第二章影响腐蚀的结构因素PPT课件
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除（或采用固体填充，将缝隙填实） 选材： 采用耐缝隙腐蚀的材料 其他： 采用阴极保护
22
2.3 异种金属组合因素
23
2.3.1 电偶腐蚀的原理
24
2.3.2 面积比与“有效距离”
SK/SA ↑，阳极金属的腐蚀速度↑
有效距离： 阳极腐蚀主要集中在接合处附近，离接合
处越远则，腐蚀电流越小，超过一定范围，电 偶效应几乎为零。
有效距离与腐蚀电池的电动势、溶液的电导 率、接合处的几何形状有关
25
2.3.3 防止电偶腐蚀的途径
选择相容性材料 电偶序中相隔距离比较近的材料，相容性较好
合理的结构设计
尽量避免 小阳极大阴极的结构
不同金属的部件彼此绝缘
插入第三种金属（或采用镀层过渡）
阳极部件易更换，或适当增厚
26
2.4 焊接因素
➢ 环境因素：黄铜-氨溶液；奥氏体不锈钢-CI-溶液； 碳钢-OH-溶液等
3
2. 应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌
➢ SCC过程的三个阶段： I：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期） II：裂纹扩展阶段 III：破裂期
SCC断裂速度约为0.01~3mm/h ➢ 裂纹的形貌：
4
应力腐蚀机理
解释SCC机理的学说很多： ➢ 电化学阳极溶解理论 ➢ 氢脆理论 ➢ 膜破裂理论 ➢ 化学脆化-机械破裂两阶段理论 ➢ 腐蚀产物楔入理论 ➢ 应力吸附破裂理论
30
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
31
5
电化学阳极溶解理论：
腐蚀沿“活性途径”，在阳极侵蚀 处形成狭小的裂纹或蚀坑
↓
裂纹内部与金属表面构成腐蚀电池
↓ 活性阴离子进入裂纹或蚀坑内部↓
浓缩的电解质溶液水解酸化
↓
裂纹尖端的阳极快速溶解
↓
裂纹不断扩展直至破裂
6
防止和减轻应力腐蚀的途径：
消除环境、应力和冶金三个方面的一切有害因素 （1）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降
区金属内部产生残余压应力 焊接应力仅是局部效应（降低焊接残余应
力，防止应力腐蚀破裂）
29
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
2.2.1 孔蚀
18
孔蚀的电化学测量方法
孔蚀电位 自钝化电位
电位>孔蚀电位时：发生孔蚀 孔蚀电位>电位>自钝化电位： 不产生新的蚀核，原有蚀孔点 继续发展 电位<自钝化电位：保持钝态
19
防止孔蚀的方法
降低材料的有害杂质的含量 加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素 改善热处理温度 降低介质中活性阴离子浓度 结构设计时消除死区 防止溶液中有害物质浓缩 阴极保护
20
2.1.2 缝隙腐蚀
1、原理：
当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的 缝隙时,缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝 隙内的金属加速腐蚀
21
2.1.2 缝隙腐蚀
2、缝隙腐蚀的防止方法： 结构设计： 在结构设计上避免形成缝隙和能造成表面
沉积的几何构形 尽量避免积 液和死区 结构能够妥善排流，有利于沉积物及时清
➢ 采用退火处微观
结构，避免晶间偏析物的形成，提高SCC的敏感性
（4）其他方法 ➢ 合理选材 ➢ 去除介质中的有害成分 ➢ 添加缓蚀剂 ➢ 采用阴极保护
12
2.1.2 腐蚀疲劳
腐蚀疲劳的概念： 腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏
低到临界值以下；
7
防止和减轻应力腐蚀的途径：
（2）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
8
具体示例
9
10
11
防止和减轻应力腐蚀的途径：
（3）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
2.4.1 焊接缺陷与腐蚀 1、焊接缺陷： 焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑
27
2.4.1 焊接缺陷与腐蚀
2、异种金属焊接
在腐蚀环境中，由于存在电位差，构成电 偶腐蚀。
选用比母材电位更高的金属做焊条
3、焊接残余应力 4、焊接热影响区
当金属中含有大量合金元素时，易发生焊 缝晶间腐蚀
28
在焊接过程中，焊件体积变化受阻产生 高温区金属内部产生残余拉应力，低温
镀层（锌、镉） 加缓蚀剂 表面处理 阴极保护
14
2.1.3 磨损腐蚀
1、定义 腐蚀性流体与金属构件以较高速度做相对运 动而引起的金属腐蚀损坏
2、分类 湍流腐蚀；空泡腐蚀；微振腐蚀 3、防护 合理的结构设计 正确的选择材料 适当的涂层 阴极保护
15
湍流腐蚀机理
高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜， 加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，
腐蚀疲劳的特点： 没有腐蚀介质的限定 裂纹多为穿晶型，分枝较少 断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的
碎裂状
影响因素： pH值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的 幅度、频率等
13
2.1.2 腐蚀疲劳
4、腐蚀疲劳机理： 腐蚀疲劳是一个力学-电化学过程。
5、防护方法： 通过改变设计和正确的热处理方法 降低部件的应力
使阴、阳极的极化作用减小； 高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力，
16
空泡腐蚀机理
流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽 压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过 来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击 金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生
龟裂和剥落。
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2.2 表面状态与几何因素
第二章 影响腐蚀的结构因素
2.1 力学因素 2.2 表面状态与几何因素 2.3 异种金属组合因素 2.4 焊接因素
1
2.1 力学因素
2.1.1 应力腐蚀破裂(Stress Corrosion Cracking) 金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起
的破裂
2
应力腐蚀产生的条件
➢ 应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果 应力必须是拉应力
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2.3 异种金属组合因素
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2.3.1 电偶腐蚀的原理
24
2.3.2 面积比与“有效距离”
SK/SA ↑，阳极金属的腐蚀速度↑
有效距离： 阳极腐蚀主要集中在接合处附近，离接合
处越远则，腐蚀电流越小，超过一定范围，电 偶效应几乎为零。
有效距离与腐蚀电池的电动势、溶液的电导 率、接合处的几何形状有关
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2.3.3 防止电偶腐蚀的途径
选择相容性材料 电偶序中相隔距离比较近的材料，相容性较好
合理的结构设计
尽量避免 小阳极大阴极的结构
不同金属的部件彼此绝缘
插入第三种金属（或采用镀层过渡）
阳极部件易更换，或适当增厚
26
2.4 焊接因素
➢ 环境因素：黄铜-氨溶液；奥氏体不锈钢-CI-溶液； 碳钢-OH-溶液等
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2. 应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌
➢ SCC过程的三个阶段： I：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期） II：裂纹扩展阶段 III：破裂期
SCC断裂速度约为0.01~3mm/h ➢ 裂纹的形貌：
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应力腐蚀机理
解释SCC机理的学说很多： ➢ 电化学阳极溶解理论 ➢ 氢脆理论 ➢ 膜破裂理论 ➢ 化学脆化-机械破裂两阶段理论 ➢ 腐蚀产物楔入理论 ➢ 应力吸附破裂理论
30
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
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电化学阳极溶解理论：
腐蚀沿“活性途径”，在阳极侵蚀 处形成狭小的裂纹或蚀坑
↓
裂纹内部与金属表面构成腐蚀电池
↓ 活性阴离子进入裂纹或蚀坑内部↓
浓缩的电解质溶液水解酸化
↓
裂纹尖端的阳极快速溶解
↓
裂纹不断扩展直至破裂
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防止和减轻应力腐蚀的途径：
消除环境、应力和冶金三个方面的一切有害因素 （1）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降
区金属内部产生残余压应力 焊接应力仅是局部效应（降低焊接残余应
力，防止应力腐蚀破裂）
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结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
2.2.1 孔蚀
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孔蚀的电化学测量方法
孔蚀电位 自钝化电位
电位>孔蚀电位时：发生孔蚀 孔蚀电位>电位>自钝化电位： 不产生新的蚀核，原有蚀孔点 继续发展 电位<自钝化电位：保持钝态
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防止孔蚀的方法
降低材料的有害杂质的含量 加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素 改善热处理温度 降低介质中活性阴离子浓度 结构设计时消除死区 防止溶液中有害物质浓缩 阴极保护
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2.1.2 缝隙腐蚀
1、原理：
当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的 缝隙时,缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝 隙内的金属加速腐蚀
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2.1.2 缝隙腐蚀
2、缝隙腐蚀的防止方法： 结构设计： 在结构设计上避免形成缝隙和能造成表面
沉积的几何构形 尽量避免积 液和死区 结构能够妥善排流，有利于沉积物及时清
➢ 采用退火处微观
结构，避免晶间偏析物的形成，提高SCC的敏感性
（4）其他方法 ➢ 合理选材 ➢ 去除介质中的有害成分 ➢ 添加缓蚀剂 ➢ 采用阴极保护
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2.1.2 腐蚀疲劳
腐蚀疲劳的概念： 腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏
低到临界值以下；
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防止和减轻应力腐蚀的途径：
（2）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
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具体示例
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防止和减轻应力腐蚀的途径：
（3）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
2.4.1 焊接缺陷与腐蚀 1、焊接缺陷： 焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑
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2.4.1 焊接缺陷与腐蚀
2、异种金属焊接
在腐蚀环境中，由于存在电位差，构成电 偶腐蚀。
选用比母材电位更高的金属做焊条
3、焊接残余应力 4、焊接热影响区
当金属中含有大量合金元素时，易发生焊 缝晶间腐蚀
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在焊接过程中，焊件体积变化受阻产生 高温区金属内部产生残余拉应力，低温
镀层（锌、镉） 加缓蚀剂 表面处理 阴极保护
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2.1.3 磨损腐蚀
1、定义 腐蚀性流体与金属构件以较高速度做相对运 动而引起的金属腐蚀损坏
2、分类 湍流腐蚀；空泡腐蚀；微振腐蚀 3、防护 合理的结构设计 正确的选择材料 适当的涂层 阴极保护
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湍流腐蚀机理
高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜， 加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，
腐蚀疲劳的特点： 没有腐蚀介质的限定 裂纹多为穿晶型，分枝较少 断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的
碎裂状
影响因素： pH值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的 幅度、频率等
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2.1.2 腐蚀疲劳
4、腐蚀疲劳机理： 腐蚀疲劳是一个力学-电化学过程。
5、防护方法： 通过改变设计和正确的热处理方法 降低部件的应力
使阴、阳极的极化作用减小； 高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力，
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空泡腐蚀机理
流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽 压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过 来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击 金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生
龟裂和剥落。
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2.2 表面状态与几何因素
第二章 影响腐蚀的结构因素
2.1 力学因素 2.2 表面状态与几何因素 2.3 异种金属组合因素 2.4 焊接因素
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2.1 力学因素
2.1.1 应力腐蚀破裂(Stress Corrosion Cracking) 金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起
的破裂
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应力腐蚀产生的条件
➢ 应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果 应力必须是拉应力