腐蝕與防護課件

腐蝕與防護Tel:010-6233397213681205463E-mail:

weiliu@北京科技大學腐蝕與防護中心2010.11.8柳偉2010級碩士研究生課程教學1腐蝕與防護Tel:010-6233397213教材和參考書教材：腐蝕和腐蝕控制原理，林玉珍，楊德均，中國石化出版社，2007金屬腐蝕理論及應(yīng)用，魏寶明主編，化學工業(yè)出版社，1984金屬腐蝕學，楊德鈞，冶金工業(yè)出版社，1999

參考書：Principlesandpreventionofcorrosion,DennyA.Jones，Pretice-Hall,1996(USA)腐蝕電化學原理，曹楚南編著，化學工業(yè)出版社，1985材料腐蝕與防護概論，何業(yè)東主編，機械工業(yè)出版社，2005材料腐蝕與控制，白新德主編，清華大學出版社，2005……2教材和參考書2主要內(nèi)容腐蝕的概述腐蝕電化學基本理論全面腐蝕和局部腐蝕的機理和特征應(yīng)力作用下的腐蝕種類、機理和特征自然環(huán)境腐蝕種類、機理和特征耐蝕合金設(shè)計基本原理和途徑防腐蝕原理和主要方法3主要內(nèi)容腐蝕的概述3材料的損壞或失效種類：最重要、最常見、基本的損壞種類：腐蝕、磨損和斷裂，決定了材料的壽命；材料在服役損壞過程中，腐蝕與磨損、腐蝕與斷裂往往協(xié)同進行，有時三種失效形式同時發(fā)生。一、腐蝕的概述磨損腐蝕、腐蝕疲勞、應(yīng)力腐蝕等4材料的損壞或失效種類：一、腐蝕的概述磨損腐蝕、腐蝕疲勞、應(yīng)力55有金屬（材料）存在的地方就會有腐蝕問題－悄悄進行的破壞6有金屬（材料）存在的地方就會有腐蝕問題－悄悄進行的破壞6例：油輪鋼腐蝕最大均勻腐蝕速率>0.1mm/y最大點蝕速率~4mm/y25℃干濕交替50℃7例：油輪鋼腐蝕最大均勻腐蝕速率>0.1mm/y最大點蝕速率~例：油氣工業(yè)采集和輸送過程中使用大量彎頭、三通等復雜部件，其多以高溫高壓流體的沖刷腐蝕失效為主水下油氣田生產(chǎn)設(shè)施油氣田中出現(xiàn)的沖刷腐蝕失效8例：油氣工業(yè)采集和輸送過程中使用大量彎頭、三通等復雜部件，其腐蝕的定義50年代，腐蝕的定義僅指金屬的腐蝕：“在周圍介質(zhì)作用下，由于化學反應(yīng)、電化學反應(yīng)或物理溶解而產(chǎn)生的金屬破壞?！?/p>

50年代后，隨著非金屬材料的發(fā)展，腐蝕定義擴大到所有的材料:－“由于材料和它所處的環(huán)境發(fā)生反應(yīng)使材料和材料的性質(zhì)發(fā)生惡化的現(xiàn)象”－“腐蝕是由于物質(zhì)與周圍環(huán)境的作用而產(chǎn)生的破壞”非金屬材料－老化9腐蝕的定義50年代，腐蝕的定義僅指金屬的腐蝕：非金屬材料腐蝕的定義定義：腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學、電化學和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象,包括化學、電化學與機械因素或生物因素的共同作用；根據(jù)反應(yīng)類型劃分腐蝕種類：化學腐蝕、電化學腐蝕、物理溶解腐蝕腐蝕的定義包括了化學、電化學、物理學的內(nèi)容，腐蝕的發(fā)生往往與磨損、斷裂等的同時進行；腐蝕學是交叉學科（邊緣學科），涉及到金屬學、電化學、物理化學、流體力學、固體力學等，是一門應(yīng)用性很強的學科。10腐蝕的定義定義：腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學、電化學和物理作用

鐵的自然循環(huán)

煉鋼礦化鐵礦石鋼鐵生銹鋼鐵熱力學－自發(fā)過程（熱力學第二定律）鐵銹金屬為何會發(fā)生腐蝕？11鐵的自然循環(huán)煉鋼礦化鐵礦石鋼鐵生銹鋼鐵熱力學－自發(fā)過程（煉鐵、煉鋼過程腐蝕過程鋼鐵礦石能級增大放出能量外加熱、電能量磁鐵礦：Fe3O4赤鐵礦：Fe2O3腐蝕是自發(fā)進行的現(xiàn)象－向自然界的回歸12煉鐵、煉鋼過程腐蝕過程鋼鐵礦石能級增大放出能量外加熱、電能量腐蝕的影響1、在化學工業(yè)、煉油、石油化工、造紙等工業(yè)中，金屬腐蝕造成設(shè)備的跑、冒、滴、漏可造成大量有毒的物質(zhì)泄漏，污染環(huán)境，危害人民的健康

2、每年由于腐蝕可使大約10～20％的金屬損失掉了。2003年世界的鋼產(chǎn)量達到9.625億噸，中國的鋼產(chǎn)量高達2.2億噸，美國的鋼產(chǎn)量為0.914億噸

3、世界每年腐蝕掉的鋼大于美國的鋼產(chǎn)量；中國一年就有2200萬噸鋼被腐蝕掉了，相當于腐蝕掉一個大型鋼鐵企業(yè)的年產(chǎn)量13腐蝕的影響1、在化學工業(yè)、煉油、石油化工、造紙等工業(yè)中，金屬腐蝕事故舉例1966年某天然氣井的套管發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，造成井噴和特大爆炸，人員傷亡，日產(chǎn)百萬立方米的高產(chǎn)氣井報廢。1971年某天然氣管線發(fā)生腐蝕斷裂，產(chǎn)生爆炸，直接經(jīng)濟損失達7000萬元。1985年日本的一架波音747客機，由于應(yīng)力腐蝕斷裂而墜毀，死亡500余人。1997年某化工廠18個乙烯原料儲罐由于硫化物腐蝕引起大火，停產(chǎn)半年，直接損失達2億多元，間接損失巨大。14腐蝕事故舉例1966年某天然氣井的套管發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂1515腐蝕損失調(diào)查數(shù)據(jù)材料腐蝕帶來的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的1.8～4.2％左右1975年，美國由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失約為700億美元，為當年國民生產(chǎn)總值的4.2％，是當年水災(zāi)、火災(zāi)、地震、颶風等自然災(zāi)害損失（125億美元）的5倍多。我國1980年十家化工企業(yè)由于腐蝕造成的經(jīng)濟損失約為當年生產(chǎn)總值的3.9％，這個數(shù)值與許多國家進行的全面腐蝕損失調(diào)查的結(jié)果大體相當。2002年中國工程院的調(diào)查結(jié)果表明，我國腐蝕損失（包括直接和間接損失）達到4979.2億元。16腐蝕損失調(diào)查數(shù)據(jù)材料腐蝕帶來的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的國外腐蝕損失調(diào)查結(jié)果CountryDirectCostIndirectCostUSA303.76200(approximately)Japan59.02Germany49.26UK8.51Australia7.32Belgium6.75India3.78Poland3.53Canada3.38...............Global510.14940(approximately)2004年公布數(shù)據(jù)17國外腐蝕損失調(diào)查結(jié)果CountryDirectCostIn

《腐蝕與防護》內(nèi)容和目的

金屬腐蝕的原因和過程－腐蝕熱力學（本質(zhì)原因：腐蝕進行的方向）和金屬腐蝕的過程—腐蝕動力學（機理：腐蝕進行過程）環(huán)境因素對腐蝕發(fā)生和發(fā)展的影響－規(guī)律通過機理和規(guī)律的研究，研制適宜的耐蝕材料、涂層及采取合理的保護措施，達到防止或控制腐蝕的目的，延長設(shè)備的壽命，降低設(shè)備的成本。

通過綜合研究材料在環(huán)境介質(zhì)中，表面或界面上發(fā)生的各種物理化學、電化學反應(yīng)，探求它們對材料組織結(jié)構(gòu)損壞的普遍及特殊規(guī)律，提出材料或其構(gòu)件在各種不同條件下，控制或防止腐蝕的措施。18

《腐蝕與防護》內(nèi)容和目的

金屬腐蝕的原因和過程－腐蝕熱力學腐蝕防護意義

－減少損失和降低防腐成本、延長服役壽命通過普及腐蝕與防護知識，推廣應(yīng)用先進的防腐蝕技術(shù)，腐蝕造成的經(jīng)濟損失可減少30％～40％。腐蝕損失和防護費用與防腐蝕程度關(guān)系總費用最低：腐蝕損失和防腐成本的最少防腐蝕：成本支出腐蝕：導致設(shè)備損失，停工損失等19腐蝕防護意義

－減少損失和降低防腐成本、延長服役壽命腐蝕防護的基本途徑（1）提高金屬本身的耐蝕性：如不銹鋼、鎳基合金從材料的熱力學穩(wěn)定性和控制腐蝕動力學兩個角度出發(fā)提高材料的抗蝕性；（2）改變環(huán)境（介質(zhì)處理）：降低環(huán)境的腐蝕性，如除去大氣中的SO2，在水溶液中除O2，改變?nèi)芤旱膒H值，在環(huán)境中加入緩蝕劑等；（3）采用覆蓋層：采用金屬和非金屬涂層、改變材料的表面結(jié)構(gòu)，使材料表面具有耐蝕的特性；采用襯里、防銹油、防銹紙等，將材料與腐蝕介質(zhì)隔開，20腐蝕防護的基本途徑（1）提高金屬本身的耐蝕性：如不銹鋼、鎳基腐蝕防護的基本途徑（4）采用電化學保護（電保護）：對于金屬的電化學腐蝕可通過陰極極化降低氧化反應(yīng)速度，或通過實現(xiàn)陽極鈍化來以達到防腐目的；（5）正確選材和合理設(shè)計：為了防止腐蝕發(fā)生，必須重視正確選材和合理設(shè)計，設(shè)計時做到材料匹配和結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)間連接應(yīng)盡可能防止縫隙產(chǎn)生等；(6)腐蝕與防護的管理與教育:主觀上重視。加強對腐蝕與防護的管理，提高各類人員對腐蝕與防護的重視，需要建立相應(yīng)的教育體制，廣泛開展腐蝕與防護的教育工作，提高腐蝕與防護的自覺性。21腐蝕防護的基本途徑（4）采用電化學保護（電保護）：21GalvanlizedIron-ironwithzinccoating22GalvanlizedIron22腐蝕為交叉學科

－腐蝕工程師的專業(yè)背景多樣金屬學，化學、電化學、流體和固體力學等23腐蝕為交叉學科

－腐蝕工程師的專業(yè)背景多樣金屬學，化學、電化金屬（電化學）腐蝕的分類1.自然環(huán)境腐蝕（1）大氣腐蝕－最普通的腐蝕（2）土壤腐蝕－最復雜的腐蝕（3）水環(huán)境（淡水和海水）腐蝕－最苛刻的腐蝕（4）微生物腐蝕－無處不在2.工業(yè)環(huán)境腐蝕（1）在酸性溶液中的腐蝕；（2）在堿性溶液中的腐蝕；（3）在鹽類溶液中的腐蝕；（4）在工業(yè)水中的腐蝕；（5）在熔鹽中的腐蝕；（6）在液態(tài)金屬中的腐蝕（物理溶解腐蝕）按照腐蝕環(huán)境劃分24金屬（電化學）腐蝕的分類按照腐蝕環(huán)境劃分24金屬（電化學）腐蝕的分類1.全面腐蝕（也稱為均勻腐蝕）均勻的全面腐蝕不均勻的全面腐蝕2.局部腐蝕電偶腐蝕點腐蝕（孔蝕、點蝕）縫隙腐蝕晶間腐蝕選擇性腐蝕氫致開裂（也稱氫脆）應(yīng)力腐蝕斷裂（也稱為應(yīng)力腐蝕）腐蝕疲勞磨損腐蝕。。。。。。按照腐蝕形態(tài)劃分25金屬（電化學）腐蝕的分類按照腐蝕形態(tài)劃分25主要的局部腐蝕示意圖26主要的局部腐蝕示意圖26FailureStatisticsin

Germany(a)&USA(b)27FailureStatisticsin

Germany重量指標：金屬因腐蝕而發(fā)生的重量變化，換算成相當于單位金屬表面積于單位時間內(nèi)重量變化的數(shù)值,常用單位：mg/cm2h

深度指標：金屬的厚度因腐蝕而減少的量，以長度單位表示，并換算成單位時間的數(shù)值，常用單位：mm/a電流指標：用腐蝕金屬的陽極電流密度的大小，衡量金屬腐蝕速度的快慢，常用單位：mA/cm2金屬腐蝕速度的表示法28重量指標：深度指標：電流指標：金屬腐蝕速度的表示法28法拉第定律Faraday’slaw

Faraday‘slawofelectrolysiscellsandelectrochemicalcellsstatethattheamountofanys