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材料腐蚀与防护(第八章)解读

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第八章 电化学腐蚀与防护

第八章 电化学腐蚀与防护

资源/环 境负荷
腐蚀破坏
材料的源泉和归宿 —资源/环境
腐蚀的钢管
严重的锅炉管腐蚀
F-22A锈蚀问题是发动机 俄罗斯米格-29战机曾发生 舱盖漏雨所致 空中爆炸 解决腐蚀问题的办法 是更换机身上四块最大的 铝合金口盖，将用钛合金 口盖来代替，每一个口盖 更换成本大约为5万美元。
我护航舰队人员 设法防止舰载机 遭盐分腐蚀
常温下酸性溶液中铁的腐蚀其他物质为去极化剂如酸性溶液中fefe酸洗过程锈层溶于酸形成一定量的fe可作为去极化剂使钢铁腐蚀若酸液面上有空气fe成为去极化剂形成循环fe起着氧的输送的作用有fe存在时腐蚀速度增加均匀腐蚀全面腐蚀阴阳极共扼反应在金属相同位臵同时发生或交替发生阴阳极没有时间和空间上的区别整个表面用ecorr表征在此电位下表面均匀溶解腐蚀
• 电偶腐蚀在化工/日常生活中很普遍现象
• 电偶腐蚀 — 金属电极构成宏观腐蚀电池
• 电位较低的金属腐蚀增大，电位较高的金属腐 蚀速度减小
M1 M1n+ + ne
2H+ + 2e H2 M2 M2 n+ + ne 2H+ + 2e H2
异种金属接触构成电偶腐蚀
5.脱成分腐蚀
合金中某特定成分由于腐蚀溶解而减少， 称为脱成分腐蚀
表面膜
磨蚀
水流
磨蚀
高速水流
磨蚀现象和机理
局部腐蚀形式多样性 — 电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小 孔腐蚀（点腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等。
局部腐蚀普遍性 —工业中局部腐蚀很常见（全 面腐蚀10％），局部腐蚀（化工）80％，因 此对局部腐蚀的研究和防护尤为重要。
局部腐蚀危害性 — 腐蚀集中在个别位臵急剧发 生、腐蚀破坏快速、隐蔽性强、难以预计、控制 难度大、危害大，易突发灾难事故

《材料腐蚀与防护》习题与思考题

《材料腐蚀与防护》习题与思考题

《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。

问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。

3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。

4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。

b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。

6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。

2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。

6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。

7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。

8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。

材料腐蚀与防护-8讲-工业环境中的腐蚀

材料腐蚀与防护-8讲-工业环境中的腐蚀

6.1.2石油加工过程的腐蚀
环烷酸腐蚀： ——环烷酸，又称石油酸，占原油中总酸95%。 ——环烷酸腐蚀与酸、温度、物流的流速有关。 ——腐蚀起始于220 ℃，随温度上升而逐渐严重 —— 270-280 ℃，腐蚀最严重 ——温度再提高，腐蚀速率下降； —— 350 ℃附近，腐蚀急剧增加 —— 400 ℃以上，无腐蚀。此时环烷酸基本气化完毕。
CO2分压超过0.2MPa，腐蚀；0.05-0.2MPa，可能腐蚀，小于 0.05MPa，无腐蚀
6.1.1石油开采过程的腐蚀
（3） 防护技术
1）控制钻井液的腐蚀性： 控制pH值，高于10，是抑制钻井液钻井液对钻具及井下设备腐蚀的
最简单、最有效、成本最低的方法 正确选择缓蚀剂：有机胺类、胺类的脂肪酸盐、季胺化合物、酰胺
化合物及咪唑啉盐类 添加除氧剂：亚硫酸盐,最小含量100mg/L, 水中钙盐高时，应大于
300mg/L 选择性添加除硫剂：通过化学反应将可溶性硫化物转化成稳定的不
与钢材反应的惰性物质。常用除硫剂——海绵铁和微孔碱式碳酸锌。
6.1.1石油开采过程的腐蚀
（3） 防护技术
2）使用内防腐层钻杆： 钻杆内涂层防腐，使金属与腐蚀介质隔绝，不使其直接接触。大大
第六章 工业环境中的腐蚀
6.1石油化工腐蚀 6.2 化学工业腐蚀 6.3 核电工业腐蚀
6.2.1 无机酸腐蚀
（1）金属在无机酸中的腐蚀特征与概念 常见的无机酸： ——硫酸、硝酸、盐酸。 非氧化性酸腐蚀 ——特点：阴极过程纯粹为氢去极化过程 氧化性酸腐蚀 ——特点：阴极过程为氧化剂的还原，如硝酸根还原为亚硝酸根 酸的氧化性不是绝对的 ——高浓度硝酸是氧化性酸，低浓度硝酸对金属的腐蚀与非氧化性酸 相同 ——稀硫酸是非氧化性酸，浓硫酸则有氧化性酸的高温硫化物的腐蚀：240 ℃以上的重油部位硫、硫化物和硫化氢形 成的腐蚀环境。存在于常压塔减压塔下部及塔底管线、常压重油和减 压渣油的高温换热器，催化裂化装置分馏塔的下部、延迟焦化装置分 馏塔的下部等，腐蚀速率在1.1mm/a。 ——低温硫化物的应力开裂腐蚀： H2S+H2O腐蚀环境。湿硫化氢对碳 钢设备的均匀腐蚀，随温度提高而加剧，80 ℃下腐蚀速率最高，110120 ℃腐蚀速率最低。开工最初几天可达10mm/a，1500-2000h，腐蚀 速率趋于0.3mm/a ——中温硫化物的露点腐蚀:炼油厂常见的腐蚀系统。

材料腐蚀与防护-8讲-工业环境中的腐蚀

材料腐蚀与防护-8讲-工业环境中的腐蚀
无机酸的腐蚀硫酸腐蚀缩醛化设备腈纶生产设备等应力腐蚀全面腐蚀和焊缝腐蚀盐酸腐蚀乙醛装置反应器除沫器催化剂再生器和冷凝器等硝酸腐蚀腈纶66中的己二酸装置和醇酮装置氢氰酸腐蚀丙烯晴装置的回收塔和解析塔中腐蚀疲劳开裂612石油加工过程的腐蚀4大氮肥装置的腐蚀基本腐蚀系统低温h2sco2h2o高温氢系统中温co2coh2系统k2co3co2h2o系统高温高压h2n2nh3系统常温氨系统水系统
减少钻杆的腐蚀疲劳，可延长钻杆使用寿命1倍以上。 3） 钻井过程的腐蚀监测：
腐蚀环法，在钻杆上放一个金属腐蚀试验环，放入井下与钻井液接 触一段时间后，提起钻杆取下腐蚀试验环进行检测。腐蚀试验环材质 的选择应与钻具的材质相同或类似，并用耐高温塑料绝缘环套在试验 环外，以隔绝金属腐蚀试验环与钻杆接头直接接触，消除电偶腐蚀。
第六章 工业环境中的腐蚀
6.1石油化工腐蚀 6.2 化学工业腐蚀 6.3 核电工业腐蚀
6.2.1 无机酸腐蚀
（1）金属在无机酸中的腐蚀特征与概念 常见的无机酸： ——硫酸、硝酸、盐酸。 非氧化性酸腐蚀 ——特点：阴极过程纯粹为氢去极化过程 氧化性酸腐蚀 ——特点：阴极过程为氧化剂的还原，如硝酸根还原为亚硝酸根 酸的氧化性不是绝对的 ——高浓度硝酸是氧化性酸，低浓度硝酸对金属的腐蚀与非氧化性酸 相同 ——稀硫酸是非氧化性酸，浓硫酸则有氧化性酸的特点
6.1.2石油加工过程的腐蚀
（1） 腐蚀的类型与特征
在石油加工过程中导致设备腐蚀的主要原因是原油中的杂质和加 工过程中外加物质。石油加工分为炼油、化工、化纤和化肥。 1）炼油设备基本腐蚀系统分析 轻油部位HCl+H2S+H2O腐蚀
存在于常减压蒸馏装置常压塔顶循环返回口以上，温度低于150℃ 的部位。腐蚀环境的形成来自：

典型炼油及石化装置的腐蚀与防护1

典型炼油及石化装置的腐蚀与防护1
第八章 典型炼油及石化装置的腐蚀与防护 第一节 常减压装置
常减压蒸馏装置是将原油分馏成汽油、煤油、柴 油、蜡油、渣油等组分的加工装置，该装置的运行 状况直接影响着整个炼油厂的正常生产。
原油→换热器→产品或回流油换热→注入洗涤水 和破乳剂→另一换热器组换热→常压加热炉。
有些装置有初馏塔或蒸发塔→闪蒸出部分轻组分 →常压炉→常压分馏塔。
在此塔中将原油分馏成汽油、煤油、柴油，有时 还有部分蜡油及常压重油等组分。
一、介质的腐蚀特性 原油是一种极复杂的多组分的混合物，其主要
的化合物是各种烃类和少量的非烃类。原油中主要 的烃类是烷烃、环烷烃和芳香烃三种烃类，含硫、 含氧和含氮化合物通称为非烃类化合物，常以胶状 和沥青状物质的形态存在于原油中。
水的严重电化学腐蚀； 催化吸收稳定系统的硫化氢-水的低温硫化氢应力
腐蚀开裂； 冷却设备受水的电化学腐蚀以及油罐的罐底水垫
腐蚀等等。 如果常减压装置中没有水分存在，单纯的氯化氢
及硫化氢气体所造成的化学腐蚀是极轻微的。
二、主要腐蚀形式 总体上将腐蚀环境分为低温型和高温型两大类。
所谓低温型腐蚀环境，在炼油厂通常是指温度低 于～230℃且有液体水存在的部位，而高温型则是 指腐蚀环境温度在240~ 500℃的部位。
由于HCl是挥发性的酸，常造成常减压装置塔顶 部、冷凝冷却器、空冷器及塔顶管线的严重腐蚀。如 常压塔顶碳钢空冷器的最大腐蚀穿孔速度可达 5·5mm／a，用不了半年就需更换。管壳式冷凝器的 管束腐蚀穿孔高达1 5mm／a的，两个月要堵漏。
2．含硫化合物 原油中的总含硫量与腐蚀性能之间并无精确的关
系，就腐蚀而言，原油中硫化物的腐蚀类型比原油 总含硫量更为重要。
三、典型设备防腐方法分析 1．常压塔的防护

材料腐蚀与防护-第八章-金属在各种环境中的腐蚀

材料腐蚀与防护-第八章-金属在各种环境中的腐蚀
当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要是氧去 极化。
阴极过程：
阳极过程：
• 在薄的液膜条件下，大气腐蚀的阳极过程受到较大阻滞，因为氧更容易到达 金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。阳极钝化及金属离 子化过程困难是造成阳极极化的主要原因。
• 当液膜增厚，相当于湿的大气腐蚀时，氧到达金属表面有一个扩散过程，因 此腐蚀过程受氧扩散过程控制。
*土壤的酸碱性。
• 2）土壤腐蚀的电化学过程
大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀。金属在土壤中 的腐蚀与在电解液中的腐蚀本质是一样的。
3.2土壤腐蚀的几种形式
• （1）充气不均匀引起的腐蚀. 氧的浓度差别引起的宏观电池腐蚀。
• （2）杂散电流引起的腐蚀. 由于绝缘不好产生的杂散电流引起宏观电池的腐蚀。
*湿度：是决定大气腐蚀类型和速度的一个重要因素。 每种金属都存在一个腐蚀速度开始急剧增加的湿度范围，人们把大气腐蚀
速度开始剧增时的大气相对湿度值称为临界湿度。对于铁、钢、铜、锌， 临界湿度约在70-80%之间。 *大气成分：大气的成分很复杂，尤其S02、H2S、NaCl。
• 防止大气腐蚀的方法： *提高金属材料的耐蚀性，在碳钢中加入Cu、Cr、Ni及稀土元素可提高其耐 大气腐蚀。 *采用有机和无机涂层及金属镀层。 *采用气相缓蚀剂。 *降低大气湿度。（主要用于仓储金属制品的保护） *另外，合理设计构件，防止缝隙中存水，去除金属表面上的灰尘等都有利 于防蚀。尤其要开展环境保护，减少大气污染，这不仅有利于人民健康， 而且对延长金属材料在大气中的使用寿命也是相当重要的。
• 多数研究认为，SO2的腐蚀作用机制是硫酸盐自催化过程。
• 在污染的大气中，在低于临界湿度时，金属表面没有水膜，金属受到的是由于 化学作用引起的腐蚀，腐蚀速度很小。当高于临界湿度时，由于水膜的形成， 发生了电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增加。

[化学]第八章金属阳极过程与金属腐蚀

一、金属阳极溶解 1.溶解历程
❖ ①金属晶格离解破坏，晶格中的金属原子离解或变成吸附态的金属原子。 Me→Me(吸)
❖ ②吸附态金属原子失去电子变成金属离子，成为水化离子（或配离子）。 Me(吸) →Men+ ·nH2O（表面）
❖ ③形成的水化金属离子经过扩散从电极表面进入本体溶液中。 Men+·nH2O(表面） →Men+ ·nH2O(本体)
如碱性溶液中： O H O 22H 2O 4e
酸性深液中： 2H 2O 4e O 24H
8.4 金属的钝化现象
三、 阳极钝化的条件
1.外加电位大于临界钝化电位。当φ＜φ钝化时，金属处于活性溶解区， 不会出现钝化。当φ＞φ钝化后，就会出现钝化。φ钝化越小，金属越 容易钝化，φ钝化与金属本性，合金的形成及溶液的pH值有关。 2.阳极电流大于临界钝化电流，iA>i钝化，同样的i钝化越小，金属越容 易钝化。 ❖ 同样，当发生化学钝化时，也可以观察到电极电势显著的向正方向移 动。而且为了使某种金属转变为钝态溶液中氧化剂的浓度也不能小于 某一临界数值。称为“临界钝化浓度”。若氧化剂的浓度低于此临界 浓度，则不但不会导致钝态的出现，反而将引起金属更快的溶解。
石墨是熔盐电解中不可缺少的阳极材料，导电性好，又能抵抗1000度 左右高温条件下溶盐的侵蚀和冲刷。但在水溶液中由于会吸水发生胀 裂以及受析出气体的腐蚀，只在某些特殊情况下才采用。 ❖ ②表面覆盖具有电子导电性的氧化物层的金属材料。如锰电解和锌电 解中广泛使用的Pb-Ag（~1%）阳极。其表面生成一层的PbO2+Ag2O膜。 这层膜极其致密与稳定。
8.3可溶阳极的溶解
❖ 实践证明，在电流密度较小时，许多金属的阳极溶解过程电化学极化 非常明显，浓差极化几乎忽略不计。即使电流密度增大时，虽有浓差 极化，但是浓差极化较小。

第八章第2节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护(共93张PPT)


(3)电极反应 阳极：Ag－e－===Ag＋ ；阴极： Ag＋＋e－===Ag 。 阳 阴 (4)特点： 极溶解， 极沉积，电镀液的 不变 浓度 。 3. 粗铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、 Ag、Au等杂质)
电极 名称 阳极
电极 材料 粗铜
电极反应
－===Cu2－ ＋ Cu － 2e － 2 ＋ Zn－2e ===Zn ，Fe－2e 2＋＋2e－===Cu 2＋ Cu ===Fe ，Ni－2e－===Ni2＋，
电解 2NaCl( 熔融 )===== 2Na＋Cl2↑ (1)钠的冶炼：总反应： ；
阴极： 2Na ＋2e ===2Na ；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 电解 MgCl ( 熔融 )===== Mg＋Cl2↑ 。 2 (2)Mg的冶炼：总反应： 电解 (3)Al的冶炼：总反应： 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 。
[固本自测] 2. 用惰性电极电解下列物质的水溶液，写出 电极反应式及总反应式。 (1)电解CuSO4溶液： 阳极反应式： _________________， 阴极反应式： _________________， 总反应的离子方程式： _________________。 (2)电解AgNO3溶液：
阴极 ②离子：阳离子移向电解池的 移向电解池的 。 阳极 (4)举例(电解CuCl2溶液)
，阴离子
通电 CuCl ===== Cu＋Cl2↑ 2 总反应方程式：
。
[特别提醒] (1)电解质溶液导电的过程，就是 电解的过程，即电流通过电解质溶液，必然 会引起氧化还原反应。 (2)判断原电池和电解池的关键是看是否有外 加电源。 (3)电解池与原电池的比较
电解质 溶液 CuSO4 溶液

金属腐蚀与防护课后习题答案(精选)

第二章2. 某腐蚀体系的参数为：E 0a = -0.4V ，E 0c = 0.8V ，E cor = -0.2V 。

当R = 0时，I cor = 10mA ，该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R = 90Ω，那么I 'cor =？ 腐蚀电池又属于什么控制类型？解：由题可知：当R=0时有： I cor =(Eoc-Eoa)/ （Pc+Pa ）Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/ I cor =（0.8+0.4）/10×210-=120ΩPc=(Eoc-Ec)/ I cor =(0.8＋0.2)/10×310-=100Ω则有 Pa=120-100=20Ω因为Pc>>Pa ，所以该电池属于阳极极化控制。

当欧姆电阻R=90Ω时有：'Icor=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA因为R 与Pc 接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。

第四章5. 一个活化极化控制腐蚀体系，阴极反应和阳极反应的交换电流密度为0c i 、0a i ；Tafel斜率为b c 、b a ；腐蚀电位满足条件E ea <<E cor <<E ec 。

设加入阴极性缓蚀剂，使阴极反应受到抑制，阴极反应交换电流密度改变为)(0'c i 。

假定其他参数都不改变，此时腐蚀电位负移到E 'cor ，腐蚀电流密度下降到i 'cor 。

(1) 作加入缓蚀剂前后腐蚀体系的极化曲线图。

(2) 用图解法求腐蚀电流密度的变化r = i 'cor / i cor 和腐蚀电位的变化∆E = E 'cor – E cor 。

解：极化曲线如右图；由（1）的极化曲线利用图解法求解得：在△ABC 中，1.2直线段位两平行线，则有：ADCD bc DBCD ba ====αβtan ,tanba ,bc 分别为未加入缓蚀剂时阳极反应和加入缓蚀剂后阴极反应的Tafel 斜率：根据AB babc bc DB AB BDCD ADCD DC CDAB DBAD DB AB ABDB DB 11)(,)(--+=+=+==即由图可知有：10001)(lg|)|lg |'|(lg ,)'(lg|)|lg |'|(lg --=--==--=cc c c corcor cor cor i i i i AB i i i i DB,','lg'lg,)|||'|(lg)()'(lg111BD BDCD CD E E i i babc bc i i i i BDCD ADCD BD CDi i cor cor cc corcor c c corcor ⨯==-+=∴⨯+=--- 又0'lg'lg'cc cc cor cor i i bcba babc i i bcba bc ba E E E +=⨯+⨯=-=∆∴第四章6. 一个阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐蚀体系，阴极反应的极限扩散电流密度为i d ，腐蚀电位为E cor 。

《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）。

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8.3 溶胀与溶解
2）溶解度参数相近：
溶解度参数差的绝对值：
|δ1-δ2|
1）>5.1
3) <3.5
不溶
易溶
2) 3.5~5.1 可溶
8.3 氧化降解与交联
一、氧化机理
1）链引发：RHR + H
2）链增长：R+O2 ROO， ROO+RH ROOH+R 3）链支化： ROOH RO +OH， RO+RH ROH +R， HO+RH H2O +R 4）链终结： ROO+ ROO， ROO +R， R +R 不活波产物
化学老化：主键断裂 物理老化：次键断裂
三、高分子材料腐蚀特点
金属：离子溶解 高分子：物质渗透
8.2 介质的渗透与扩散作用
二、高分子材料腐蚀类型
1. 渗透与扩散：
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 分子及腐蚀产物因热运动较困难，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。
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.
3.
8.5 微生物腐蚀
二、霉菌防护 1. 化学改性：减少活性基团，降低表面能，提高纯度
2. 抑制剂或杀菌剂：离子型；毒饵型；环保型
3. 改善环境：
8.7 高聚物的存放效应与物理老化
2. 表征：
增重率：渗入的介质质量与样品原始质量的比值
其意义是单位质量的样品所吸收的介质量。
8.3 溶胀与溶解
1. 溶解：线形高聚物
溶涨：体形高聚物、结晶型高聚物
2. 耐溶剂性： 1）极性相近：
大溶大：极性高分子材料如聚醚、聚酰胺、聚乙烯醇等不溶 或难溶于烷烃、苯、甲苯等非极性溶剂中，但可溶解或溶胀于水、 醇、酚等强极性溶剂中。 小溶小：天然橡胶、无定型聚苯乙烯、硅树脂等非极性高聚 物易溶于汽油、苯和甲苯等非极性溶剂中。而对于醇、水、酸碱 盐的水溶液等极性介质，耐蚀性较好；对中等极性的有机酸、酯 等有一定的耐蚀能力。
2. 表征： 增重率：渗入的介质质量与样品原始质量的比值 其意义是单位质量的样品所吸收的介质量。
8.2 介质的渗透与扩散作用
1. 渗透与扩散：
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 分子及腐蚀产物因热运动较困难，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。
羰基C=O：280~300 双键C=C：230~250 羟基OH： 230 单键C—C：135
二、光氧老化防护
1）光屏蔽 3）猝灭剂 2）光吸收 4）受阻胺
8.5 微生物腐蚀
一、霉菌的孳生与繁殖
1. 微生物的营养要素 与其它生物一样，微生物必须不断地从外 界吸收所需的各类营养物质，利用体内的酶将其分解利用， 再转变为细胞自身的组成物质。 2.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。
腐蚀
浸析腐蚀：Ca（OH）2，水或水溶液从外部渗入混凝土结 构，溶解其易溶的组分，从而破坏混凝土。 化学反应腐蚀：CO2、酸，水或水溶液在混凝土表面或内
部与混凝土某些组元发生化学变化，从而破坏混凝土。
第10章 防腐蚀设计
1. 防腐蚀设计的主要内容
（1）选材； （2）防腐蚀措施的选择；
（3）防腐蚀结构设计；
（4）防腐蚀强度设计；
（5）防腐蚀工艺设计。
3.第10章 防腐蚀设计
2. 正确选材基本原则
（1）材料的耐蚀性能要满足设备或物件使用环境的要求 （2）材料的物理、机械和加工工艺性能要满足设备或物
件的设计与加工制造要求
（3）选材时力求最好的经济效益和社会效益
第10章 防腐蚀设计
3. 防腐蚀结构设计
（1）合理的结构形式和表面状态 （2）防止积水或积尘
第9章 无机非金属材料的腐蚀
1. 无机非金属材料：
陶瓷、玻璃、水泥
2. 玻璃材料 1）结构：SiO2，近程有序，SiO4四面体 2）腐蚀：溶解（ph>8)，Si-OH 水解（ph<7），Si-O-Si，在HF，热磷酸 风化，空气中的水及吸附杂质 选择性，
第9章 无机非金属材料的腐蚀
3. 混凝土
1）胶凝材料
3. 特性：密度、性能、工艺
4. 应用：广泛、取代金属的统治地位
5. 方向：复合材料，功能材料
6. 腐蚀特性：大气腐蚀、稀的酸、碱、盐溶液
8.1 高分子特性及其腐蚀特点
二、高分子材料腐蚀类型
1. 老化：高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素
的综合作用，其物理化学性能和机械性能逐渐变坏，以至最后丧 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。
2. 老化形式：
颜色的变化； 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；
外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化及光泽、
力学性能的变化：如抗张强度、弯曲强度、抗冲击强度等的变化；
8.1 高分子特性及其腐蚀特点
二、高分子材料腐蚀类型
3. 类型：
1. 物理老化：
玻璃态高聚物多数处于非平衡态，不稳定的,在玻璃化温 度Tg以下存放过程中会逐渐趋向稳定的平衡态，从而引起高 聚物材料的物理力学性能随存放或使用时间而变化，这种现 象被称为物理老化或“存放效应”
2. 物理老化的特点：
1）可逆 2）自减速
3. 对性能的影响：
1）密度升高 2）强度增加 3）韧性降低
二、热氧老化
在热和氧两种因素的共同作用下产生的老化称为热氧老化
8.4 光氧老化
一、光氧化机理
1）原因： 共价键的解离能： 300~500kJ/mol
对应波长：
400nm~300nm 太阳光波长： 290~400nm 对应能量： 400~300kJ/mol
8.4 光氧老化
一、光氧化机理
2）共价键的吸收峰：
第八章有机材料腐蚀腐蚀
8.1 高分子特性及其腐蚀特点 8.2 介质的渗透与扩散作用 8.3 溶胀与溶解 8.4 氧化降解与交联 8.5 光氧老化
8.6 微生物腐蚀
8.7 高聚物的存放效应与物理老化
8.1 高分子特性及其腐蚀特点
高分子材料
8.1 高分子特性及其腐蚀特点
一、研究高分子材料腐蚀的意义
1. 基本概念：小分子，大分子，高分子，单体，聚合物 2. 种类：塑料、橡胶、纤维