材料腐蚀与防护1-2.ppt
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- 材料 腐蚀 防护
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1、l课程名称:材料腐蚀与防护课程名称:材料腐蚀与防护l英文名称:英文名称:Corrosion and Protection of Materialsl任课教师:汤中道任课教师:汤中道 l开课单位:中国地质大学材化学院材料系开课单位:中国地质大学材化学院材料系l总学时:总学时: 32学时学时 学分:学分:2分分l前修课程:物理化学或大学化学前修课程:物理化学或大学化学 l教材:教材: 材料腐蚀与防护材料腐蚀与防护 刘道新刘道新 主编主编 l 西北工业大学出版社西北工业大学出版社 2006.1l参考书:参考书: 金属腐蚀与控制金属腐蚀与控制孙孙 跃等编著跃等编著l 哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学
2、出版社 2003.4l 材料腐蚀与防护材料腐蚀与防护李晓刚李晓刚 编著编著 l 中南大学出版社中南大学出版社 2009.3l第一节第一节 腐蚀的基本概念腐蚀的基本概念l第二节第二节 研究腐蚀与防护技术的意义研究腐蚀与防护技术的意义l第三节第三节 腐蚀的分类腐蚀的分类l第四节第四节 腐蚀速度表示方法腐蚀速度表示方法l材料是现代科学技术和当代文明的重要支柱。材料是现代科学技术和当代文明的重要支柱。l材料的使用离不开环境。材料的使用离不开环境。l材料的腐蚀与防护学科是研究材料在其周围材料的腐蚀与防护学科是研究材料在其周围 环环境作用下的破坏、变质行为及其控制的一门学境作用下的破坏、变质行为及其控制的
3、一门学科。科。l腐蚀与防护科学已从过去以金属材料为主要研腐蚀与防护科学已从过去以金属材料为主要研究对象,转为以金属材料、无机非金属材料、究对象,转为以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料为研究对象。高分子材料和复合材料为研究对象。l材料和结构失效的基本形式:断裂、磨损和腐材料和结构失效的基本形式:断裂、磨损和腐蚀。蚀。l一一 腐蚀的定义腐蚀的定义l1 腐蚀是材料由于腐蚀是材料由于环境的作用环境的作用而引起的破坏而引起的破坏l 或变质;或变质;l2 除了单纯的机械破坏之外的一切破坏;除了单纯的机械破坏之外的一切破坏;l3 材料与环境的有害反应;材料与环境的有害反应;l4 冶金的逆过程;
4、冶金的逆过程;l二二 金属腐蚀的定义金属腐蚀的定义l l 金属与它周围环境(介质)之间发生化学、电化金属与它周围环境(介质)之间发生化学、电化学或物理作用而引起的破坏或变质。学或物理作用而引起的破坏或变质。l l 或者说,金属腐蚀是金属在环境中,在金属表面或者说,金属腐蚀是金属在环境中,在金属表面或界面上进行化学或电化学多相反应,结果使金属转或界面上进行化学或电化学多相反应,结果使金属转变为氧化态。变为氧化态。l三三 金属腐蚀学研究的主要内容金属腐蚀学研究的主要内容l1 金属材料与金属材料与环境介质环境介质作用的普遍规律;作用的普遍规律;l2 在一些在一些典型环境典型环境下发生金属腐蚀的原因和
5、下发生金属腐蚀的原因和l 控制措施;控制措施;l3 金属腐蚀金属腐蚀动力学参数动力学参数的测量原理及方法。的测量原理及方法。l四四 材料的腐蚀控制材料的腐蚀控制l腐蚀控制的主要方法有:腐蚀控制的主要方法有:l1 根据使用的环境,正确地选用金属材料或非金属材料;根据使用的环境,正确地选用金属材料或非金属材料;l2 对产品进行合理的结构设计和工业设计,以减少产品对产品进行合理的结构设计和工业设计,以减少产品l 在加工、装配、贮存等环节中的腐蚀;在加工、装配、贮存等环节中的腐蚀;l3 采用各种改善腐蚀环境的措施,如添加缓蚀剂、脱气、采用各种改善腐蚀环境的措施,如添加缓蚀剂、脱气、l 除氧等;除氧等;
6、l4 采用电化学保护方法,包括阴极保护和阳极保护采用电化学保护方法,包括阴极保护和阳极保护 技术;技术;l5 在基材上施加保护涂(镀)层,包括金属涂(镀)层在基材上施加保护涂(镀)层,包括金属涂(镀)层l 和非金属涂层。和非金属涂层。l一一 腐蚀问题存在的普遍性腐蚀问题存在的普遍性l 材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。从日常生活到交通运输、机械电子、化工、冶从日常生活到交通运输、机械电子、化工、冶金、矿产,从尖端科学技术到国防工业,凡是金、矿产,从尖端科学技术到国防工业,凡是使用材料的地方,都不同程度地存在着腐蚀问使用材料的地方,都不同程度地存在着腐蚀问题
7、。题。Pipeline explosion in California USAcorrosion was a factor in this pipeline failure and explosion 高温硫腐蚀高温硫腐蚀超纯水制备系统超纯水制备系统反渗透系统图反渗透系统图二级除盐系统二级除盐系统精除盐设备及系统精除盐设备及系统l二二 腐蚀问题的危害性腐蚀问题的危害性l 材料腐蚀给国民经济带来巨大损失。以金属材料为材料腐蚀给国民经济带来巨大损失。以金属材料为例,据工业发达国家的统计,因腐蚀造成的经济损失约例,据工业发达国家的统计,因腐蚀造成的经济损失约占当年国民经济生产总值的占当年国民经济生产
8、总值的2-4%。每年由于金属腐蚀大。每年由于金属腐蚀大约使约使10-20%的金属被损失掉。的金属被损失掉。l表表1.1 部分国家腐蚀损失统计部分国家腐蚀损失统计国别国别统计年份统计年份腐蚀损失腐蚀损失占国民经济生产总值(占国民经济生产总值(%)美国美国1995年年3000亿美元亿美元4.2英国英国1985年年100亿英镑亿英镑3.5德国德国1982年年450亿德国马克亿德国马克3.5日本日本1976年年92亿美元亿美元1.8中国中国2000年年3500亿人民币亿人民币2.4l 中国腐蚀调查报告:中国腐蚀调查报告:l我国年腐蚀损失达我国年腐蚀损失达50005000亿元亿元 l 2005-9-23
9、 l近年来,我国重大工程项目、城市基础设施建设近年来,我国重大工程项目、城市基础设施建设等因为金属腐蚀造成的损失每年已达等因为金属腐蚀造成的损失每年已达50005000亿元。亿元。 l 日前,从在北京召开的第十六届世界腐蚀大会上日前,从在北京召开的第十六届世界腐蚀大会上了解到,我国的许多重大建设项目如:三峡工程、西了解到,我国的许多重大建设项目如:三峡工程、西气东输、南水北调等都遇到了金属材料和结构设计设气东输、南水北调等都遇到了金属材料和结构设计设备的防腐蚀问题。备的防腐蚀问题。中国腐蚀调查报告中国腐蚀调查报告的数据表明:的数据表明:我国的年腐蚀损失为我国的年腐蚀损失为5 5千亿元,这仅是不
10、完全的统计,千亿元,这仅是不完全的统计,加上矿山冶金、轻工、食品和造纸等行业及合资与民加上矿山冶金、轻工、食品和造纸等行业及合资与民营企业的腐蚀损失,我国的年腐蚀损失会更大。营企业的腐蚀损失,我国的年腐蚀损失会更大。ll 据中国腐蚀与防护学会秘书长吴荫顺教授介绍,近据中国腐蚀与防护学会秘书长吴荫顺教授介绍,近十年来,随着我国经济建设及科学技术的快速发展,我十年来,随着我国经济建设及科学技术的快速发展,我国的腐蚀科学和防腐蚀技术工作也取得较快进步,许多国的腐蚀科学和防腐蚀技术工作也取得较快进步,许多科研成果与技术已跻身国际先进行列,特别是金属表面科研成果与技术已跻身国际先进行列,特别是金属表面保
11、护与防蚀技术,已成为重大工程建设的保护与防蚀技术,已成为重大工程建设的“护航舰护航舰”。如我国现行的如我国现行的“西气东输西气东输”天然气项目的埋地管道建设,天然气项目的埋地管道建设,正是采用了国际顶级的三层聚乙烯涂层和阴极保护的联正是采用了国际顶级的三层聚乙烯涂层和阴极保护的联合保护技术,结合我国的工程实践,该项技术的成功应合保护技术,结合我国的工程实践,该项技术的成功应用可使从采用一般防腐蚀措施的用可使从采用一般防腐蚀措施的2020年寿命延长到年寿命延长到5050年以年以上。上。l 此外,在化学镀、热浸镀等具体应用领域此外,在化学镀、热浸镀等具体应用领域内的突破性研究,还直接促进了这些新技
12、术成内的突破性研究,还直接促进了这些新技术成果在我国的推广应用,创造出巨大的经济效果在我国的推广应用,创造出巨大的经济效益。益。 l 世界腐蚀大会是由国际腐蚀理事会发起和世界腐蚀大会是由国际腐蚀理事会发起和组织的,每三年轮流在不同的国家举行。它是组织的,每三年轮流在不同的国家举行。它是国际腐蚀科学界中学术水平最高、范围最广、国际腐蚀科学界中学术水平最高、范围最广、影响最大的世界性重要会议。中外专家学者影响最大的世界性重要会议。中外专家学者800800多人参加了本届盛会,这是世界腐蚀大会首次多人参加了本届盛会,这是世界腐蚀大会首次在中国举行。(李江涛、陈捷)在中国举行。(李江涛、陈捷) l央视国
13、际央视国际 2007年年02月月25日日 lCCTV.com消息(新闻联播):消息(新闻联播):l国家重大工程材料安全服役研究试验国家重大工程材料安全服役研究试验设施项目启动设施项目启动l由北京科技大学等单位承担的重大工程材由北京科技大学等单位承担的重大工程材料安全服役研究试验设施项目近日启动,这是我料安全服役研究试验设施项目近日启动,这是我国首次全面开发针对工程材料腐蚀、断裂等问题国首次全面开发针对工程材料腐蚀、断裂等问题的安全检测系统。的安全检测系统。据测算,我国仅材料腐蚀和磨据测算,我国仅材料腐蚀和磨损造成的经济损失每年就超过损造成的经济损失每年就超过6000亿元,亿元,材料安材料安全检
14、测体系不健全、设备超期带病服役等问题亟全检测体系不健全、设备超期带病服役等问题亟待解决。待解决。 l腐蚀问题一直在困扰着国民经济的发腐蚀问题一直在困扰着国民经济的发 展,阻展,阻碍着新技术的推广与应用。碍着新技术的推广与应用。l耗竭地球上不可再生的宝贵资源和能源。耗竭地球上不可再生的宝贵资源和能源。l腐蚀事故危及人生安全。腐蚀引起严重的环腐蚀事故危及人生安全。腐蚀引起严重的环境污染。境污染。l 2013年年11月月22日凌晨日凌晨3时许,青岛市黄岛区中石化东时许,青岛市黄岛区中石化东黄复线(东营至黄岛)输油管线一输油管道发生破裂,黄复线(东营至黄岛)输油管线一输油管道发生破裂,造成原油泄漏。造
15、成原油泄漏。10 时时30 分,在抢修过程中,管道破裂处分,在抢修过程中,管道破裂处起火爆燃。起火爆燃。l 国家安全监管总局新闻发言人黄毅指出,青岛油管国家安全监管总局新闻发言人黄毅指出,青岛油管道燃爆事故暴露四方面问题,分别是:道燃爆事故暴露四方面问题,分别是:l 隐患排查治理不认真;隐患排查治理不认真;l 应急处置不力;应急处置不力;l 违规违章作业;违规违章作业;l 事故地段规划设计不合理。事故地段规划设计不合理。l 这起事故被认定为这起事故被认定为责任事故责任事故,事故的主要原因是,事故的主要原因是输油管路与排水暗渠交汇处管道输油管路与排水暗渠交汇处管道腐蚀变薄破裂腐蚀变薄破裂,原油,
16、原油泄漏,流入排水暗渠,所挥发的油气与暗渠当中的空泄漏,流入排水暗渠,所挥发的油气与暗渠当中的空气混合形成易燃易爆的气体,在相对封闭的空间内集气混合形成易燃易爆的气体,在相对封闭的空间内集聚,现场处置人员使用不防爆的液压破碎锤,在暗渠聚,现场处置人员使用不防爆的液压破碎锤,在暗渠盖板上进行钻孔粉碎,产生撞击火花,引爆了暗渠的盖板上进行钻孔粉碎,产生撞击火花,引爆了暗渠的油气。油气。l 事故共造成事故共造成62人遇难,人遇难,136人受伤,直接经济损失人受伤,直接经济损失7.5亿元。亿元。l本课程通过学习和了解材料腐蚀的基本规本课程通过学习和了解材料腐蚀的基本规律及作用机理、腐蚀控制原理及途径、
17、腐蚀评律及作用机理、腐蚀控制原理及途径、腐蚀评价原理及方法。期望能使更多的材料工程与材价原理及方法。期望能使更多的材料工程与材料学及其理科和工科的学生掌握材料腐蚀的基料学及其理科和工科的学生掌握材料腐蚀的基本原理和防护技术,初步学会正确分析常见的本原理和防护技术,初步学会正确分析常见的材料腐蚀问题和提出经济、有效的防止腐蚀的材料腐蚀问题和提出经济、有效的防止腐蚀的技术措施。技术措施。l三三 有关腐蚀与防护的国内外期刊和网站有关腐蚀与防护的国内外期刊和网站l1 国内相关期刊国内相关期刊l(1)中国腐蚀与防护学报中国腐蚀与防护学报l(2)材料保护材料保护l(3)腐蚀与防护腐蚀与防护l(4)表面技术
18、表面技术l(5)中国表面工程中国表面工程l(6)全面腐蚀控制全面腐蚀控制l(7)石油化工腐蚀与防护石油化工腐蚀与防护l(8)电镀与环保电镀与环保l(9)电镀与精饰电镀与精饰l(10)中国涂料中国涂料l(11)现代涂料与涂装现代涂料与涂装l(12)新工业新技术新工业新技术l2 国外相关期刊国外相关期刊l(1) Metal Finishingl(2) British Corrosion Journalsl(3) Anti-Corrosionl(4) Corrosionl(5) Corrosion sciencel(6) Materials chemistry and physicsl(7) Mat
19、erials Performancel(8) Surface and Coating Technologyl(9) Electrochemical Acta (10)Applied Surface Sciencel3 相关中文网站相关中文网站l (1)中国腐蚀网)中国腐蚀网l www:china-l (2)中国腐蚀与防护学会)中国腐蚀与防护学会l l (3)中国表面工程信息网)中国表面工程信息网l www:csec-mp,coml (4)中国腐蚀监测网)中国腐蚀监测网l l (5)中国化工防腐技术协会)中国化工防腐技术协会l l (6)中国防腐蚀工程技术网)中国防腐蚀工程技术网l l (7)金
20、属腐蚀与防护国家重点实验室)金属腐蚀与防护国家重点实验室l l (8)武汉材料保护研究所)武汉材料保护研究所l 第三节第三节腐蚀的分类腐蚀的分类一、一、 按腐蚀机理分类按腐蚀机理分类二、二、 按腐蚀形态分类按腐蚀形态分类三、三、 按腐蚀环境分类按腐蚀环境分类四四 、非金属材料的腐蚀类型、非金属材料的腐蚀类型l一一 按腐蚀机理分类按腐蚀机理分类l1 化学腐蚀(化学腐蚀(Chemical Corrosion)l 金属表面与介质直接发生化学反应而引起的破坏。金属表面与介质直接发生化学反应而引起的破坏。l 腐蚀过腐蚀过 程不产生电流。程不产生电流。l2 电化学腐蚀电化学腐蚀(Electrochemic
21、al Corrosion)l 金属与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。金属与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。l 其特点:其特点:l(1)腐蚀在导电介质中进行;)腐蚀在导电介质中进行;l(2)金属表面上存在阴、阳极反应,反应独立或同时进行;)金属表面上存在阴、阳极反应,反应独立或同时进行;l(3)腐蚀过程中有电流产生。)腐蚀过程中有电流产生。l3 物理腐蚀物理腐蚀(Physical Corrosion)l 金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏。金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏。l二二 按腐蚀形态分类按腐蚀形态分类l1 全面腐蚀(全面腐蚀(General Corrosion)l
22、或均匀腐蚀或均匀腐蚀(Uniform Corrosion)l2 局部腐蚀局部腐蚀(Localized Corrosion)l(1)电偶腐蚀)电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) l 又称双金属腐蚀又称双金属腐蚀l(2)点腐蚀)点腐蚀(Pitting Corrosion)l 又称点蚀、孔蚀、小孔腐蚀又称点蚀、孔蚀、小孔腐蚀l(3)缝隙腐蚀)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion)l(4)晶间腐蚀)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)l(5)选择性腐蚀)选择性腐蚀(Selective Corrosion)l(6)丝状腐蚀)丝状腐蚀(Filiform Corr
23、osion)l3 应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀l(1)氢脆)氢脆(Hydrogen Embrittlement)和和l 氢致开裂氢致开裂(Hydrogen Induced Cracking)l(2)应力腐蚀断裂)应力腐蚀断裂l (Stress Corrosion Cracking)l(3)腐蚀疲劳)腐蚀疲劳(Corrosion Fatigue)l(4)磨损腐蚀)磨损腐蚀(Erosion Corrosion)PittinginAluminumCreviceCorrosionofStainlessSteelStressCorrosionCrackingofStainlessSteel Hydr
24、ogenEmbrittlementFailureCorrosionFatigueinasteamline304不锈钢不锈钢SCC照片照片CavitationAttack l三三 按腐蚀环境分类按腐蚀环境分类l1 干腐蚀干腐蚀(Dry Corrosion)l(1)失泽)失泽(Tarnish)l(2)高温氧化)高温氧化(High Temperature Oxidation)l2 湿腐蚀湿腐蚀(Wet Corrosion)l(1)自然环境下的腐蚀)自然环境下的腐蚀l 大气腐蚀大气腐蚀(Atmospheric Corrosion)l 土壤腐蚀土壤腐蚀(Soil Corrosion)l 海水腐蚀海水腐蚀
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