1，主要发生了大分子的降解和交联作用。
表8-1 高分子材料的腐蚀形式 环 境
形式 化学因素
物理因素 氧
氧
氧
水及水溶液
大气中氧/水气
水或水气 中等温度 高温 紫外线 温室 应力
微生物
热
辐射 化学氧化 燃烧 光氧化 水解 风化 应力腐蚀 生物腐蚀 热解 辐射分解
降解是高聚物的化学键受到光、热、机械作用力、化学介质等因素的影响，分子链发生断裂，从而引发的自由基链式反应。
如：
-----→-----•
•22222222CH C C CH CH CH CH CH H H
交联是指断裂了的自由基互相作用产生交联结构，如：
----•
222CH H C CH ----222CH CH CH
----+
•222CH H C CH ----22CH CH
降解和交联对高聚物的性能都有很大的影响。
降解使高聚物的分子量下降，材料变软发粘，抗张强度和模量下降；交联使材料变硬，变脆，伸长率下降。
物理过程引起的化学老化没有化学反应发生，多数是次价键被破坏，主要有溶胀与溶解、环境应力开裂、渗透破坏等。
溶胀和溶解是指溶剂分子渗入材料内部，破坏大分子间的次价键，与大分子发生溶剂化作用，环境应力开裂指在应力与介质（如表面活性物质）共同作用下，高分子材料出现银纹，并进一步生长成裂缝，直至发生脆性断裂；渗透破坏指高分子材料作用衬里，当介质渗透穿过衬里层而接触到被保护的基体（如金属）时所引起的基体材料的破坏。
（2）物理老化 高聚物的物理老化仅指由于物理作用而发生的可逆性的变化，不涉及分子结构的变化。
8.2.3 高分子材料腐蚀的特点
高分子材料的腐蚀与本书前面所介绍的金属腐蚀有本质的区别。
金属是导体，在常温下的水溶液中，腐蚀多以金属离子溶解进入电解液的形式发生，因此在大多数情况下可用电化学过程来说明；而高分子材料一般不导电，也不以离子形式溶解，因此其腐蚀过程难以用电化学规律说明。
此外，金属的腐蚀过程大多在金属的表面发生，并逐步向深处发展；而对于高分子材料，其周围的试剂（气体、液体等）向材料内渗透扩散是腐蚀的主要原因，同时，高分子材料中的某些组分（如增塑剂、稳定剂等）也会从材料内部向外扩散迁移，而溶于介质中。
因此在研究渗入的介质与材料间的相互作用和材料组分的溶出问题。
8.3 高分子材料的腐蚀机理
8.3.1 介质的渗透
高分子材料的耐蚀性与其抗渗透能力直接有关。
腐蚀介质渗入高分子材料内部会引起反应。
高分子材料的大分子及腐蚀产物的热运动比较困难，难于向介质中扩散。
所以，腐蚀反应速度主要取决于介质分子向材料内部的扩散速度。
8.3.1.1 渗透规律的表征
1.增重率
在高分子材料受介质侵蚀时，经常通过测定浸渍增重率来评定材料的耐腐蚀性能。
增重率实质上是介质向材料内渗入扩散与材料组成物质、腐蚀产物逆向溶出的总和。
因此，在溶出量较大的情形，仅凭增重率来表征材料的腐蚀行为常导致错误的结论。
由于在防腐蚀领域中使用的高分子材料耐腐蚀性较好，大多数情况下向介质溶出的量很少，可以忽略，所以，可将浸渍增重率看作是介质向材料渗入引起的。
但在实际的腐蚀实验中，因腐蚀条件的多样性，必须考虑溶出这一因素。
增重率是指渗入的介质质量q 与试样原始质量的比值，其意义是单位质量的
试样所吸收的介质量。
但是，介质是通过试样表面渗入的，渗入速度在很大程度上依赖于试样的总表面积A 。
使用单位面积的渗入量A q 来描述高聚物的渗透规律，在浸渍初期比增重率更符合实际。
单位时间内通过单位面积渗透到材料内部的介质质量，定义为渗透率，以J 表示，即
At
q J = 2.菲克定律
由浓度梯度引起的扩散运动，若经历一定时间后，介质的浓度分布只与 介质渗入至高聚物内的距离x 有关，而不随时间变化，及0=dt dC ，则就达到了稳定扩散，此时扩散运动服从菲克第一定律：
x
d dC D dAdt q d J == 式中，J 为渗透率；D 为扩散系数；dC 为浓度梯度。
若D 为定值，则有
()l
C C
D J -=0 式中l 为试样厚度；C 为介质浓度。
由上式可知，对于稳态扩散过程，渗透率J 只与扩散系数D 、试样厚度l 以及浓度差C ∆有关，而与浓度分布形式无关。
因此，只要测出试样的厚度l 、面积A 、浓度差C ∆及一定时间内的渗透量q ，即可求得J 和D 。
当渗透介质呈气态时，可用蒸汽压p 表示其浓度，
Sp C =
式中，S 为溶解度系数。
设与浓度C 0、
C 相应的蒸汽压分别为p p 、0，则 ()()l
p p P l p p DS J -=-=00 式中，DS P =为渗透系数。
因此，气体在高分子材料内的渗透能力也可以用渗透系数P 来表征。
气体的渗透速率与扩散系数、溶解能力有关。
介质的扩散系数大，溶解能力强，渗透就容易，材料就易于腐蚀。
对于0≠dt dC 的非稳态扩散情况，可用菲克第二定律来描述。
x
C D t C 22∂∂=。