过程装备腐蚀与防护综述
1 第一章 金属电化学腐蚀基本原理
1. 腐蚀控制通常有两种措施，一是补救性控制，即腐蚀发生后再消除它；二是预防性控制，即事先采取防止腐蚀的措施，避免或延缓腐蚀，尽量减少可能引起的其他有害影响。
2. 腐蚀的定义与分类
腐蚀是金属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏”。腐蚀有不同的分类方法。
按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。
按照金属破坏的特征，可分为全面腐蚀和局部腐蚀两类。
(1) 全面腐蚀是指腐蚀作用发生在整个金属表面，它可能是均匀的，也可能是不均匀。
(2) 局部腐蚀是指腐蚀集中在金属的局部区域，而其他部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微。
局部腐蚀有以下几种：
① 应力腐蚀破裂SSC 在拉应力和腐蚀介质联合作用下，以显著的速率发生和扩展的一种开裂破坏。
② 腐蚀疲劳 金属在腐蚀介质和交变应力或脉动应力作用下产生的腐蚀。
③ 磨损腐蚀 金属在高数流动的或含固体颗粒的腐蚀介质中，以及摩擦副在腐蚀性质中发生的腐蚀损坏。
④ 小孔腐蚀 腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度，严重时可导致设备穿孔。
⑤ 晶间腐蚀 腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属机械强度急剧降低。破坏前金属外观往往无明显变化。
⑥ 缝隙腐蚀 发生在铆接、螺纹接头、密封垫片等缝隙处的幅度hi。
⑦ 电偶腐蚀 在电解质溶液中，异种金属接触时，电位较正的金属促使电位铰负的金属加速腐蚀的类型。
⑧ 其他如氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀等都属于局部腐蚀。
3. 电极电位通常把由电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃称为电极电位（也称为电极电势，electrode potential．简称电位），是一个矢量，其数值由电极本身、电解液浓度、温度等因素决定，包括平衡电极电位和非平衡电极电位。
过程装备腐蚀与防护
Process equipment corrosion and protection
【学分】 2 【学时】 32 【性质】专业基础 【实验】 0
（一）授课对象
四年制本科过程装备与控制工程等专业。
（二）课程的性质和地位
过程装备腐蚀与防护是一门综合性技术科学，无论是过程装备与控制工程还是油气储运工程、材料科学、能源科学、环境科学等领域，都与腐蚀与防护科学紧密相关。过程装备腐蚀与防护是过程装备与控制工程专业的一门专业必修课。本课程安排在工程化学、工程材料、工程热力学课程后进行，通过该课程的学习，使学生掌握腐蚀与防护的基础理论并融会贯通，对促进新技术的发展、节省钢材、延长设备使用寿命、节省大量资金、保证安全生产、减少环境污染有着重大意义。
（三）课程的教学目标
本课程教学目标是讲授金属腐蚀的基本原理、防护方法、选材原则和监测技术，了解局部腐蚀的特点和相关的正确设计思路，了解非金属材料的耐蚀性及其结构设计特点，了解金属腐蚀防护使用的现代监测技术和原理，掌握各种工程材料腐蚀和防腐的异同点。应用基本电化学腐蚀理论，分析常见的化工腐蚀现象并提出防腐途径，为培养本科毕业生提供必要的金属防腐蚀和监测的基本理论和应用知识。
（四）课程相关能力培养
1．能够将该课程对应的专业知识用于解决复杂工程问题（G1）；
2．能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素（G3）；
3．能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论（G4）。
（五）教学内容
1．绪论（G1，G3）
2．金属电化学腐蚀原理（G1）
电化学腐蚀原理，腐蚀速度，析氢和耗氧腐蚀，金属的钝化。
重点：电化学腐蚀原理，金属的钝化。
1. 腐蚀的分类：按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀；按照金属的破坏的特征分为全面腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀包括应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀；按照腐蚀环境可以将金属腐蚀分为大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温气体腐蚀。
2. 氧化剂直接与金属表面原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，这种腐蚀历程所引起的金属破坏称为化学腐蚀。
3. 通过失去电子的氧化过程和得到电子的还原过程，相对独立而又同时完成的腐蚀历程，称为电化学腐蚀。
4. 当参加电极反应的物质处于标准状态下，即溶液中该种物质的离子活度为1、温度为298K、气体分压为101325Pa时，电极的平衡电极电位称为电极的标准电极电位，用E0表示。
5. 腐蚀电池工作历程：(1)阳极溶解过程；(2)阴极去极化过程；(3)电荷传递过程。
6. 极化的类型：电化学极化；浓差极化；膜阻极化。
7. 极化的大小可以用极化值来表示，极化值是一个电极在一定大小的有外加电流时的电极电位与外加电流为零时的电极电位的差值，反映电极过程的难易程度，极化值越小，反应越容易进行。通常称外加电流为零时的电极电位为静止电位，可以是平衡电位，也可以是非平衡电位。
8. 腐蚀电池工作时，由于极化作用使由于极化作用是阴极电位降低或阳极电位升高，其偏离平衡电位的差值，称为超电压或过电位。
9. 把构成腐蚀电池的阴极和阳极的极化曲线绘在同一个E-I坐标上，得到的图线称为腐蚀极化图，简称极化图。
10.凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。
11.金属表面从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态的突变现象称为钝化，钝化分为化学钝化和电化学钝化。
12.金属钝化的应用：阴极保护技术；化学钝化提高金属耐腐蚀性；添加易钝化合金元素，提高合金耐腐蚀性；添加活性阴极元素提高可钝化金属合金或合金的耐腐蚀性。
13.应力腐蚀产生的条件：有敏感材料、特定环境和拉应力三个基本条件，三者缺一不可。
1 主要试题题型：一、简答题（约30分）二、填空题（约20分）
三、选择题（约10分）四、腐蚀事例分析（3- 4小题，共40分）
第一章 腐蚀电化学基础
1、金属与溶液的界面特性——双电层
金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的双电层。
2.电极电位
电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。
3.金属电化学腐蚀的热力学条件
(1). 金属溶解的氧化反应若进行，则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。E>Ee,M
(2)去极化反应若进行，则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。E
上述条件需同时满足。
4、极化
极化现象：电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。
极化现象的根本原因：电极反应与电子迁移的速度差。
极化曲线
定义：用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。
作用：判断电极材料的极化特性。
腐蚀极化图
定义：将构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一E-I坐标上得到的图线，简称极化图。
对给定的腐蚀电池，工作稳定时的腐蚀电流为Icorr,则初始电动势
问题：如增加最有效的阴极的面积，或添加去极剂，搅拌等，将使Ex-S水平线向正方向移动（为什么？）
5、超电压（过电位）
腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位变负，阳极电位变正。这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。以η表示。
超电压量化的反映了极化的程度，对研究腐蚀速度非常重要。
6.金属的耐蚀性能评定（针对全面腐蚀 为什么？）
金属耐蚀性也叫化学稳定性，即金属抵抗介质作用的能力。对全面腐蚀，通常以腐蚀速度评定。对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级
7、腐蚀速度的工程表示方法
重量法：以金属腐蚀前后金属质量的变化来表示，分失重法和增重法。常为实验室采用。
