01-2 第1章2 金属腐蚀.pptx

第1页：金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护

第2页：经济损失事故

经济损失事故

如果采取适当的防腐蚀措施，在一定程度上，腐蚀是可以得到控制的，经济损失是可以减少的，有些腐蚀事故是可以避免的。金属腐蚀的危害：造成巨大的经济损失，甚至带来灾难性的事故浪费了宝贵的资源与能源污染环境等措施：回顾绪论

第3页：第一章 金属腐蚀 导论

第一章 金属腐蚀 导论

是一门融合了多种学科的新兴边缘学科，它的理论和实践与金属学、化学、电化学、物理学、工程力学、生物学和医学等密切相关。近数十年来，它的发展与成就是相当引人注目的。相关学科

第4页：本章目录

本章目录

• 第一章金属腐蚀
• 第一节金属腐蚀的基本概念
• 第二节腐蚀的分类
• 第三节金属腐蚀速度的表示法
• 第四节金属构件的防护

第5页：第一节 金属腐蚀的基本概念

第一节 金属腐蚀的基本概念

是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种破坏的一门科学。其中最重要最常见的破坏形式是断裂、磨损和腐蚀。这三种主要的破坏形式已分别发展成为三个独立的边缘性学科。金属的腐蚀

第6页：断裂的定义

断裂的定义

指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。断裂：断裂的形式：塑性断裂脆性断裂沿晶断裂穿晶断裂机械断裂等

第7页：第一节 金属腐蚀的基本概念

第一节 金属腐蚀的基本概念

指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏，它是个渐变过程。有时磨损了的零件还可修复。例如，用刷镀可修复轻微磨损的轴。磨损

第8页：第一节 金属腐蚀的基本概念

第一节 金属腐蚀的基本概念

指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。或者说：金属与环境间的物理—化学相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。腐蚀：从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，例如：(1)材料因与环境反应而引起的损坏或变质；(2)除了单纯机械破坏之外的一切破坏；

(3)冶金的逆过程；(4)材料与环境的有害反应。

第9页：腐蚀的分类

腐蚀环境腐蚀机理腐蚀形态类型金属材料应用范围或工业部门防护方法

第10页：腐蚀的分类

腐蚀环境大气腐蚀水腐蚀土壤腐蚀化学介质腐蚀

第11页：腐蚀机理潮湿环境下属电化学机理干燥气体中

腐蚀机理潮湿环境下属电化学机理干燥气体中为化学机理。

第12页：防护方法(1)改变金属材料本身特征

防护方法(1)改变金属材料本身特征

防护方法(1)改变金属材料本身特征。如改变材料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。(2)降低腐蚀介质的腐蚀能力。如加入缓蚀剂，改变介质的pH值等。

(3)改变金属/介质体系的电极电位。如阴极保护和阳极保护等。(4)借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开。

第13页：农村大气

农村大气

。大气的分类：在腐蚀学科中，常把大气分为工业、海洋和农村大气三类。其中以海洋大气腐蚀最为严重，工业大气次之，农村大气最轻。日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆严重得多。

钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400～500倍；离海岸24m的钢试样比离240m的腐蚀快12倍；工业大气比沙漠区的腐蚀可大50至100倍。

第14页：农村大气

农村大气

。原因：①工业大气的腐蚀性超过农村大气，其主要原因是空气污染严重，含有大量的腐蚀性气体，如SO2，CO2和NOx等。②海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使其腐蚀性较工业和农村大气都严重。

第15页：大气腐蚀

大气腐蚀

。机理：大气腐蚀几乎也是一种电化学过程。对于大气的腐蚀性，不能只看某些腐蚀性气体的含量和降尘量大小。如沈阳大气污染中SO2最大浓度达1.38mg·m-3，降尘量高达953mg·m-2，5年合计相对湿度≥70%RH的日数为619d；

上海大气中SO2最大浓度为0.19mg·m-3，5年合计相对湿度≥70%RH的日数为1162d，且气温比沈阳高；而广州大气中SO2最大浓度为0.14mg·m-3，5年合计相对湿度≥70%RH的日数为893d。实际上，腐蚀以上海最为严重，广州次之，沈阳更次之。因为上海平均气温比沈阳高，而腐蚀介质又比广州高。

可见，大气腐蚀是一个综合作用的结果。

第16页：影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素：湿度、工业污染和盐分含量。大气腐蚀环境中，湿度对腐蚀性的影响有着决定性的作用。空气中相对湿度（RH）的大小，决定了大气中金属腐蚀的速度。临界相对湿度：金属腐蚀速度突然上升时的相对湿度。

一般来说，当RH>65%时，物体表面上附着0.001～0.01μm厚的水膜，如水膜中溶解有酸、碱、盐，则会加速大气腐蚀。空气中相对湿度愈高，金属表面上的水膜愈厚。一般因降水造成干湿交替的情况下腐蚀性最强。①湿度

第17页：相对湿度对水膜厚度的影响①湿度

相对湿度对水膜厚度的影响①湿度

第18页：影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。水膜中溶解的腐蚀性物质除氧外，还有硫的氧化物SOx（主要是SO2）、CO2和氯化物。在城市大气中SO2的沉积速度可达100mg·m-2·d-1，在工业大气中可达200mg·m-2·d-1，农村大气在10～30mg·m-2·d-1之间。大气中CO2的浓度为0.03%～0.05%，水膜中约在10-5mol·cm-3（体积摩尔数）数量级。

另外在海洋大气中，氯化物沉积速度一般在0.3～300mg·m-2·d-1。①湿度

第19页：影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素

影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。工业大气中的工业废气污染程度决定了它的腐蚀性。工业废气中含有大量的SOx，NOx，CO2，CO，Cl2，H2S，NH3等，这些气体在大气中形成了酸雨，危害很大。②工业污染在海洋大气中，离海越近，氯化物含量越高，其腐蚀性越严重。

氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。③盐分含量

第20页：防止大气腐蚀的措施

防止大气腐蚀的措施

防止大气腐蚀的措施：（1）研制和选用耐蚀材料。大气腐蚀过程往往受到阳极控制，利用合金化手段促使金属材料发生钝化或生成保护性的腐蚀产物，能有效地提高金属材料在大气中的耐蚀性。（2）使用涂层和金属镀层保护。对长期暴露在空气中的钢铁材料，经常使用油漆和镀层保护。

在油漆中加入钝化剂，有良好的防蚀效果。锌、铬、锡等金属镀层也被普遍采用。（3）使用气相缓蚀剂和临时性保护层。此法主要用于保护贮藏和运输过程中的金属制品。

（4）降低大气湿度。湿度是影响大气腐蚀的主要因素，只要把大气的湿度保持在临界湿度以下，就可以减缓金属的大气腐蚀。该法常用于库存金属制品的防蚀。

第21页：防止大气腐蚀的措施

防止大气腐蚀的措施

防止大气腐蚀的措施：防止大气腐蚀的措施还有许多。如合理设计构件，防止缝隙中存水及除尘等。其中尤须重视的问题是减少大气污染。这不仅有利于环境保护和提高人们生活质量，而且对于延长金属材料在大气中的使用寿命也是非常重要的。

第22页：氢去极化

氢去极化

。定义：水腐蚀指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用。这些水大部分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧，在某些受污染的水质中，还会发生氢去极化过程。其腐蚀反应为：阳极反应M—ne → Mn+阴极反应O2+2H2O+4e → 40H—（氧去极化）2H++ 2e → H2（氢去极化）

第23页：电化学腐蚀

电化学腐蚀

。类型：在水介质中，除了发生一般的电化学腐蚀外，某些条件下（如厌氧环境）也会发生微生物腐蚀。海水是自然界中量最大且具有很大腐蚀性的天然电解质溶液。近年来，世界各国对海洋开发事业极为重视，在沿海地区的工矿企业还常直接把海水作为工业水源，所以，研究和解决金属的海水腐蚀问题具有重大现实意义。

第24页：盐度

盐度

。原因：①海水是腐蚀性电解质。盐度在33～38之间，其组成极为复杂，几乎含有地壳中所有的元素。海水中因溶有大量强电解质，平均电导率为4.0S·m-1，其导电性远远超过河水（2×10-2S·m-1）和雨水（1×10-3S·m-1）。

第25页：海水腐蚀

海水腐蚀

。原因：②海水中还溶有大气所包含的种种气体成分。如氮、氧、二氧化碳和污染性气体等。海水的含氧量是影响海水腐蚀的重要因素，对于碳钢等常用金属材料来说，海水的含氧量越高，金属的腐蚀速度也越大。

由于经常不断的风浪搅动和剧烈的自然对流，在表层几十米深度以内充气良好，海水表层几乎被氧所饱和，常温下的平均值约8mg·L-1。

第26页：阴极保护

阴极保护

。原因：③海水中含有复杂的无机物和有机物。除了氯化物以外，海水还含有经常处于饱和状态的碳酸盐以及大量的镁、钙离子，在施加阴极保护过程中，它们在金属表面可生成覆盖层。原因：④海水中的微量组分也会影响腐蚀。

其中某些有机、无机分子能和金属形成配合物，这些配合物直接影响着金属的溶解和腐蚀产物的性质。

第27页：金属材料

金属材料

。原因：⑤海水具有一定流速和冲击作用，这也是腐蚀的影响因素。对于碳钢等在海水中难以钝化的金属材料，海水流速的增加将加速氧的输运及其腐蚀过程。在海水中能钝化的金属则不然，有一定流速的海水能促进钛、铬镍合金或高铬不锈钢的钝化而提高其耐蚀性。

当海水流速很高时，金属的腐蚀急剧增加。此时已不仅是介质的腐蚀作用，而且有介质的摩擦冲击等机械力的作用，产生磨损腐蚀、冲击腐蚀和空泡腐蚀等。

第28页：腐蚀的分类

海水的运动速度对低碳钢腐蚀的影响

第29页：附着生物

附着生物

。原因：⑥海洋环境中栖息着多种海生物和微生物。海水腐蚀常受到生物性因素的影响，尤其是海洋附着生物对材料的污损（fouling）。海洋附着生物是生长在船底、海水管道及海水中一切人工设施表面上的动植物及微生物。

其中与海水腐蚀有关的常见附着生物有藤壶、贻贝、牡蛎、苔藓虫、石灰虫、海葵、海鞘、水螅、海藻等种类。

第30页：氧浓差电池

氧浓差电池

。生物污损的影响很复杂，有时附着海生物形成了完整致密覆盖层，对金属结构有一定保护作用，但是在以下情况下会促进金属的腐蚀。（1）海生物的附着并非完整、均匀，附着层内外形成氧浓差电池。例如藤壶附着在金属表面时，藤壶的壳底和金属表面之间形成缝隙，造成缝隙腐蚀。

（2）由于生物的生命活动，局部改变了海水介质的成分。例如附着的海藻因其光合作用的结果，增加了周围海水的氧浓度，加速了金属的腐蚀，在某些情况下可提高腐蚀率20%。生物呼吸作用排放的二氧化碳以及生物遗体分解形成的硫化氢，也有加速腐蚀的作用。

第31页：附着生物

附着生物

。生物污损的影响很复杂，有时附着海生物形成了完整致密覆盖层，对金属结构有一定保护作用，但是在以下情况下会促进金属的腐蚀。（3）附着生物穿透或剥落破坏金属表面上的保护膜和涂层。（4）在附着生物的附着层底部，形成缺氧环境，促进了硫酸盐还原菌等厌氧性微生物的繁殖及其腐蚀破坏作用。

第32页：海洋生态学专家兹维亚金采夫

海洋生态学专家兹维亚金采夫

海洋生态学专家兹维亚金采夫和别洛古罗娃介绍，俄远东金角湾和伦达湾的海水盐浓度、酸度、温度大致相同。但由于人为原因，金角湾海水浑浊，有机物过剩，含氧量较少，海水化学成分更有助于部分甲壳纲、瓣鳃纲动物和细菌滋生。为检验上述情况对海水中具有腐蚀能力生物的影响，科研人员分别在金角湾和伦达湾的码头附近，将多块用于制造轮船水下构件的优质钢板放入了海面下两米处。７天后科研人员发现，两处钢板的表面均出现了霉腐微生物和能将二价铁盐氧化成三价铁化合物的细菌。

所不同的是金角湾钢板表面的微生物数量多出了近３倍。也正因为如此，越来越多的藤壶、贻贝等动物在金角湾钢板表面的微生物层上安了家。１２０天过后，金角湾钢板表面的生物总重量达到了每平方米２３公斤，比伦达湾钢板表面的生物总重量多出了一倍多。

第33页：金属材料

金属材料

。金属材料在海水中被生物污损的程度是不同的。对紫铜和含铜量高（大于70%）的合金，海生物附着很少。一般认为，对生物具有毒性的Cu2+的溶出率大于0.021g·m-2·h-1，就能避免海生物沾污。

另外，当水速超过1m·s-1时，海生物也不易附着。总之，影响海水腐蚀的环境因素有溶解气体、无机物、有机物、温度、pH值、海水流速和海生物。

第34页：氧去极化

氧去极化

。机理：由于海水的中性特征以及高溶解氧量，决定了绝大多数金属和合金在海水中的腐蚀都是氧去极化过程。海水pH值一般为8.1～8.3。海水中溶有碳酸盐等盐类，具有一定的缓冲作用，所以海水的pH值相当稳定。

第35页：氯离子过程

氯离子过程

• 海水腐蚀的电化学过程具有下列特征（1）海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化，使得阳极化过程较易进行。氯离子的破坏作用有：
• ①破坏氧化钝化膜。氯离子对氧化膜具有渗透破坏作用，对胶状保护膜具有解胶破坏作用。
• ②吸附作用。氯离子比某些钝化剂更容易吸附，从而阻碍了钝化过程。
• ③电场效应。氯离子在金属表面或在薄的钝化膜上吸附，形成强电场，使金属离子易于溶出。
• ④形成配合物。氯离子与金属可生成氯的配合物，加速金属溶解。以上这些作用都能造成海水对金属的高腐蚀性。一些耐大气腐蚀的低合金钢在海水中耐蚀性并不好，甚至不锈钢在海水中也常因钝态的局部破坏而遭受严重孔蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。只有极少数易钝化金属，如钛、锆、铌、钽和哈氏合金等，才能在海水中保持钝态。另外在高速流动的海水中，金属材料容易发生冲击腐蚀和空泡腐蚀。

第36页：海水腐蚀

海水腐蚀

海水腐蚀的电化学过程具有下列特征（2）海水腐蚀的阴极去极化剂主要是氧，阴极过程是腐蚀反应的控制性环节。在海水的pH条件下，阴极过程主要是氧的去极化。溶解氧的还原反应在Cu，Ag，Ni等金属上比较容易进行，其次是Fe和Cr，在Sn，Al，Zn上因过电位较大，反应较困难。因此，Cu，Ag，Ni等金属在溶氧量低的情况下是较稳定的金属，而在溶氧量高和流速大的情况下腐蚀速度也是不小的。

在含有大量H2S的污染海水中，还会发生硫化氢的阴极去极化作用。Cu，Ni是易受硫化氢腐蚀的金属。Fe3+，Cu2+等高价重金属离子也可促进阴极反应。由Cu2++2e→Cu的反应而析出的铜，能沉积在金属表面成为有效的阴极。

所以海水中如含有0.1×10-6以上浓度的Cu2+，就不宜使用铝合金。（3）海水腐蚀的电阻性阻滞很小，异种金属的接触能造成显著的腐蚀效应。

第37页：可按照浸入海水的深度通常

可按照浸入海水的深度通常

可按照浸入海水的深度通常是将海洋环境分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。钢桩长试样在海水中的腐蚀情况

第38页：海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律

海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律

海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律。在飞溅区金属表面常被充气海水所润湿，并受海水飞溅冲击，腐蚀最为严重，该区的保护涂层也会较快地脱落破坏。潮差区的条件介于飞溅区和全浸区之间，在该区域内小块试片的腐蚀行为和钢桩等长尺试样的腐蚀情况有很大差别，没有一定的规律。全浸区的情况随水深而不同。

在浅水地带的氧含量通常近于饱和，生物活性也很大，水温又较高，腐蚀一般较严重。海泥区的介质条件较复杂，还常有厌氧性微生物存在。总的来说，钢在海泥区的腐蚀较全浸区略为缓慢。

第39页：材料在海水中的耐蚀性比较

腐蚀速度耐蚀性：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。

抗冲击潮差区腐蚀速度/mm·a-1全浸区腐蚀速度合金腐蚀性能/mm·a-1最大平均最大平均劣0.50.30.40.12低碳钢（无氧化皮）劣10.20.90.09低碳钢（有氧化皮）劣—0.4—0.15普通铸铁不好0.180.020.080.04铜（冷轧）不好—0.030.050.04顿巴黄铜（10%Zn）满意———0.05黄铜（70Cu—30Zn）良好——0.180.02黄铜（22Zn—2Al—0.02As）满意———0.04黄铜（20Zn—1Sn—0.02As）良好脱Zn0.02脱Zn0.06黄铜（60Cu—40Zn）良好——0.10.03青铜（5%Sn，0.1P）良好0.050.010.080.03Al青铜（7%Al，2%Si）金属材料在海水中耐蚀性的比较表

第40页：材料海水耐蚀性比较（续）

腐蚀速度：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。

抗冲击潮差区腐蚀速度/mm·a-1全浸区腐蚀速度合金腐蚀性能/mm·a-1最大平均最大平均0.15%Fe，良好0.30.050.030.008铜镍合金（70Cu—30Ni）0.15%Fe，优秀良好—0.40.10.02镍良好0.250.50.20.03蒙乃尔（65Ni—31Cu—4（Fe+）良好——0.10.005因科镍合金（80Ni—13Cr）优秀——0.0010.001Hastelloy（53Ni—19Mo—17Cr）满意——0.28—Cr13钢满意——0.2—Cr17钢良好——0.18—Cr18Ni9良好——0.02—Cr28—Ni20钢良好——0.030.028Zn（99.5%Zn）优秀0000钛耐蚀性最好的是钛合金和镍铬钼合金，而铸铁和碳钢的耐蚀性相当差。

第41页：腐蚀余量

腐蚀余量

合理设计和施工涂覆防蚀电化学保护（1）正确给出腐蚀余量。例如海上建筑物的桩柱在不同位置的腐蚀程度有所不同，最好采用不同的厚度。（2）降低流速以避免冲击腐蚀和空泡腐蚀。（3）尽可能消除不必要的缝隙和表面污垢物。

（4）避免不同金属材料的联接，必要时应尽可能减少阴极性接触物的面积，或采取绝缘措施。（5）构件的应力分布应均匀化，减轻腐蚀区的载荷。（6）铆接和焊接时采用正确的工艺，使用比基体的电位稍正的材料做铆钉或焊丝。注意焊接作业时杂散电流的影响。

第42页：涂料措施

涂料措施

合理设计和施工涂覆防蚀电化学保护保护性覆盖层（尤其是油漆）至今仍是普遍采用的防止海水腐蚀的有效措施。防蚀性能较好的常用涂料有环氧沥青涂料、焦油环氧涂料、氯化橡胶涂料和高聚氯乙烯涂料等。为了防止生物污损，需使用防污漆，但含铜离子的涂料在铝制构件上不宜使用，此时应选用有机毒物涂料。

第43页：合理设计和施工涂覆防蚀电化学保护阴极保护

合理设计和施工涂覆防蚀电化学保护阴极保护

合理设计和施工涂覆防蚀电化学保护阴极保护是防止海水腐蚀最有效的手段之一。它通常与涂层保护联合使用。海水中的阴极保护电流在阴极产生氢氧根离子，结果使阴极区海水中的碳酸钙和氢氧化镁过饱和，在金属表面形成致密的石灰质覆盖层。这时所需施加的保护电流就可大大减少。

在海水中进行阴极保护的实际操作中，往往一开始先施加比通常阴极极化更大的电流密度加速极化。海水常用的牺牲阳极有锌合金、铝合金和镁合金。由于铝合金的价格较便宜，综合性能较好，日益得到广泛应用。

第44页：电化学腐蚀

电化学腐蚀

。原理：金属在土壤中的腐蚀，一般也属于电化学腐蚀。因金属和介质土壤的电化学不均一性而形成腐蚀原电池，但因土壤介质具有多样性和不均匀性等特点，所以除了有可能生成和金属组织的不均一性有关的腐蚀微电池外，土壤介质的宏观不均一性还会引起腐蚀宏电池，它在土壤腐蚀中往往起着更大的作用。

第45页：土壤腐蚀

土壤腐蚀

。影响土壤腐蚀的主要因素：水份、pH值、含盐量、含氧量、透水性和透气性以及杂散电流与细菌活动情况等。一般常用土壤电阻率作为腐蚀性指标，电阻率越小，腐蚀性越大。

第46页：杂散电流

杂散电流

。常见的腐蚀形式：细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。杂散电流也称迷走电流，是从电路上直接或间接漏散到土壤或其他导电介质中的电流。其主要来源是应用直流电的大功率电气装置，如电气化铁道，电解槽及电镀槽，电焊机或电化学维护装置等。

下图为埋设在电气化铁道附近的金属管道受杂散电流影响所造成的腐蚀情况。

第47页：腐蚀的分类

土壤中的杂散电流腐蚀（箭头方向为电流方向）二、按环境腐蚀分类

第48页：杂散电流

杂散电流

。在正常情况下，电流自电源的正极通过电力机车的架空线再沿铁轨回到电源的负极。但是当铁轨与土壤间的绝缘不良时，有一部分电流就会从铁轨漏失到土壤中。如果在这附近埋设有金属管道等构筑物，杂散电流便通过该良导体流入土壤及轨道再回到电源。

这种情况，相当于造成以下两个串联电解池。路轨（阳极）|土壤|管线（阴极）管线（阳极）|土壤|路轨（阴极）

第49页：杂散电流

杂散电流

。第一个电池会引起路轨腐蚀，但此种腐蚀和更新路轨并不困难。第二个电池会引起管线腐蚀，这就难以发现和修复了。显然，这里被腐蚀的都是电流从路轨或管线流出的阳极区域。

这种因杂散电流所引起的腐蚀称为杂散电流腐蚀。

第50页：杂散电流腐蚀的破坏特征

杂散电流腐蚀的破坏特征

杂散电流腐蚀的破坏特征是集中在阳极区发生局部腐蚀。在管线阳极区的绝缘涂层破损处，腐蚀破坏尤为集中。在使用铅皮电缆的情况下，杂散电流流入的阴极区也会发生腐蚀，这是由于阴极区产生的铅酸所致。已发现交流电也能引起腐蚀，但是它们的破坏作用要小得多。

频率为60Hz的交流电源，其作用约为相同电流下直流电源的1%。可以通过测量土壤中金属体的电位来检测杂散电流的影响。如果金属体的电位高于它在这种环境下的自然电位，就可能有杂散电流通过。在路轨附近这种电位往往是波动的。

直接或间接测定金属体两点的电位差和电阻，就能计算出杂散电流的量值。

第51页：防止杂散电流腐蚀的主要措施①排流法

防止杂散电流腐蚀的主要措施①排流法

• 防止杂散电流腐蚀的主要措施
• ①排流法。例如把原先相对路轨为阳极区的管线，用导线同路轨直接相联，也就是把上述第二个电解池短路，使整个管线为阴极性。
• ②绝缘法。即用绝缘性覆盖层或绝缘法兰来切断管线中的电流通道。
• ③牺牲阳极法。在管线的阳极区埋入与其相连的长金属棒，这样，本应发生在管道上的腐蚀转移到长金属棒上。防止土壤腐蚀的方法很多，目前最广泛使用的是覆盖层与电化学保护相结合的方法。

第52页：第二节 腐蚀的分类

第二节 腐蚀的分类

。化学介质：包括酸、碱、盐、氧化剂、非电解质和熔体等腐蚀介质。因其品种繁多，条件复杂，故成为最复杂、最严重而且最难控制的腐蚀问题。尤其酸腐蚀最普遍、最严重。

这些腐蚀性介质往往都是在化工生产中遇到的，针对化工生产的实际情况和特殊性，每种产品的生产设备和贮存容器都有具体规定和要求，并且拥有丰富的实用资料，如设计工艺、选材手册、施工（操作）规范和防蚀措施等。除以上所述，还有食品腐蚀，人体腐蚀等等，各有其特殊性。

第53页：化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀化学腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀化学腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀化学腐蚀：指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物。

第54页：化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀电化学腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀电化学腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀电化学腐蚀：指金属表面与离子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。

第55页：化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀物理腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀物理腐蚀：指金属由于单纯的物理溶解作用引起的破坏。

第56页：全面腐蚀

全面腐蚀

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀腐蚀发应不同程度地分布在整个或大部分金属表面上，宏观上难以区分腐蚀电池的阴极和阳极。全面腐蚀图

第57页：全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀指腐蚀的发生局限在结构的特定区域或部位上。局部腐蚀又可分为以下几种。

第58页：腐蚀的分类

腐蚀的分类

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀电偶腐蚀点蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀成分选择性腐蚀丝状腐蚀

第59页：电偶腐蚀

电偶腐蚀

电偶腐蚀当一种不太活泼的金属(阴极)和一种比较活泼的金属(阳极)在同一环境中相接触时，组成电偶并引起电流的流动，从而造成电偶腐蚀。电偶腐蚀也称双金属腐蚀或接触腐蚀。电偶腐蚀形貌如图。耐蚀合金焊缝/20号钢电偶腐蚀形貌(SEM)

第60页：点蚀它发生在金属表面极为局部的区域内

点蚀它发生在金属表面极为局部的区域内

点蚀它发生在金属表面极为局部的区域内，造成洞穴或坑点，并向内部扩展，甚至造成穿孔。若坑口直径小于洞穴深度时，称为点蚀；若坑口直径大于坑的深度时，又称坑蚀。实际上，点蚀和坑蚀没有严格的界限。铝和不锈钢在含氯化物的水溶液中发生的腐蚀就是点蚀的典型例子。低合金耐蚀焊缝点蚀形貌见图低合金Cr-Ni耐蚀焊缝点蚀形貌SEM(3.5%NaCl溶液，室温腐蚀72h,SEM)点蚀宏观图

第61页：缝隙腐蚀腐蚀发生在缝隙处或邻近缝隙的区域

缝隙腐蚀腐蚀发生在缝隙处或邻近缝隙的区域

缝隙腐蚀腐蚀发生在缝隙处或邻近缝隙的区域。这些缝隙是由于同种或异种金属相接触，或是金属与非金属材料相接触而形成的。晶间腐蚀晶间腐蚀是在晶粒或晶体本身未受到明显侵蚀的情况下，发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀。晶间腐蚀形貌见图。

奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀形貌(SEM)晶间腐蚀宏观图缝隙腐蚀图

第62页：成分选择性腐蚀成分选择性腐蚀

成分选择性腐蚀成分选择性腐蚀

成分选择性腐蚀成分选择性腐蚀是指合金中活性较强的组元选择性溶解。丝状腐蚀在漆膜、搪瓷、镀锡、磷化等保护层下产生的呈现纤维(丝)状的腐蚀称为丝状腐蚀。

第63页：局部腐蚀

局部腐蚀

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀易造成以下几种破坏：(1)应力腐蚀断裂；(2)氢脆和氢致开裂；(3)腐蚀疲劳；(4)磨损腐蚀。

第64页：腐蚀的分类

全面腐蚀或均匀腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀应力腐蚀图疲劳腐蚀图

第65页：第三节金属腐蚀速度的表示法

第三节金属腐蚀速度的表示法

第66页：腐蚀速度方法

腐蚀速度方法

金属腐蚀程度的大小，根据腐蚀破坏形式的不同，有各种不同的评定方法。对于全面腐蚀来说，通常用平均腐蚀速度来衡量。腐蚀速度可用失重法(或增重法)深度法电流密度来表示

第67页：金属腐蚀评定

金属腐蚀评定

金属腐蚀程度的大小可用腐蚀前后试样质量的变化来评定。人们习惯上把质量称为重量，因此根据质量变化评定腐蚀速度的方法习惯上仍称为“失重法”或“增重法”。失重法和增重法失重法就是根据腐蚀后试样质量的减小，用下式计算腐蚀速度：失重法适用于均匀腐蚀，而且腐蚀产物完全脱落或很容易从试样表面清除掉的情况

第68页：腐蚀产物

腐蚀产物

当腐蚀后试样质量增加且腐蚀产物完全牢固地附着在试样表面时，可用增重法，用下列公式计算腐蚀速度:失重法和增重法式中：V增——腐蚀速度(g/m2·h)，m2——带有腐蚀产物的试样的质量(g)。

第69页：腐蚀速度意义

腐蚀速度意义

工程上，腐蚀深度或构件腐蚀变薄的程度直接影响该部件的寿命，更具有实际意义。在衡量不同密度的金属的腐蚀程度时，更适合用深度法。将金属失重腐蚀速度换算为腐蚀深度的公式为：深度法式中：V深——以腐蚀深度表示的速度，单位mm/a；V失——取为失重腐蚀速度，g/m2·h；

——金属的相对密度，g/cm3；8.76——单位换算系数。

第70页：耐蚀性标准

耐蚀性标准：下表内容提取自源文件，原文字与数字粘连，表格结构需对照原图人工还原。

根据金属年腐蚀深度不同，可将其耐蚀性按十极标准和三级标准分类。耐蚀速度/(mm/a)耐蚀性等级耐蚀性分类<0.0011完全耐蚀Ⅰ0.001～0.0052很耐蚀Ⅱ0.005～0.0130.01～0.054耐蚀Ⅲ0.05～0.150.1～0.56尚耐蚀Ⅳ0.5～1.071.0～5.08久耐蚀Ⅴ5.0～10.09>10.010不耐蚀Ⅵ耐蚀速度/(mm/a)耐蚀性等级耐蚀性分类<0.11耐蚀0.1～1.02可用>1.03不可用

第71页：腐蚀速度

腐蚀速度

析氢腐蚀时，如果氢气析出量与金属的腐蚀量成正比，则可用单位时间内单位试样表面积析出的氢气量来表示金属的腐蚀速度：容量法式中：V溶——氢气容积表示的腐蚀速度，单位为cm3/ cm2·h；V0——换成0℃，1.013×105Pa的氢气体积，cm3；S——试样表面积，cm2；T——腐蚀时间，h。

第72页：电化学腐蚀

电化学腐蚀

•以电流密度表示腐蚀速度电化学腐蚀中，阳极溶解导致金属腐蚀。根据法拉第定律，阳极每溶解1克当量金属，通过的电量为1法拉第，即96500C。若电流强度为I，通过时间为t则通过的电量为It。阳极所溶解的金属量应为：△m=AIt/nF式中：A——金属的原子量；

n——价数，即金属阳极反应方程式中的电子数；F——法拉第常数，即F=96500C/mol电子。对均匀腐蚀，整个金属表面积S可看成阳极面积，故腐蚀电流密度为I/S，因此可求出腐蚀速度与电流密度间的关系：可见，腐蚀速度与电流密度成正比。因此可用电流密度表示金属的电化学腐蚀速度。

第73页：金属腐蚀

金属腐蚀

•为研究注入水对注水管线的腐蚀情况，在室内采用金属腐蚀片测定该注入水对金属腐蚀片的静态腐蚀速率。实验数据为：实验温度60℃、实验时间1周(168h)、实验前腐蚀片的质量36.125g、实验前腐蚀片的质量35.718g、腐蚀片表面积145.45cm2。试计算该注入水对金属腐蚀片的腐蚀速率(分别用失重法和深度法表示)，如果按照三级标准划分，其腐蚀的等级是什么？假设腐蚀片的密度等于7.56g/cm3。

第74页：腐蚀程度属于2级，可用

腐蚀程度属于2级，可用。

第75页：第四节金属构件的防护

第四节金属构件的防护

第76页：腐蚀损失

腐蚀损失

据原化工部1980年的统计，腐蚀损失约占年生产总值的3.97%。油气田生产系统的腐蚀也十分严重。中原油田自开发以来，因腐蚀造成的直接经济损失累计已达5亿元左右。胜利油田仅1988年一年的不完全统计，腐蚀穿孔即达3837次，因腐蚀而更新的管线长度为389km，耗资3289万元。

注水井因套管腐蚀报废损失达6030万元。容器报废损失达511万元。胜利油田因腐蚀造成的直接经济损失每年约1亿元。其他油田同样面临着十分严重的金属腐蚀局面。

1980年，我国有关部门对化工、石油、化纤等行业100多个企业进行的初步调查表明，腐蚀损失总计达3.4亿元，约占这些企业总产值的2.32%。金属处于热力学不稳定状态地壳中的相对稳定状态(金属氧化物、硫化物、碳酸盐等，或可溶性离子)一、金属腐蚀与防护的意义

第77页：

第78页：

第79页：

第80页：腐蚀工程

腐蚀工程

可见，腐蚀的危险极大。因此，重视腐蚀问题，防止和减轻腐蚀，不仅有明显的经济效益，而且有巨大的社会效益。作为防腐蚀工程技术人员，除了要掌握先进的防腐蚀技术，还需要宣传腐蚀的危害性，普及防腐基础知识，引起有关部门乃至全社会的重视，同心协力控制腐蚀，使腐蚀损失降到最低程度。

第81页：1．控制腐蚀的关键环节设计、施工、管

1．控制腐蚀的关键环节设计、施工、管

1．控制腐蚀的关键环节设计、施工、管理是控制腐蚀的三个重要环节。(1)设计是控制腐蚀的第一个环节，包括正确选用防腐蚀技术、合理选用耐腐蚀材料以及合理设计设备结构。(2)施工是关系到各种防腐蚀措施能否达到预期防腐蚀效果的重要环节。(3)管理，包括施工管理和运行管理。

第82页：2．腐蚀的控制技术腐蚀控制技术包括合

2．腐蚀的控制技术腐蚀控制技术包括合

2．腐蚀的控制技术腐蚀控制技术包括合理的设计，正确选用金属材料，改变腐蚀环境，采用耐腐蚀覆盖层，电化学保护以及采用耐腐蚀非金属材料代替金属材料。(1)合理设计包括整体设计和细节设计。应尽量考虑消除或减少腐蚀条件的出现。不同金属材料连接时，应尽量采用电位相近的金属等。

(2)正确选用金属材料选材的目的是最经济地满足工艺要求和防腐要求。选材时，最可靠的依据是在相同工艺设备中经过实际验证的腐蚀数据，其次是中间实验装置中取得的数据，再次才是实验室中模拟条件下的数据。(3)改变腐蚀环境改变腐蚀环境的目的是降低介质的腐蚀性，除去介质中的有害杂质。

第83页：非金属材料方法

非金属材料方法

(4)采用耐腐蚀覆盖层采用具有耐腐蚀性能的金属或非金属材料覆盖在基体金属表面，使介质与金属基体隔离，是一种应用广泛的防腐方法。覆盖层分金属覆盖层和非金属覆盖层两大类。金属覆盖层的施工方法有电镀、喷镀、化学镀、热浸镀、热扩散渗镀等。复合钢板和金属衬里也可以包括在内。

如果所覆盖的金属的电位较基体金属的电位低，则称为阳极覆盖层。这种覆盖层除具有隔离作用，还具有阴极保护作用。当阳极覆盖层局部破损时，仍能控制基体的腐蚀。覆盖层金属的电位较基体金属高时，则称为阴极覆盖层。

这种覆盖层只起隔离作用，其完整性极为重要。一旦局部破坏后露出基体金属，则形成小阳极和大阴极。此时覆盖层不但不能保护基体金属，反而引起严重的局部腐蚀。因此，在选择这种镀层时，必须慎重。

非金属覆盖层是采用耐蚀的非金属材料涂覆或粘贴在基体金属表面上。其防腐作用主要是靠隔离效应。涂敷层特别是油漆层的应用最为广泛，因为它的价格相对较低，施工简便，要选择的种类也比较多，因此发展很快。非金属衬里一般均有良好的防腐效果。

第84页：电化学腐蚀

电化学腐蚀

(5)电化学保护在绝大多数情况下，金属的腐蚀是由于腐蚀电池的作用，即属于电化学腐蚀。在一定条件下，极化作用可以降低金属的腐蚀速率。将金属进行阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法称为阴极保护法。可以通过强制电流或采用牺牲阳极两种途径实现阴极极化。

从原理上讲，一切金属均可进行阴极保护。阳极保护是迫使被保护金属进行阳极极化，从原理上讲，阳极极化将加速金属的溶解过程，因此，不是所有的金属都能进行阳极保护的。只有在阳极电流作用下，能建立钝态并生成稳定钝化膜的金属才有可能采用阳极保护法。(6)用耐腐蚀非金属材料代替金属材料采用耐腐蚀性能良好的非金属材料制造设备、管道及零部件是很有前途的防腐蚀方法。

耐腐蚀非金属材料分有机、无机及复合材料三大类。有机材料主要是耐蚀高分子材料，俗称塑料；无机材料主要是硅酸盐材料；复合材料主要是玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢。

选择非金属材料时，必须按厂家提供的耐温、耐压、耐老化指标选用。