金属腐蚀与防护-05-第四章(腐蚀控制方法)PPT课件

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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。
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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。

金属的腐蚀与防护_课件

实验1.铁的吸氧腐蚀（实验分析）
将金属置于不同条件下（例如电解池、原电池，或直接与氧化剂接触......），你能否判断其腐蚀的快慢？
判断依据：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀同一金属在不同物质中腐蚀的快慢：强电解质>弱电解质>非电解质
练习 1.下列情况下，海水中铁腐蚀最快的是( B )
实验1.铁的吸氧腐蚀（步骤与现象）把铁钉置于具支试管中，胶塞塞好，导管伸入水面下。
实验1.铁的吸氧腐蚀（步骤与现象）随着反应的进行，导管处倒吸的水柱越来越高。
实验1.铁的吸氧腐蚀（实验分析）
为什么导管处会有倒吸的水柱？铁钉发生电化学腐蚀，消耗了具支试管中的氧气，气压减小，大气压将试管中的水压入导管中。
金属腐蚀的类型
化学腐蚀
条件
金属跟氧化性物质直接接触
现象
无电流产生
电化学腐蚀不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触
有微弱的电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
实验1.铁的吸氧腐蚀（步骤与现象）
钢铁为什么在潮湿空气中容易生锈？除了潮湿空气还需要什么条件？让我们一起来看一下这个实验~
蚀下去，最终整个铁制品都被腐蚀。
金属的电化学腐蚀一般既有析氢腐蚀又有吸氧腐蚀，以后者为主。
实验1.铁的吸氧腐蚀（实验分析）
了解了电化学腐蚀后，请你想想下面的问题： ①为什么说金属的电化学腐蚀比化学腐蚀危害程度更大？金属制品往往有杂质，表面形成许多原电池，因此电化学腐蚀现象就比较普遍；且电化学腐蚀（原电池反应）速度更快。
金属的腐蚀在生活中非常普遍：

2024版金属的腐蚀和防护ppt课件

100%
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生电化学反应，形成原电池。阳极发生氧化反应，金属溶解；阴极发生还原反应，物质得到电子。
80%
局部腐蚀
金属在特定部位发生腐蚀，如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
02
金属腐蚀类型及特点
均匀腐蚀
定义
均匀腐蚀是指金属表面各处的腐蚀速率相近，导致金属表面均匀减薄的现象。
介绍涂层保护、阳极保护、改变环境介质等方法。
不锈钢的腐蚀与防护
不锈钢的腐蚀类型
包括点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等。
不锈钢腐蚀的影响因素
包括不锈钢成分、环境介质、温度等。
不锈钢的腐蚀机理
阐述不锈钢在特定环境中的腐蚀过程及其原理。
不锈钢腐蚀的防护措施
介绍选用合适的不锈钢材料、控制环境介质、阴极保护等方法。
特点
腐蚀速率较慢，易于预测和控制；对金属材料的强度影响较小。
实例
钢铁在大气中的生锈01
02
03
04
点蚀定义
点蚀是一种集中在金属表面很小区域范围内，并深入到金属内部的腐蚀形态。
点蚀特点
具有隐蔽性和突发性，难以预测和控制；对金属材料的强度和耐久性影响较大。
实例
铜和铁在海水中相互接触时，铁作为阳极被加速腐蚀，而铜作为阴极被保护。
特点
一种金属的腐蚀速率加快，另一种金属的腐蚀速率减慢；电偶腐蚀的严重程度取决于两种金属的电位差和电解质溶液的性质。
晶间腐蚀与选择性腐蚀
晶间腐蚀定义
晶间腐蚀是沿着金属晶粒边界发生的局部腐蚀现象，通常不引起金属表面的明显变化，但会严重降低金属的强度和韧性。
实验步骤准备金属试样→现场悬挂→定期观察记录腐蚀情况→取回试样进行清洗和称重→计算腐蚀速率。

第四章腐蚀控制方法.ppt

（2）阴极型级蚀剂这类纺蚀剂能抑制阴极反应，增大用极极化，使历蚀电流下降，且使自腐蚀电位变负(图4－l(b))。
（3）混合型缓蚀剂它们对用、用极过程都起抑制作用，腐蚀电位可能变化不大，但腐蚀电流显著降低(图4－l(c))。
2021/7/16
西南石油学院储运研究所
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图4-1 不同类型缓蚀剂的极化图 (a)阳极型缓蚀剂；(b)阴极型缓蚀剂；(c)混合型缓蚀剂
少量的缓蚀物质所以能有效地抑制金属腐蚀首选它必须在金属表面或表面膜的薄弱处吸附研究表明即便是等曲型的氧化型缓蚀剂也是首先吸附于金属表面氧化膜上或其破损处然后再把低价的铁氧化为更加稳定的高价铁氧化物yfe2011224西南石油学院储运研究所53有机理蚀剂除了一开始吸附于金属表面外往往还需通过进一步的二次化学作用才能形成有效的保护膜
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西南石油学院储运研究所
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3.按经蚀剂形成的保护膜特征分类
（l）氧化（皮）型经蚀剂这类经蚀剂能使金属表面生成致密而附着力好的氧化物膜，从而抑制牟属的腐蚀。这类经蚀剂有钝化作用，故又称为钝化型经蚀剂，或者直接称为钝化剂(Passivator)。钢在中性介质中污用的经蚀剂如Na2CrO4、NaNO2、NamOO4等都局于此类。
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（3）吸附型缓蚀剂这类缓蚀剂能吸附在金属价质界面上形成致密的吸附层，阻挡水分和侵蚀性物质接近金属，或者抑制金属腐蚀过程，起到缓蚀作用。这类经蚀剂大多含有O、N、S、P的极性基团或不饱和馊的有机化合物。如钢在酸中常用缀蚀剂硫原、白时、炔醇等类的衍生物，铜在中性介质中常用的缓蚀剂来并三氮陛及其
缓蚀效率能达到90％以上的为良好的缓蚀剂；若达到100％，则意味着达到了完全保护。

金属腐蚀与防护PPT课件

Δh Vp t
V-与Vp之间的换算
单位：mm/y
V Vp 8.76 d
第4页/共16页
★腐蚀的危害
1. 造成巨大的经济损失 2. 造成金属资源和能源的浪费 3. 造成设备的破坏事故 4. 阻碍新技术的发展
第5页/共16页
经济损失包括直接损失和间接损失
◆ 直接损失：防护技术费用、腐蚀破坏后的维修、更换费用、劳务费用。
• H. Ulihg (美)
• C.Wagner (德)
• T.P.H5o0a年r 代(英－)腐蚀与防护分组，列入国家发展规划 60年代－国务院学科组，制定学科发展规划，列入重点学科 70年代－中国腐蚀与防护学会 80年代－中国科学院腐蚀与防护研究所现—从事材料腐蚀与防护高校，研究所有数十家，学者及工程师达数千人。
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学科概况、研究内容及任务
金属腐蚀与防护技术
交叉性
综合性
复杂性
多学科
第9页/共16页
• 学科的形成与发展
• U.R.Evans(英)—现代腐蚀科学奠基人
• A.H.pymkinh (苏)
• P.B.Akumob (苏)
• M. Pourbaix (比) 献
现代腐蚀科学作出卓越贡
55亿美元
1960～1969年 150～200亿美元
1975年
70பைடு நூலகம்亿美元
1982年
1269亿美元
2002年
5520亿美元
英国： 1969年中国： 2002年
13.65亿英镑（27.3亿美元） 4979亿元（占当年GDP的5%）
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金属的腐蚀和防护 ppt课件

（1）[牺牲阳极保护法] 此法是将活泼金
属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。
②电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。
3、在金属表面覆盖保护层：
（1）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。（2）镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法。
（3）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。如：烤蓝
1).在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
2).用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。
这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。
（3） “烤蓝”，又称“发蓝”，也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件 “烤蓝”要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。
D 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。
4.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各
C 种情况下被腐蚀速率最慢的是 ( )
A．在潮湿疏松的土壤中； B．在含铁元素较多的酸性土壤中； C．在干燥致密不透气的土壤中； D．在含碳较多的潮湿透气的中性土壤

金属腐蚀与防护ppt课件

阳极（Fe）：Fe(s)
Fe2+ (aq) + 2e-
阴极（杂质）： 1/2 O2 + H2O + 2e-
2OH- (aq)
总反应： Fe(s) + 1/2O2 (g) + H2O
Fe(OH)2 (s)
2Fe(OH)2 (s) H2O+O2 Fe(OH)3 (s)
条件：弱酸性、中性或碱性介质
原理，将工件加工成型的一种技术。
电解液的要求：
有良好的导电性不使阳极产生钝化有利于阳极溶解
电流
—
直流电源电压
+
阴极（模件）阳极（工件）
泵
电解液
电解加工示意图
2. 金属的防腐
1、正确选材 2、覆盖保护层
要求：
a. 膜层致密，完整无孔，不透介质； b. 与基体金属结合强度高，附着力强； c. 高硬度，耐磨； d. 均匀分布。
① 金属保护层
镀层 > 基体
例如：铜上镀银、金，铁上镀锡，主要起隔离和装饰作用。
镀层 < 基体
例如：铁上镀锌，主要起防腐作用。
1. 金属的腐蚀
当金属与周围的介质接触时，由于化学或电化学作用而引起的材料性能的退化与破坏，称为金属的腐蚀。
1) 化学腐蚀
O2 CO2
Fe C
H2O 脱碳现象
特点：(a) 无电流。
CC
(b) 腐蚀介质：非电解质溶液或干燥气体。
温度影响：温度升高，腐蚀速率加快。
例如在轧钢过程中，当 T >700℃时，会发生氧化脱碳：
难溶性碳酸钙覆盖于阴极表面，使电极的极化电势降低，阻滞阴极反应继续进行，从而减缓金属的腐蚀速率。

金属腐蚀原理与防护技术.ppt

• 主要影响因素：电偶序、环境介质和阴／阳极面积比
• 主要防止措施：尽量避免异种金属材料的直接接触
应力腐蚀断裂
• 主要环境及腐蚀特征：当拉应力的大小达到屈服强度的70％-90％时，由于应力与特定腐蚀介质共同作用而引起材料的断裂
• 腐蚀机理：应力—电化学机理：在应力和电化学介质的共同作用下，裂纹扩展直至断裂
• 主要防止措施：选择耐点蚀能力好的材料；材料表面改性；添加缓蚀剂
缝隙腐蚀
• 主要环境及腐蚀特征：金属表面上由于存在异物或结构上的原因而形成缝隙，留住腐蚀溶液并引起缝隙内部加速腐蚀
• 腐蚀机理：与点蚀很相似，属自催化的电化学腐蚀过程
• 主要影响因素：腐蚀介质中的活性阴离子 • 主要防止措施：结构设计时尽量避免狭缝
• 化学腐蚀是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中(如酒精、石油等)发生的腐蚀，腐蚀过程中无电流产生。
腐蚀的基本概念
• 电化学腐蚀是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流产生。
• 大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等都属于电化学腐蚀。
• 根据热力学第二定律，产生金属腐蚀的驱动力是腐蚀过程中金属与环境介质组成系统总自由能的降低。
• 在较高温度时膜的增长主要依靠热扩散。
保持氧化膜完整的必要条件
• 新生成的氧化物摩尔体积
V氧化膜 M ' xD
• 必须大于氧化消耗掉的金属的摩尔体积
V金属 M
•
如果 V金属 V氧化膜
或
M '
xDM
值大于1，
• 则有可能生成比较完整致密的氧化膜，从而
对金属表面产生一定的保护作用。
• 如果以M代表金属的摩尔质量，ρ代表金属的密度，M’代表1mol金属原子所生成氧化物的质量，x代表一个分子的氧化物中所含金属原子的个数，D表示氧化物的密度，

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本身是非氧化性物质。要有O2等去极剂存在时才起作用
2 阴极型缓蚀剂作用机理
在金属表面形成沉淀膜，覆盖阴极表面，阻碍氧的扩散或提高氧化H+还原反应的过电位，使腐蚀速度降低。
(1)氧化型缓蚀剂
缓蚀剂的阳离子向腐蚀微电池的阴极迁移，与阴极产生的 OH-反应，形成OH化物或碳酸盐沉淀膜，阻碍氧向阴极扩散，提高阴极过电位，降低腐蚀（ZnSO4，Ca(HCO3)等）
4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺 4.1.2 合理设计金属结构
4.1.2合理设计金属结构
• 设计合理性 • 腐蚀敏感性
• （应力、接触、均匀、缝隙和微生物）
4.1.2合理设计金属结构
• 外形力求简单 • 采用密闭结构 • 能积水地方设置排水孔 • 布置合适的通风孔 • 避免尖角、凹槽、缝隙 • 连接结合面有隔离层
• 选材时不单纯追求强度指标，而根据情况综合考虑，包括耐蚀性和经济性
• 对初选材料应查明其腐蚀类型敏感性；在选用部位发生腐蚀的类型和可能性；与接触的材料是否相同，是否可能发生接触腐蚀；承受应力的类型、大小和方向等
• 在容易产生腐蚀和不易维护的部位应选择高耐蚀性的材料 • 选择腐蚀倾向小的材料和热处理方法 • 选用杂志含量低的材料
(2) 沉淀型缓蚀剂
能和金属表面阳极部分溶解的金属离子生成难溶性化合物，沉淀在极的表面或者修补氧化膜的破损处，抑制阳极反应
本身是非氧化性物质。要有O2等去极剂存在时才起作用
缓蚀效率计算
介质中加缓蚀剂后的腐蚀速度
0
100%
I
0 cn
I
100%
0
Io cor
介质中未加缓蚀剂时金属腐蚀电流
未加缓蚀剂时金属腐蚀速度
1 阳极型缓蚀剂作用机理
(1) 氧化型缓蚀剂
促使金属阳极钝化，可使腐蚀金属的电位正移进入钝化曲线的钝化区。
本身是氧化剂。添加量必须超过某临界值；若不足，易加速腐蚀or造成局部腐蚀
(2) 沉淀型缓蚀剂
能和金属表面阳极部分溶解的金属离子生成难溶性化合物，沉淀在阳极的表面或者修补氧化膜的破损处，抑制阳极反应
4 腐蚀控制方法
CONTENT
• 4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构 • 4.2 缓蚀剂 • 4.3 电化学保护 • 4.4 表面保护覆盖层
4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺 4.1.2 合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺
4.2.1 缓蚀剂概述
是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。
缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑制剂（Corrosion Inhibitor）。
原理：缓蚀物质在金属与溶液介面上产生了某种作用，阻滞了腐蚀过程，而并非使腐蚀体系的本质发生改变。
加入量：0.1%～1%。缓蚀剂保护有强烈地选择性。
缓蚀效率能达到90％以上的为良好的缓蚀剂；
若达到100％(v = 0)，则意味着达到了完全保护。
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓蚀剂的选择和应用
4.2.4 缓蚀剂选用原则及评价方法 1、选用原则
（1）应根据所要防护的金属及其所处的腐蚀性介质性质
过程。
4.2.1 缓蚀剂的分类
4.2.1 缓蚀剂的分类
氧化型缓蚀剂
使金属表面形成致密而附着力好的氧化膜。钝化型缓蚀剂，钝化剂（Passivator）
按缓蚀剂形成的保护膜特征分类
沉淀型缓蚀剂
本身无氧化性，但能与反应的产物形成沉淀，
金属的腐蚀产物或共轭阴极修补金属氧化膜的损失。
吸附型缓蚀剂
吸附在金属/介质界面上，形成致密的吸附层，阻挡腐蚀性物质接近金属或抑制金属腐蚀过程。
4.2.1 缓蚀剂的分类
水溶性缓蚀剂按物理性质分类油溶性缓蚀剂
气相缓蚀剂
冷却水缓蚀剂
锅炉缓蚀剂
按用途分类
酸洗缓蚀剂
油气井缓蚀剂
石油化工缓蚀剂
工序间防锈缓蚀剂
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓蚀剂的选择和应用
覆盖、负催化
4.2.1 缓蚀剂概述
优点：用量少、见效快、成本较低、使用方便。缺点：只适用于腐蚀介质的体积量有限的情况下，例如
电镀和喷漆前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐蚀处理和金属产品的工序间防锈和产品包装等；但对于钻井平台、码头、桥梁等敞开体系，则不适用。目前已广泛应用于机械、化工、电子、能源等许多部门。例如酸洗过程中．硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同时，也会使金属本身溶解；若加入适当的缓蚀剂，则可抑制金属本身过分的腐蚀
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓释剂的选择和应用
4.2.1 缓蚀剂的分类
Байду номын сангаас
按化学成分分类
无机缓蚀剂
与金属表面发生反应，钝化膜的形成，阻止阳
促使金属盐或极溶解过程。
有机缓蚀剂
在金属表面发生物理或腐蚀性物质接近金属表
化学吸附，阻止面，或者阻滞阴、阳极
• 少用吸水性强的材料 • 避免应力腐蚀 • 避免不同金属相互接触；
处理结合面 • 防止零部件应力集中局部
受热，控制材料最大允许使用应力
CONTENT
• 4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构 • 4.2 缓蚀剂 • 4.3 电化学保护 • 4.4 表面保护覆盖层
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓释剂的选择和应用
来选取不同的缓蚀剂。（2）该缓蚀剂应与腐蚀介质具有较好的相溶性，且在介
质中具有一定的分散能力，才能有效到达金属表面，发挥缓蚀功能。为做到这点，常在缓蚀剂中添加少量表面活性剂，或在缓蚀剂分子上联接亲水性的极性基团。（3）缓蚀剂的用量要少，缓蚀效果要好，才能使缓蚀防蚀具有经济性。为提高缓蚀效果，往往采取多种缓蚀剂复配，这就是协同效应。（4）缓蚀剂除缓蚀功能外，还应考虑到工业体系的总体效果，例如环保、阻垢、灭菌等。