制浆造纸设备腐蚀与防护课件.ppt

1、制浆造纸设备腐蚀与防护制浆造纸设备腐蚀与防护主讲人主讲人:王淑梅王淑梅金属腐蚀理论及应用金属腐蚀理论及应用 魏宝明主编魏宝明主编制浆造纸设备腐蚀与防护制浆造纸设备腐蚀与防护 冯拉俊主编冯拉俊主编金属腐蚀理论及腐蚀控制金属腐蚀理论及腐蚀控制 龚敏主编龚敏主编造纸工业腐蚀问题译文集造纸工业腐蚀问题译文集 曹光锐、劳嘉葆译曹光锐、劳嘉葆译腐蚀破坏事故腐蚀破坏事故100100例例 张远声主编张远声主编中国腐蚀与防护学报中国腐蚀与防护学报中国造纸中国造纸纸和造纸纸和造纸腐蚀机理腐蚀机理常见的腐蚀常见的腐蚀材料的腐蚀材料的腐蚀控制方法控制方法绪论绪论金属电化学腐蚀倾向的判断金属电化学腐蚀倾向的判断常见的局

2、部腐常见的局部腐蚀蚀金属在某些环境中的腐金属在某些环境中的腐蚀蚀金属结构材料的耐蚀性金属结构材料的耐蚀性非金属结构材料的耐蚀非金属结构材料的耐蚀性性腐蚀控制方法腐蚀控制方法制浆造纸设备的腐蚀现象及防护方制浆造纸设备的腐蚀现象及防护方法法金属材料和周围环境发生化学作用、电化学作金属材料和周围环境发生化学作用、电化学作用或物理溶解引起的破坏。用或物理溶解引起的破坏。工程材料与周围物质相互作用引起的破坏工程材料与周围物质相互作用引起的破坏 绪绪 论论1.造成巨大的经济损失造成巨大的经济损失直接损失直接损失指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳

3、务费用。的维修、更换费用和劳务费用。间接损失间接损失指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蚀使产品污跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蚀使产品污染，质量下降，设备效率降低，能耗增加；染，质量下降，设备效率降低，能耗增加；在计算壁厚时需增加腐蚀裕度，造成钢材浪费等。在计算壁厚时需增加腐蚀裕度，造成钢材浪费等。美国：美国：19491949年年 5555亿美元亿美元 1960196019691969年年 150150200200亿美元亿美元 19751975年年 700700亿美元亿美元 19821982年年 12691269亿美元亿美元 1995

4、1995年年 80008000亿美元亿美元 英国：英国：19691969年年 13.6513.65亿英镑（亿英镑（27.327.3亿美元）亿美元）2.造成金属资源和能源的浪费造成金属资源和能源的浪费据工业发达国家的统计，每年由于金属腐据工业发达国家的统计，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10 102020。3.造成设备的破坏事故造成设备的破坏事故19751975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm15cm的不锈钢弯管破的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停车裂引起爆炸和火灾，停车6 6周，这次腐蚀事故总维修费周，这次腐蚀

5、事故总维修费5050万美万美元，停车造成的税收损失高达元，停车造成的税收损失高达500500万美元。万美元。4.阻碍新技术的发展阻碍新技术的发展腐腐 蚀蚀金金 属属 腐腐 蚀蚀非金属腐非金属腐蚀蚀化化学学腐腐蚀蚀电电化化学学腐腐蚀蚀全全面面腐腐蚀蚀局局部部腐腐蚀蚀机机 理理破坏破坏 特征特征腐蚀腐蚀 环境环境大大气气腐腐蚀蚀土土壤壤腐腐蚀蚀电电解解质质溶溶液液腐腐蚀蚀熔熔融融盐盐中中的的腐腐蚀蚀高高温温气气体体腐腐蚀蚀应应力力腐腐蚀蚀疲疲劳劳腐腐蚀蚀磨磨损损腐腐蚀蚀小小孔孔腐腐蚀蚀晶晶间间腐腐蚀蚀缝缝隙隙腐腐蚀蚀电电偶偶腐腐蚀蚀其其它它物物理理腐腐蚀蚀海海水水腐腐蚀蚀四、金属均匀腐蚀速度的表示

6、方法四、金属均匀腐蚀速度的表示方法1、重量指标、重量指标tswV.2、深度指标、深度指标thVpVVp76.8单位：单位：g/m2h单位：单位：mm/y3.电流指标电流指标4108.26AnVia单位：单位：A/cm2腐蚀的类型有哪些？腐蚀的类型有哪些？已知已知A=55.84克，设克，设S=10cm2,阳极过程的电流强阳极过程的电流强度度Ia=10-3安培，求其重量指标和深度指标（该金安培，求其重量指标和深度指标（该金属的密度为属的密度为7.8克克/厘米厘米3）？）？返回第一章第一章 金属电化学腐蚀倾向的判断金属电化学腐蚀倾向的判断电极电位电极电位金属电化学腐蚀倾向的判断金属电化学腐蚀倾向的判

7、断腐蚀原电池腐蚀原电池腐蚀电池的类型腐蚀电池的类型腐蚀速度与极化作用腐蚀速度与极化作用一、金属与溶液的界面特性一、金属与溶液的界面特性双电层双电层1.双电层定义双电层定义 金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶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、电解质离子相互作用，使界液中的极性水分子、电解质离子相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异电荷的双电层。面的金属和溶液侧分别形成带有异电荷的双电层。第一节第一节 电极电位电极电位2、双电层的类型、双电层的类型（1 1）金属离子和极性水分子之间的水化力）金属离子和极性水分子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力大于金属离子与

8、电子之间的结合力（2 2）金属离子和极性水分子之间的水化力）金属离子和极性水分子之间的水化力 小于金属离子与电子之间的结合力小于金属离子与电子之间的结合力（3 3）吸附双电层）吸附双电层各类双电层的特点：各类双电层的特点：总的电位跃总的电位跃=紧密层电位跃紧密层电位跃+扩散层电位跃扩散层电位跃双电层的形成引起相间电位差双电层的形成引起相间电位差当金属侧带负电时，电位跃当金属侧带负电时，电位跃0;00注意注意二、电极电位二、电极电位1.有关定义有关定义电极：（电极：（1 1）电子导体和离子导体组成的体系）电子导体和离子导体组成的体系 （2 2）把浸在溶液中且其界面处进行电化学）把浸在溶液中且其界

9、面处进行电化学 反应的金属称为电极反应的金属称为电极电极反应：电极和溶液界面上进行的电化学反应。电极反应：电极和溶液界面上进行的电化学反应。电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立起的双 电层电位跃称为金属在该溶液中的电极电位。电层电位跃称为金属在该溶液中的电极电位。2.电极电位的测量电极电位的测量国际规定：国际规定：标准氢电极（标准氢电极（SHE）为参考电极，即）为参考电极，即 Pt（镀铂黑）（镀铂黑）|H2 (1atm)氢标度：以标准氢电极作为参氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度

10、。值称为电极电位的氢标度。其它电极：饱和甘汞电位其它电极：饱和甘汞电位(记记为为SCE)SCE)，银，银-氯化银电极等。氯化银电极等。注意注意注明所用电极的名称注明所用电极的名称3.平衡电极电位平衡电极电位金属浸入含有同种金属离子的溶液中，参与物质迁金属浸入含有同种金属离子的溶液中，参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，即移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，即反应正逆过程的电荷和物质达到了平衡，这时电位反应正逆过程的电荷和物质达到了平衡，这时电位为平衡电极电位。为平衡电极电位。M MnM Mn金金属属如如:Zn在在ZnSO4溶液中溶液中Nernst公式公式 将电极反应一般式

11、写成将电极反应一般式写成 aR=bO+ne aR=bO+ne 平衡电位的计算公式是平衡电位的计算公式是式中式中R R是气体常数，是气体常数，T T为绝对温标，符号为绝对温标，符号 对溶对溶液表示活度，单位液表示活度，单位molmol；对气体表示分压，单位；对气体表示分压，单位大气压大气压(atm)(atm)。baeROLnnFRTEORE)/(0金属在金属在2525度时的标准电极电位度时的标准电极电位E EO O（V V，SHESHE）电电 极极 反反 应应Eo 电电 极极 反反 应应EoK=K+eNa=Na+eMg=Mg2+2eAl=Al3+3eTi=Ti2+2eMn=Mn2+2eCr=Cr

12、2+2eZn=Zn2+2eCr=Cr3+3eFe=Fe2+2eCd=Cd2+2eMn=Mn3+3eCo=Co2+2e-2.925-2.714-2.37-1.66-1.63-1.18-0.913-0.762-0.74-0.440-0.402-0.283-0.277Ni=Ni2+2eMo=Mo3+3eSn=Sn2+2ePb=Pb2+2eFe=Fe3+3eH2=2H+2eCu=Cu2+2eCu=Cu+e2Hg=Hg22+2eAg=Ag+eHg=Hg2+2ePt=Pt2+2eAu=Au3+3e-0.250-0.2-0.136-0.126-0.0360.000+0.337+0.521+0.189+0.7

13、99+0.854+1.19+1.504.非平衡电极电位非平衡电极电位金属浸入不含有同种金属离子的溶液中，当反金属浸入不含有同种金属离子的溶液中，当反应达到动态平衡时，电荷和物质两者之一不能应达到动态平衡时，电荷和物质两者之一不能达到平衡，这时电位为非平衡电极电位。达到平衡，这时电位为非平衡电极电位。Fe Fe2Fe Fe2金金属属如如:Fe在在H2SO4溶液中溶液中H HH H返回一、腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向一、腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向当当G0G 0G 0，腐蚀反应不能自发进行。，腐蚀反应不能自发进行。第二节第二节 金属电化学腐蚀倾向的判断金属电化学腐蚀倾向的判断二、标准电极电位与

14、腐蚀倾向二、标准电极电位与腐蚀倾向标准电极电位越负，金属越容易腐蚀。标准电极电位越负，金属越容易腐蚀。G=-nFE0E0=E0M1-E0M2如：如：Zn+Cu2+=Zn2+CuE0=E0Cu-E0Zn在非标准状态下，标准电极电位在非标准状态下，标准电极电位判断有一定的差异。判断有一定的差异。注意注意返回一、金属的自动溶解一、金属的自动溶解自动溶解的条件自动溶解的条件:溶液中存在着使溶液中存在着使金属氧化成离子或化合物的氧化性金属氧化成离子或化合物的氧化性物质，且氧化性物质还原反应的平物质，且氧化性物质还原反应的平衡电极电位高于金属氧化反应的平衡电极电位高于金属氧化反应的平衡电极电位衡电极电位Z

15、nHCl溶液第三节第三节 腐蚀原电池腐蚀原电池电极反应的耦合：单一电极上同时以相等的速电极反应的耦合：单一电极上同时以相等的速度进行着的两个电极反应的现象度进行着的两个电极反应的现象ZnHCl溶液二、腐蚀电池及其工作历程二、腐蚀电池及其工作历程ZnCuHCl溶液CuCuCuZn（a)Zn块和块和Cu块直接接触（短路）块直接接触（短路）（b)Cub)Cu作为杂质分布在作为杂质分布在ZnZn表面表面HCl溶液ZnCuAK(c)Zn块和块和Cu块通过导线连接块通过导线连接 阳极阳极Zn:Zn Zn2+2e （氧化反应）（氧化反应）阴极阴极Cu:2H+2e H2（还原反应）（还原反应）腐蚀电池的构成腐

16、蚀电池的构成1.什么是腐蚀电池什么是腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。电池。2.腐蚀电池的特点腐蚀电池的特点（1 1）腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金）腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。属材料的破坏。（2 2）腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池）腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。（3 3）腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行，）腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可

17、逆方式进行，使金属的腐蚀速度加快。使金属的腐蚀速度加快。3.腐蚀电池及其工作历程腐蚀电池及其工作历程组成：阳极、阴极、电解质溶液、电路四个部分组成：阳极、阴极、电解质溶液、电路四个部分工作历程工作历程：（1 1）阳极过程）阳极过程（2 2）阴极过程）阴极过程（3 3）电流的流动）电流的流动ZnCueNaCl溶液Zn2+OH-Zn(OH)2 直立电极 NaCl溶液ZnCu 电偶电池电偶电池e 水平电极Zn2+OH-Zn(OH)2。三、电化学腐蚀的次生过程三、电化学腐蚀的次生过程返回一、宏观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1.异金属接触电池异金属接触电池阴阳两级可以用肉眼或不大于阴阳两级可以用肉眼或不大于

18、1010倍的放大镜分倍的放大镜分辨出来辨出来铝铝钢钢(a)不同金属组合不同金属组合第四节第四节 腐蚀电池的类型腐蚀电池的类型2.浓差电池：浓差电池：（1）盐浓差电池）盐浓差电池 （2）氧浓差电池）氧浓差电池浓度低的部位易腐蚀浓度低的部位易腐蚀砂土砂土粘土粘土铜铜铜铜缝内缝内Cu2+浓度比缝外高浓度比缝外高（b）氧浓度差异）氧浓度差异（c）金属离子浓度差异）金属离子浓度差异3.温差电池温差电池温度高的部位易腐蚀温度高的部位易腐蚀二、微观腐蚀电池二、微观腐蚀电池1.1.金属化学成分的不均匀性；金属化学成分的不均匀性；金属表面电化学不均一性的原因：金属表面电化学不均一性的原因：阴阳两级无法凭肉眼分辨

19、（金属或合金表面因电阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）渗碳体渗碳体铁铁(d)金属中含杂项金属中含杂项2.组织结构的不均匀性；组织结构的不均匀性；应力集中应力集中（e）应力及形变差异）应力及形变差异3.物理状态的不均匀性；物理状态的不均匀性；4.金属表面膜的不完整性。金属表面膜的不完整性。新管道新管道新管道新管道(f)表面状态不同表面状态不同返回Zn CuKA3%NaCl溶液溶液第五节第五节 腐蚀速度与极化作用腐蚀速度与极化作用实验现象：实验现象：REEREI阳阴欧姆定律：欧姆定律：一、阳极极化和阴极极化一、阳极

20、极化和阴极极化1.定义：定义：极化作用：极化作用：由于通过电流而引起原电池两极间电位差由于通过电流而引起原电池两极间电位差 减小，并因而引起电池工作电流强度减小，并因而引起电池工作电流强度降低降低的现象。的现象。阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移 动的现象。动的现象。阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向 移动的现象。移动的现象。2.极化的本质极化的本质-AM M+nKD+ne Dne-极化的本质是电子迁移的速度比电极反应及有关的连极化的本质是电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快。续

21、步骤完成的快。二、去极化作用二、去极化作用消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程去极化剂：能消除和减弱极化作用的物质。去极化剂：能消除和减弱极化作用的物质。阴极去极化作用：阴极去极化作用：在溶液中增加去极剂（在溶液中增加去极剂（H+H+、O2O2等）的浓度、升温、搅等）的浓度、升温、搅拌、其它降低活化超电压的措施拌、其它降低活化超电压的措施阳极去极化作用阳极去极化作用：搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂搅拌、升温、在溶液中加入络合剂或沉淀剂返回（一）、定义（一）、定义1.1.电极反应的耦合：在一个孤立金属电极上同时以电极反应的耦合：在一个孤立金属电

22、极上同时以相等的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的相等的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象。现象。2.2.共轭反应：互相耦合的反应。共轭反应：互相耦合的反应。3.3.共轭体系：相应的腐蚀体系。共轭体系：相应的腐蚀体系。举例：举例：锌在盐酸溶液中锌在盐酸溶液中（金属表面至少进行着两（金属表面至少进行着两个不同的电极反应）个不同的电极反应）三、三、共轭体系及腐蚀电位共轭体系及腐蚀电位（二）、混合电位（二）、混合电位在共轭体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应在共轭体系中，总的阳极反应速度与总的阴极反应速度相等，其带电状况不随时间变化，电极电位不速度相等，其带电状况不随时间变化，电极电位

23、不随时间变化，这时的电极电位为稳定电位，又称为随时间变化，这时的电极电位为稳定电位，又称为混合电位。混合电位。Ee1 E c70%铬含量铬含量(%)晶界上的晶界上的(Fe.Cr)23C618%不锈钢晶界上铬的析出和贫铬区的形成不锈钢晶界上铬的析出和贫铬区的形成 12%晶界选择性溶解理论晶界选择性溶解理论 在强氧化性介质在强氧化性介质(如浓硝酸如浓硝酸)中不锈钢也会发生晶间中不锈钢也会发生晶间腐蚀，是发生在经固溶处理的不锈钢上。用晶界区腐蚀，是发生在经固溶处理的不锈钢上。用晶界区选择性溶解理论来解释。选择性溶解理论来解释。当晶界上析出了当晶界上析出了相相(FeCr(FeCr金属间化合物金属间化合

24、物)，或是有，或是有杂质杂质(如磷、硅如磷、硅)偏析，在强氧化性介质中便会发生偏析，在强氧化性介质中便会发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。三、晶间腐蚀的控制三、晶间腐蚀的控制1.1.重新固溶处理重新固溶处理2.2.稳定化处理稳定化处理3.3.采用超低碳不锈钢采用超低碳不锈钢4.4.采用双相钢采用双相钢返回一、定义一、定义金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂称为应力腐蚀破裂（下所引起的破裂称为应力腐蚀破裂（SCCSCC）。）。第五节第五节 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂二、应力腐蚀破裂的条件和特征二、应力腐蚀破裂的

25、条件和特征1.1.条件：条件：（1 1）应力（拉应力）应力（拉应力）（2 2）腐蚀介质（）腐蚀介质（SCCSCC的材料的材料环境组合）环境组合）金属或合金金属或合金腐腐 蚀蚀 介介 质质软钢软钢碳钢和低合金钢碳钢和低合金钢高铬钢高铬钢奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢铜和铜合金铜和铜合金镍和镍合金镍和镍合金蒙乃尔合金蒙乃尔合金铝合金铝合金铅铅镁镁NaOH,硝酸盐溶液硝酸盐溶液,(硅酸纳硅酸纳+硝酸钙硝酸钙)溶液溶液42%MgCl2溶液溶液,HCNNaCIO溶液溶液,海水海水,H2S水溶液水溶液氯化物溶液氯化物溶液,高温高压蒸馏水高温高压蒸馏水氨蒸气氨蒸气,汞盐溶液汞盐溶液,含含SO2大气大气NaOH水溶

26、液水溶液,HF酸酸,氟硅酸溶液氟硅酸溶液熔融熔融NaCl,NaCl水溶液水溶液,海水海水,水蒸气水蒸气,含含SO2大气大气Pb(AC)2溶液溶液海洋大气海洋大气,蒸馏水蒸馏水,KCl-K2CrO4溶液溶液产生应力腐蚀破裂的材料产生应力腐蚀破裂的材料-介质组合介质组合2.2.特征：特征：（1 1）SCCSCC分为潜伏期、裂纹扩展阶段和破裂期。分为潜伏期、裂纹扩展阶段和破裂期。（2 2）SCCSCC的裂纹形态有晶界型、穿晶型和混合型三种。的裂纹形态有晶界型、穿晶型和混合型三种。三、应力腐蚀破裂的机理三、应力腐蚀破裂的机理1.1.裂纹源裂纹源2.2.微观裂纹的形成微观裂纹的形成3.3.裂纹的扩展裂纹

27、的扩展阴极阴极C阴极阴极C溶液溶液静态金属阳极区静态金属阳极区（稳定阳极）（稳定阳极）AAA*迅速迅速屈服屈服屈服金属阳极屈服金属阳极区区（动力阳极）（动力阳极）A区区 （裂纹两侧）（裂纹两侧）电流密度电流密度 10-5A/cm2A*区区（裂纹尖端）电流密度（裂纹尖端）电流密度 0.5A/cm21/2O2+H2O+2e 2OH-奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图（根据（根据Hoar）四、影响应力腐蚀破裂的因素四、影响应力腐蚀破裂的因素1.1.应力应力2.2.金属及冶金金属及冶金3.3.介质（温度、含氧量等）介质（温度、含氧量等）温度 400 300 200 1000

28、20 40 60 80 100 120产生破裂所需要的时间（小时）温度对破裂诱发时间的影响，温度对破裂诱发时间的影响，316及及347型不锈钢在含型不锈钢在含875ppm Nacl的水中的水中 （根据（根据Fontant等）等）347型316型五、应力腐蚀破裂的控制五、应力腐蚀破裂的控制1.1.选用耐蚀材料选用耐蚀材料2.减弱介质的浸蚀性减弱介质的浸蚀性3.采用外加电流的阴极保护法采用外加电流的阴极保护法4.控制应力控制应力返回一、定义一、定义由于腐蚀介质和交变应力的联合作用而引起的由于腐蚀介质和交变应力的联合作用而引起的破坏。破坏。第六节第六节 腐蚀疲劳腐蚀疲劳二、腐蚀疲劳的特征二、腐蚀疲劳

29、的特征1.1.没有特定的腐蚀介质的界定；没有特定的腐蚀介质的界定；2.它的裂纹多为穿晶型，裂纹分支较少；它的裂纹多为穿晶型，裂纹分支较少；3.腐蚀疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆腐蚀疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分断口光滑，与纯力学的断裂不同。盖，小部分断口光滑，与纯力学的断裂不同。三、腐蚀疲劳的机理三、腐蚀疲劳的机理是一个力学是一个力学电化学过程，当构件受交变应力作用电化学过程，当构件受交变应力作用时，金属的结晶结构将发生位错，位于滑移面上的时，金属的结晶结构将发生位错，位于滑移面上的金属原子具有更高的自由能，它们相对于未受应变金属原子具有更高的自由能，它们相对于未受应变的部分

30、成为阳极，在电化学和力学作用下，产生微的部分成为阳极，在电化学和力学作用下，产生微裂纹并沿滑移面不断扩展，产生裂纹。裂纹并沿滑移面不断扩展，产生裂纹。四、腐蚀疲劳的影响因素四、腐蚀疲劳的影响因素1.1.表面应力状态表面应力状态2.介质介质3.交变应力的振幅和频率交变应力的振幅和频率五、控制五、控制1.1.采用表面覆盖层的方法采用表面覆盖层的方法六、腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别六、腐蚀疲劳与应力腐蚀破裂的区别从应力、介质、裂纹的形态考虑从应力、介质、裂纹的形态考虑2.降低部件的应力降低部件的应力返回一、定义一、定义腐蚀性流体与金属构件以较高的速度做相对腐蚀性流体与金属构件以较高的速度做相对运动而

31、引起金属的腐蚀破坏。运动而引起金属的腐蚀破坏。根据破坏形式分为湍流腐蚀和空泡腐蚀根据破坏形式分为湍流腐蚀和空泡腐蚀第七节第七节 磨损腐蚀磨损腐蚀二、原理二、原理1.定义定义流体流速达到湍流状态而导致金属的加速腐蚀。流体流速达到湍流状态而导致金属的加速腐蚀。2.湍流腐蚀的机理湍流腐蚀的机理由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静态由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静态的边界液膜的边界液膜一方面加速了去极化剂的供应和阴、阳极腐一方面加速了去极化剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移蚀产物的迁移另一方面高速湍流对金属表面产生了附加的另一方面高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力，不断地剥离金属表面的腐蚀产物剪切

32、力，不断地剥离金属表面的腐蚀产物（a）（b）（c）（d）湍流造成磨损腐蚀坑的机理湍流造成磨损腐蚀坑的机理 根据根据C.LOSS等，转引自等，转引自Conosion ProcessesP1772.空泡腐蚀空泡腐蚀定义：由于腐蚀介质与金属构件作高速相对运动时，定义：由于腐蚀介质与金属构件作高速相对运动时，气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏的气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏的一种腐蚀形态。一种腐蚀形态。原理：当流速足够高时，液体的静压力低于液体的蒸原理：当流速足够高时，液体的静压力低于液体的蒸汽压，使液体蒸发形成气泡，低压区产生的气泡又迅汽压，使液体蒸发形成气泡，低压区产生的气泡又

33、迅速受到高压区过来的流体的压缩而崩溃，气泡崩溃对速受到高压区过来的流体的压缩而崩溃，气泡崩溃对金属表面产生了强烈的锤击作用，破坏了表面膜或使金属表面产生了强烈的锤击作用，破坏了表面膜或使膜下的金属晶粒产生龟裂和剥落，形成腐蚀电池。膜下的金属晶粒产生龟裂和剥落，形成腐蚀电池。（1）形成气泡）形成气泡 （2）气泡破灭，膜破坏）气泡破灭，膜破坏 （3）重新成膜）重新成膜（4）形成新气泡）形成新气泡 （5）气泡破灭，膜毁坏）气泡破灭，膜毁坏 （6）重新成膜）重新成膜 空泡腐蚀各步骤示意图空泡腐蚀各步骤示意图 （根据（根据 Henlee）三、影响因素三、影响因素1.1.金属金属2.表面膜表面膜3.流速流

34、速四、控制方法四、控制方法1.1.合理设计合理设计2.选择能形成保护性好的表面膜的材料；选择能形成保护性好的表面膜的材料；3.采用适当的涂层或阴极保护。采用适当的涂层或阴极保护。返回第八节第八节 细菌腐蚀细菌腐蚀一、细菌的腐蚀作用及腐蚀特征一、细菌的腐蚀作用及腐蚀特征作用作用：（1 1）新陈代谢产物的）新陈代谢产物的腐蚀作用；腐蚀作用；（2 2）生命活动影响电极反应的动力学过程；）生命活动影响电极反应的动力学过程；（3 3）改变金属所处的环境状况；）改变金属所处的环境状况；（4 4）破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀）破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀剂的稳定性。剂的稳定性。特征特

35、征:（1 1）金属表面伴随着粘泥的沉积；）金属表面伴随着粘泥的沉积；（2 2）腐蚀部位总带有孔蚀的迹象。）腐蚀部位总带有孔蚀的迹象。二、常见的腐蚀细菌二、常见的腐蚀细菌分为喜氧性和厌氧性细菌分为喜氧性和厌氧性细菌1.1.喜氧性细菌：喜氧性细菌：铁细菌、硫氧化菌等铁细菌、硫氧化菌等2.2.厌氧性细菌：硫酸盐还原菌等厌氧性细菌：硫酸盐还原菌等 三、细菌腐蚀的控制三、细菌腐蚀的控制1.1.清洁设备表面清洁设备表面2.保持设备的光洁度保持设备的光洁度3.采用杀菌剂采用杀菌剂4.阴极保护阴极保护返回电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀的定义、原理、影响因素和控制方法是什么？应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀的定义

36、、原理、影响因素和控制方法是什么？晶间腐蚀的定义、原理、控制方法是什么？细菌腐蚀的特征是什么？细菌作用的的特点是什么？细菌的类型有哪些？其控制方法是什么？返回？请你列举出在生产和生活中发生的某些局部腐蚀？第三章第三章 金属在某些环境中的腐蚀金属在某些环境中的腐蚀金属在大气中的腐蚀金属在大气中的腐蚀金属在化学介质中的腐蚀金属在化学介质中的腐蚀金属在土壤中的腐蚀金属在土壤中的腐蚀一、大气腐蚀的分类一、大气腐蚀的分类干的大气腐蚀干的大气腐蚀潮的大气腐蚀潮的大气腐蚀湿的大气腐蚀湿的大气腐蚀第一节第一节 金属在大气中的腐蚀金属在大气中的腐蚀二、大气的成分二、大气的成分成分成分克克/米米重量重量成分成分毫

37、克毫克/米米重量重量空气空气氮氮(N2)氧氧 (O2)氩氩(Ar)水蒸汽水蒸汽二氧化碳二氧化碳11728792691580.510075231.260.700.04氖氖(Ne)氪氪(Kr)氦氦(He)氙氙(Xe)氢氢(H2)1440.80.50.051230.70.40.04大气的近似组成大气的近似组成 （不包括杂质）温度不包括杂质）温度10oC,压力压力100KN/m2根据根据Meetham.转引自转引自 Corrosion 上卷上卷 P2.4大气的污染成分大气的污染成分:二氧化硫、氮化物、盐粒等二氧化硫、氮化物、盐粒等大气腐蚀大气腐蚀 杂质杂质 典型浓度，微克典型浓度，微克/米米二氧化硫二

38、氧化硫(SO2)工业区：冬天工业区：冬天350.夏天夏天 100农村地区：冬天农村地区：冬天100.夏天夏天40二氧化硫二氧化硫(SO3)大约为大约为SO2含量的含量的10硫化氢硫化氢(H2S)工业区：工业区：1.590城市地带：城市地带：0.51.7农村地区：农村地区：0.150.45春季测量春季测量的数字的数字氨氨(NH3)工业区：工业区：4.8农村地区：农村地区：2.1氯化物氯化物(空气样品空气样品)内地工业区：冬天内地工业区：冬天4.8夏天夏天2.7沿海农村区：年平均沿海农村区：年平均5.4氯化物氯化物(雨水样品雨水样品)内地工业区：冬天内地工业区：冬天7.9夏天夏天5.3沿海农村区：

39、冬天沿海农村区：冬天57夏天夏天18毫克毫克/升升尘粒尘粒工业区：冬天工业区：冬天250夏天夏天100农村地区：冬天农村地区：冬天60夏天夏天15大气杂质的典型浓度大气杂质的典型浓度根据根据Meetham.转引自转引自Shreir ed.金属表面上的水膜金属表面上的水膜 金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。（1 1）当空气湿度达到）当空气湿度达到100%100%，形成肉眼可见的水膜。，形成肉眼可见的水膜。（2 2）当空气的相对湿度低于）当空气的相对湿度低于100%100%，金属表面也可能，金属表面也可能形成水膜，其原因有三：形成水膜，其原因有三：

40、毛细凝聚毛细凝聚 化学凝聚化学凝聚 吸附凝聚吸附凝聚（3 3）金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。1.构件中的狭缝2.金属表面上的灰尘3.腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心三、大气腐蚀的特点三、大气腐蚀的特点腐蚀速度腐蚀速度水膜厚度水膜厚度 :干的大气腐干的大气腐蚀蚀 =10100:潮的大气腐潮的大气腐蚀蚀 =100 1m:湿的大气腐湿的大气腐蚀蚀 =1 m1mm:全浸全浸 1mm1.1.干的大气腐蚀：干的大气腐蚀：常温氧化常温氧化2.2

41、.潮的大气腐蚀：潮的大气腐蚀：水膜厚度增加，腐蚀速度增加水膜厚度增加，腐蚀速度增加3.3.湿的大气腐蚀：湿的大气腐蚀：水膜厚度增加，腐蚀速度减小水膜厚度增加，腐蚀速度减小返回一、土壤的性质一、土壤的性质1.1.土壤的组成：土壤的组成：砂子、灰、泥渣、腐植土等砂子、灰、泥渣、腐植土等2.2.土壤中的水分土壤中的水分3.3.土壤中的氧土壤中的氧4.4.土壤的酸碱性土壤的酸碱性5.5.土壤中微生物土壤中微生物第二节第二节 金属在土壤中的腐蚀金属在土壤中的腐蚀二、土壤腐蚀的特点二、土壤腐蚀的特点1.1.土壤是一种具有特殊性质的电解质土壤是一种具有特殊性质的电解质2.2.土壤腐蚀的过程：土壤腐蚀的过程：

42、三、土壤腐蚀常见的几种形式三、土壤腐蚀常见的几种形式1.1.由于充气不均匀引起的腐蚀由于充气不均匀引起的腐蚀粘土粘土(贫氧区贫氧区)砂土砂土(富氧区富氧区)阴极阴极阳极阳极埋地埋地钢管钢管地面地面 构成氧浓差电池的一种情况构成氧浓差电池的一种情况2.2.由杂散电流引起的腐蚀由杂散电流引起的腐蚀从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解根据从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解根据 Akumob引自引自金属腐蚀理论及其研究方法金属腐蚀理论及其研究方法P133电车电车电流流出电流流出轨道轨道 阳极区域（严重腐蚀）阳极区域（严重腐蚀）阴极区域阴极区域架空线架空线杂散电流杂

43、散电流流出的部位流出的部位成为腐蚀电池的成为腐蚀电池的阳极区阳极区，金属发生氧化反应转变为离子进入土壤金属发生氧化反应转变为离子进入土壤。3.3.由微生物引起的腐蚀由微生物引起的腐蚀返回一、金属在工业水中的腐蚀一、金属在工业水中的腐蚀1.1.淡水的腐蚀淡水的腐蚀受氧含量、温度、受氧含量、温度、pH值、流速的影响值、流速的影响2.2.高温水和蒸汽冷凝水的腐蚀高温水和蒸汽冷凝水的腐蚀第三节第三节 金属在化工介质中的腐蚀金属在化工介质中的腐蚀二、金属在酸中的腐蚀二、金属在酸中的腐蚀1.1.金属在盐酸中的腐蚀金属在盐酸中的腐蚀影响因素：影响因素：金属的性质、介质的影响、温度的影响、金属的性质、介质的影

44、响、温度的影响、氧和氧化剂等氧和氧化剂等发生析氢腐蚀。发生析氢腐蚀。2.2.金属在硝酸中的腐蚀金属在硝酸中的腐蚀（1）碳钢在硝酸中的腐蚀）碳钢在硝酸中的腐蚀硝酸浓度低于硝酸浓度低于30%30%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。硝酸浓度高于硝酸浓度高于30%30%时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。硝酸浓度超过硝酸浓度超过85%85%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。（2）不锈钢在硝酸中的腐蚀）不锈钢在硝酸中的腐蚀 不锈钢在稀硝酸中很耐蚀。不锈钢在稀硝酸中很耐蚀。不锈钢在浓硝酸中由于过钝化腐蚀速度

45、增大。不锈钢在浓硝酸中由于过钝化腐蚀速度增大。（3）铝在硝酸中的腐蚀）铝在硝酸中的腐蚀 硝酸浓度在硝酸浓度在30%30%时，腐蚀速度最大。时，腐蚀速度最大。硝酸浓度高于硝酸浓度高于30%30%时，腐蚀速度下降。时，腐蚀速度下降。3.3.金属在硫酸中的腐蚀金属在硫酸中的腐蚀（1）铁在硫酸中的腐蚀）铁在硫酸中的腐蚀硫酸浓度低于硫酸浓度低于50%50%时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。时，随着浓度的增加，腐蚀速度加快。硫酸浓度高于硫酸浓度高于50%50%时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。时，随着浓度的增加，腐蚀速度下降。硫酸浓度超过硫酸浓度超过100%100%时，腐蚀速度加快。时，腐蚀速度加快。（2

46、）铝在硫酸中的腐蚀）铝在硫酸中的腐蚀 铝在稀硫酸中很耐蚀。铝在稀硫酸中很耐蚀。铝在中、高浓硫酸中不稳定铝在中、高浓硫酸中不稳定。（3）铅在硫酸中的腐蚀）铅在硫酸中的腐蚀 铅在铅在60%60%以下的稀硫酸中很耐蚀。以下的稀硫酸中很耐蚀。铅在浓硫酸中不耐蚀。铅在浓硫酸中不耐蚀。三、金属在碱中的腐蚀三、金属在碱中的腐蚀影响碱对铁腐蚀的因素影响碱对铁腐蚀的因素1.pH1.pH值和碱液浓度值和碱液浓度2.2.温度温度3.3.应力应力四、金属在盐中的腐蚀四、金属在盐中的腐蚀1.1.酸性盐酸性盐2.2.中性盐中性盐3.3.碱性盐碱性盐4.4.氧化性盐氧化性盐五、金属在卤素中的腐蚀五、金属在卤素中的腐蚀返回金

47、属在大气中的腐蚀特点是怎样的？金属在土壤中有哪几种腐蚀形式？金属在工业水、酸、碱、盐中的腐蚀特点是怎样的？返回一、概述一、概述1.相的定义相的定义金属或合金中，凡化学成分、晶体结构都相金属或合金中，凡化学成分、晶体结构都相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分。第四章第四章 金属结构材料的耐蚀性金属结构材料的耐蚀性2.2.单相合金单相合金耐蚀性较高；耐蚀性较高；单相合金的腐蚀速度与合金含量之间有一种特殊单相合金的腐蚀速度与合金含量之间有一种特殊的规律，即的规律，即n/8n/8定律，也就是耐蚀组元的原子数定律，也就是耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比符合与

48、合金总原子数之比符合n/8n/8时，合金的耐蚀性时，合金的耐蚀性将出现突然的提高。将出现突然的提高。3.3.两相或多相合金两相或多相合金由于存在化学和物理的不均匀性，容易形成微电池。由于存在化学和物理的不均匀性，容易形成微电池。二、碳钢和铸铁二、碳钢和铸铁碳钢和铸铁是铁与碳的合金，基本金相组织是铁碳钢和铸铁是铁与碳的合金，基本金相组织是铁素体、渗碳体和石墨。容易形成微电池。素体、渗碳体和石墨。容易形成微电池。在非氧化性介质中，耐蚀性很差。在非氧化性介质中，耐蚀性很差。在在pH9.5pH9.5，浓度不超过，浓度不超过30%30%的碱溶液中，是耐蚀的。的碱溶液中，是耐蚀的。在强氧化性介质中，可以钝

49、化具有一定的耐蚀性在强氧化性介质中，可以钝化具有一定的耐蚀性三、不锈钢三、不锈钢合金元素在不锈钢中的作用合金元素在不锈钢中的作用1.1.铬：铬：（1 1）在氧化性介质中，可以生成可自动修复的）在氧化性介质中，可以生成可自动修复的CrCr2 2O O3 3膜膜（2 2）在非氧化介质中，随着）在非氧化介质中，随着CrCr元素的增加，腐蚀速度增大。元素的增加，腐蚀速度增大。2.2.镍：镍：（1 1）提高合金的热力学稳定性）提高合金的热力学稳定性（2 2）对还原性介质有一定的耐蚀性，弥补）对还原性介质有一定的耐蚀性，弥补CrCr元素在还原性元素在还原性介质中的不足。介质中的不足。（3 3）加入镍是铁）

50、加入镍是铁-铬合金形成奥氏体组织，具有优良的热铬合金形成奥氏体组织，具有优良的热加工性、冷变形能力、可焊性和良好的低温韧性。加工性、冷变形能力、可焊性和良好的低温韧性。3.3.钼：钼：（1 1）MoMo含量增高，钝化膜增厚；含量增高，钝化膜增厚；（2 2）耐还原性介质）耐还原性介质（3 3）抗）抗ClCl-引起的孔蚀引起的孔蚀4.4.硅：硅：（1 1）形成富硅保护膜：）形成富硅保护膜：可以耐氯化物应力腐蚀破裂，可以抗强氧化性介质可以耐氯化物应力腐蚀破裂，可以抗强氧化性介质（2 2）能够提高钢的钝态稳定性：）能够提高钢的钝态稳定性：抗孔蚀，耐海水腐蚀抗孔蚀，耐海水腐蚀5.5.铜：铜：（1 1）在