13材料设备腐蚀与防护PPT课件

溶液中的 氧化性酸或负离子还原 NO3 + 2H- + e-
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
5
5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
16
5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
4
典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
8
3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护

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。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
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。

材料腐蚀与防护
• 1.田长霖在中关村青年创新论坛的讲话
• 树立信心
• 2.教材及参考资料:
• 期刊:Tribology,Wear,Surface&Coating Technology
• 中国表面工程.腐蚀与防护.中国腐蚀与防护学报. 表面技术.材料保护.摩擦学学报
• 3.学科定义:材料腐蚀与防护是研究材料在其周 围环境作用下发生损坏以及如何防止这种破坏 的一门综合性学科.
I.完全耐蚀（<0.001） II.很耐蚀 (0.001～0.005&0.005～0.01) Ⅲ.耐蚀 (0.01～0.05&0.05～0.1) Ⅳ.尚耐蚀 (0.1～0.5&0.5～1.0) Ⅴ.欠耐蚀 (1.0～5.0&5.0～10.0)
Ⅵ.不耐蚀 (>10.0)
3级标准(mm/a)
可见:金属腐蚀后的质量变化换算成单位表面积与单位时间内的质
量变化来表且示,且质量指标计算的腐蚀速度只表示平均腐蚀速度, 即均匀腐蚀速度.
失重法用于能较好清除试样表面腐蚀产物的情况下,而增重法则 是若腐蚀产物牢固地附着在试样表面的情况.
⑵ 深度法
VL=V-ΔW×24×365／1000×ρ= V-ΔW×8.76／ρ VL(1单/1位03:mVmL)(㎜／a),a为annual每年. ρ(g／㎝3). V-ΔW(g／㎡·h).
目的：
通过研究材料在环境介质中,其表面或界面上发生的各种化学、电化学反 应,探求它们对组织结果损坏的规律,提出材料或其构件在不同条件下的 控制或预防腐蚀的措施.
⑥分类
按原理分:I化学(Chemical).II电化学(Electrochemical)
按形式分:I全面(General).II局部腐蚀(Localized)

21
3
9．2 防腐蚀结构设计 一:合理的结构形式和表面状态
结构件的形式力求简单。 在无法简化结构的情况下，可将构件设计成分体结 构，使腐蚀严重的部位易于拆卸、更换 另外，构件的表面状态，要尽量致密、光滑。通常光 亮的表面比粗糙的表面更耐腐蚀。
4
Hale Waihona Puke 二:防止积水或积尘5
6
三： 防止缝隙腐蚀
7
四：防止电偶腐蚀 防止电偶腐蚀的常用办法是避免腐蚀电传不同的金
10
(5)结构的合理设计使水分不会在接触点集聚或存留。 (6)用防腐蚀漆或沥青涂覆接触区及其周围。
11
五： 防止磨损腐蚀 当金属表面处于流速很高的腐蚀性液体中时，会
发生磨损腐蚀。磨损腐蚀在具有局部高流速和湍流显 著的地方特别大。
因此在设计时，应避免构件出现可造成湍流的凸台、 沟槽、直角等突变结构，而应尽可能采用流线型结 构．
12
13
14
六：防治环境诱发破裂 环境诱发破裂由机械应力和腐蚀联合作用产生。
15
16
七：温度不均匀引起腐蚀
17
18
八：设备和建筑物的位置合理性
19
9.3 防腐措施的选择 1.覆盖层保护 2.电化学保护 3.改善环境
20
9.4 防腐蚀强度设计 1.均匀腐蚀的强度设计 采用留取腐蚀余量的方法 腐蚀余量：是根据预计的腐蚀量适当增加材料的尺 寸来保证原设计的寿命要求。 2.局部腐蚀的强度设计
9 防腐蚀设计
1
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要的课题。 防腐蚀设计包括； 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。
2
9．1 选材 一：正确选材基本原则

• 标准自由能的符号决定反应系统状态的变化
方向，如物质沸腾时，蒸汽压为1×105 Pa
（1atm)，△G0＝0，此温度以上气相稳定。
蒸气压与温度关系可用Clapeyron方程式表示
• dP/dT=△S0/△V=△H0/T△V
(1-7)
式中 S0-标准摩尔熵；V-氧化物摩尔体积；
H0-标准摩尔焓。
• 对于有气相参加的两相平衡, 固相与液相 和气相的体积比, 前者可忽略,上式可化简为；
• 材料很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲 击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如 热能、光能等)引起破坏的，
• 绝大多数金属和非金属材料的破坏都与其周围 环境的腐蚀因素有关。
• 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。
0.2 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、国防，使用材料的地方存在着腐蚀问题。
表1—1某些元素及其氧化物的熔点
元 素 熔点/ºC
氧化物
熔点/ºC
B
2200
V
1750
Fe
1528
B2O3 V2O3 V2O5 V2O4 Fe2O3 Fe3O4 FeO
294 1970 658 1637 1565 1527 1377
Mo
2553
W
3370
Cu
1083
MoO2 MoO3 WO2 WO3 CuO2 CuO
777 795 1473 1277 1230 1277
1.2 金属氧化膜
1.2.1 金属氧化物的形成
金属形成氧化膜后继续氧化的决定因素
(1)界面反应速度，包括金属、氧化膜界面及气 体—氧化膜界面上的反应速度。

每年由于腐蚀可使大约10～20％的金属损失掉了。 2003 年世界的钢产量达到9.625 亿吨，中国的钢产量 高达2.2亿吨，美国的钢产量为0.914亿吨。按下限计算， 世界每年腐蚀掉的钢大于美国的钢产量；中国一年就有 2200万吨钢被腐蚀掉了，相当于腐蚀掉一个大型钢铁企 业的年产量。
Chapter 1
Questions:
? What is corrosion ？
腐蚀源于拉丁文“corrdere”，意即“损坏”、“腐烂”
Corrosion can be defined as the degradation of a material due to a reaction with its environment.
Bilingual Teaching
Demand of economic globalization.
China Ministry of Education “Bilingual Teaching Course Reform Plan” , 2001 To improve students’ learning and acquiring of make them competent for international communication in their specialty fields.
Materials Corrosion and Protection
1
Instructor:
Dr. Jing MA Depart. of Metallic Materials Engineering Office: A344 Material Building E-mail: majingt@
Uncontrolled corrosion may lead to disastrous consequences