材料腐蚀与防护第一讲PPT课件

材料腐蚀损伤 宏观上：材料质量流失、强度退化 微观上：组织、结构或价态的改变
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腐蚀的特点
（1）自发性
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（2）普遍性 纯金属最低能级状态一般为其化合物 （除Au、Pt）
普遍存在的空气和水 是两类主要腐蚀环境（O2、H+）
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（3）隐蔽性 发展速度缓慢
不锈钢在海水中点蚀：10年孕育期 表现形式不易被发觉
腐蚀
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广义的腐蚀： 包括腐蚀与磨损、断裂等的协同作用， 是一个交叉学科的领域。
材料在服役损坏过程中， 腐蚀与磨损、腐蚀与断裂 往往协同进行， 甚至三种损坏同时发生。
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腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学 和物理作用产生的损坏或变质现象。
材料腐蚀条件： a、材料和环境构成同一体系； b、相互作用； c、发生了化学或者电化学破坏。
生锈：容易观察 应力腐蚀断裂：表面光亮如新内部满布裂纹
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3. 腐蚀与防护研究的意义
腐蚀造成的危害
材料腐蚀给国民经济带来巨大损失 腐蚀事故危及人身安全 腐蚀造成资源和能源的浪费 腐蚀引起环境污染
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（1 ）钢铁工业－大量的钢铁腐蚀掉 每年腐蚀：大约10～20％的年产量
2003年钢产量 世界：9.625亿吨 中国：2.2亿吨 美国：0.914亿吨
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（5 ）机械电子
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• （6 ）民生：自来水管的锈蚀； • （7 ）环境污染…
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腐蚀造成的经济损失
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腐蚀造成的经济损失
• 美国1998年总腐蚀损失为2757亿美元，其 中直接经济损失为1379亿美元
1975-1998年间美国的GNP约增长了4倍，由于从设计到维修过 程中普及了耐蚀材料和采用了适宜的防蚀方法，腐蚀研究和防 蚀技术的进步使整体损失由占GNP4.9％减少到4.2％。
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方法：方向和手段
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4、腐蚀科学的发展历史
1748 罗蒙诺索夫 金属的氧化
（质量不灭定律—推翻了“热素”说）
1790 凯依尔 铁在硝酸中的钝化
1830 德.拉.里夫 金属腐蚀微电池
1833 法拉第 电解定律——腐蚀量化计算
1840 热镀锌保护钢板获得专利
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腐蚀防护的重要性
（1）经济效益； （2）社会效益； （3）促进新技术、
新工艺的发展
通过普及 腐蚀与防护知识，
推广应用 先进的防腐蚀技术， 腐蚀造成的经济损失 可减少15％～40％。
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I+II=III
I是速度，II是力量， III是效果；
I是勤奋，II是方法， III是结果； ········ ·······
• 磨损：表面--力学-摩擦损坏--缓慢
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2、腐蚀的定义
腐蚀(corrosion)源于拉丁文“corrodere”，
意即“损坏”、“腐烂”
20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于 金属
生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为
主的腐蚀
材料+化学+力学
腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域
塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂
世界每年腐蚀掉的钢> 美国的钢产量； 中国一年被腐蚀掉的钢= 一大型钢铁企业年产量
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（2 ）交通运输： 铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀； 飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀； 船舶在海洋环境中的腐蚀； ……
带来极大的事故隐患!
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海洋环境中：海水腐蚀介质、 海洋大气腐蚀介质、
海水冲刷、复杂波动载荷等； 船舶腐蚀：船体锈蚀、
螺旋桨叶片电偶腐蚀、 水线腐蚀、应力腐蚀等。
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（3 ）能源电力：
水电:水轮机组的腐蚀、叶片空蚀； 火电:锅炉和管道的腐蚀； 核电站:高温、辐照、液态金属等腐蚀； 煤矿安全； 油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀。
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电力：高温、高压、高流速、高转速锅炉、 汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、 水泵、管道
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目录
• 第一章 绪论 • 第二章 电化学腐蚀热力
学
• 第三章 电化学腐蚀动力 学
• 第四章 析氢腐蚀与耗氧
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不识庐山真面目，
只缘身在此山中
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第一章 绪论
• 1. 引言 • 2. 腐蚀的定义 • 3. 腐蚀与防护研究的意义 • 4. 腐蚀科学的发展 • 5. 腐蚀的分类 • 6. 腐蚀防护的基本途径 • 7. 腐蚀科学及防护技术的主要内容
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石油天然气开采、集束和输运： • 油气田：O2、CO2、H2S、地层水的腐蚀； • 长输管道：内部多相流动腐蚀、外部土壤、
微生物腐蚀 • 海洋平台、海底管道…
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（4 ） 化工工业（石化、造纸等） 金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏 可造成大量有毒的物质泄漏，污染环境， 危害人民的健康。 化工设备：管道、锅炉、储 存、阀门、冷凝；
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• 腐蚀学科：材料科学的分支 交叉学科：材料-力学-化学 研究对象： 材料、环境及其交互作用 （以表面、界面为主） 研究手段： 材料学
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材料 力学要求：强度韧性… 使用 功能要求：热电磁声光… 过程 环境适应性－是否耐腐蚀？
失效：失去其应有的性能或作用
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材料失效的基本形式
• 断裂：强度--力学破坏--瞬间破坏
材料腐蚀与防护
王鹏
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什么是“材料？
• 材料是人类用来制造各种产品的物质， 是人类生活和生产的物质基础。
四大材料：？？？？。
金属
材料
复合
材
无机
有机
非金属 料 高分子
材料
材料
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什么是腐蚀?
• 1. 材料由于环境作用引起的破化或变质
2. 使人在坏的思想、坏的行为等因素影响 下堕落
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什么是防护？
• 防备和保护
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1、引言
材料科学
合 成 与 加 工 工 艺
效能
材 料 性 能 成分/结构
材料的四要素 10
材料成分－ － －结构－ － －性能
材料合成－ － 加工－ －使用效能
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• 腐蚀与防护工程技术： 面向材料的使用 或服役过程
（属于售后服务范畴）
(效能)
• 反过来影响材料设计与加工、 工程设计 （不锈钢、耐侯钢） （腐蚀裕量）
• 100万kw的电站：腐蚀导致停运—几十万元/天 过热器管腐蚀泄漏：蚀坑（针孔～10mm） 原因：锅炉停用时大气腐蚀造成局部锈点； 锅炉运行时锈点处高温腐蚀
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煤矿：井下潮湿，水质变化大 氧气充分，多含SO2、CO、甲烷… 井下设备磨损严重
煤矿井筒装备： 腐蚀速率0.17-0.25mm/y，平均寿命15年； 排水管、离心泵在酸性井下水中的腐蚀； 钢轨、金属支柱、支架的磨损和腐蚀…