防腐综述 yuan讲解文档格式.docx

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2.4．1电偶腐蚀现象与电偶序-------------------------------------14

2.4.2电偶腐蚀的原理-------------------------------------------14

2.4.3影响电偶腐蚀的因素----------------------------------------15

2.5点腐蚀-------------------------------------------------15

2.5.1点蚀的萌生-----------------------------------------------15

2.5.2影响点蚀的因素-------------------------------------------16

2.6缝隙腐蚀-----------------------------------------------16

2.7晶间腐蚀-----------------------------------------------16

2.8选择性腐蚀---------------------------------------------16

2.9应力作用下的腐蚀---------------------------------------17

2.9.1应力腐蚀开裂----------------------------------------------17

2.9.2腐蚀疲劳--————————————————————————-18

2.9.3摩耗腐蚀---------------------------------------------------18

三．非金属结构材料的耐蚀特性-------------------18

3.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素--------------------------19

3.2高分子材料的化学腐蚀（氧化与水解）------------------------19

3.3高分子材料应力腐蚀开裂----------------------------------20

3.4高分子材料的老化----------------------------------------20

四．腐蚀的防护----------------------------------20

4.1金属的防护及保护方法---------------------------------20

4.1.1防腐前金属处理-----------------------------------------21

4.1.2防锈材料------------------------------------------------21

4.1.3防锈功能的油--------------------------------------------22

4.1.4水溶性防锈油-------------------------------------------22

4.2防腐的常用材料--------------------------------------------23

4.3高空防腐---------------------------------------------------24

4.3.1烟囱防腐材料—玻璃钢;

（FRP）----------------------------24

4.3.2烟囱防腐材料—橡胶-------------------------------------24

　4.3.3烟囱防腐材料—玻璃磷片---------------------------------24

4.3.4烟囱防腐材料—耐酸胶泥---------------------------------24

4.4金属腐蚀控制技术-------------------------------------------24

4.4.1正确选材和设计-----------------------------------------24

4.4.2调整介质环境-------------------------------------------24

4.4.3加入缓蚀剂---------------------------------------------24

4.4.4阴极保护-----------------------------------------------25

4.4.5阳极保护-----------------------------------------------25

4.4.6合金化-------------------------------------------------25

4.4.7表面处理------------------------------------------------26

4.4.8金属镀层和包覆层------------------------------------------26

4.4.9涂层---------------------------------------------------26

4.4.10衬里--------------------------------------------------26

4.4.11化学镀-------------------------------------------------26

参考文献----------------------------------------------------27

过程装备腐蚀与防护

————综述

摘要：

材料腐蚀是全世界面临的一个严重问题。

腐蚀不仅消消耗了人们创造的宝贵财富，而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。

腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。

据报道，全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍，占各国国民生产总值（GNP）的2%～4%。

我国腐蚀损失占国民生产总值（GNP）4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的25%～30%。

生产设备的腐蚀经常导致工厂停产停车，劳动生产率低、成本上升，甚至发生火灾、爆炸等安全事故。

美国挑战者航天飞机在升空几分钟后爆炸，原因就在于燃烧管腐蚀，这是一个很惨痛的教训。

为了防止腐蚀，人们创造了各种各样的防腐蚀办法、其中涂层防腐更为活跃。

防腐蚀是有代价的抗争过程，且重在防护。

电化学防护技术中的"

外加电流"

和"

牺牲阳极"

就非常贴切地表明了防腐就是附加条件或牺牲某种替代材料。

防腐涂料和涂层技术，实际就是寻找可以身先士卒地与介质环境抗争的涂层材料，来替代金属表面，使之退?

quot;

二线"

，进而保全金属构件或设备的整体及其正常运作。

总之，人们致力于防腐技术研究，所追求的目标绝不是消除腐蚀，而在于选择付出较小的代价保护高出金属本身价值许多的设备、构筑屋或工程设施。

本文从腐蚀原理和防腐工序出发，对材料的腐蚀与防护进行讨论。

关键词：

腐蚀；

金属；

高分子材料；

防护。

Abstract：

Materialcorrosionwasaseriousproblemfacingtheworld.Corrosioneliminatingnotonlyconsumepeopleandcreatingavaluableassetandunderminethenormaloperationofproduction,life,andmanyotheractivities.Relationshipbetweencorrosionandenvironmentalpollutionareincreasinglyacauseforconcern.ItwasreportedthateachyearworldwideduetocorrosioncauseddirecteconomiclossesofaroundUS$700billion,isatotalof6timesofnaturaldisasterssuchasearthquakes,floods,typhoons,andStatesthegrossnationalproduct（GNP）of2%~4%.Corrosionlossespercentofgrossnationalproduct（GNP）4%,ironandsteelscrapaccountedforthatyearinthenumberofoutputduetocorrosionof25%~30%.Stopproductionequipmentcorrosionoftenleadstothefactorystoppedproduction,lowlaborproductivity,cost,orevenafire,explosionandotheraccidents.UnitedStatesspaceshuttleChallengerexplosionminutesafterliftoff,becausethecombustiontubecorrosion,itisaverypainfullesson.Inordertopreventcorrosion,andpeopletocreateallkindsofanti-corrosionmeasures,anti-corrosioncoatingismoreactive.Corrosionresistancehascomeatacostof,andprotection.Electrochemicalprotectiontechnology"

impressedcurrent"

and"

sacrificialanode"

inaveryliteralwayclearpreservativeissubjecttoconditionsorsacrificesomesortofalternativematerials.Anti-corrosioncoatingandcoatingtechnology,theactualmediaenvironmentandislookingforyoucanleadthechargetoresistancecoatingmaterial,insteadofthemetalsurfacetomakeitback?

quot;

second-line"

andthuspreservethemetalcomponentordeviceasawholeanditsnormaloperation.Inshort,peoplededicatedtoresearchonanti-corrosiontechnology,thepursuitofthegoalisnottoeliminatecorrosion,butchoosetopayasmallpriceprotectionvalueismanytimeshigherthanthemetalitselforengineeringequipment,buildinghousingfacilities.Thisarticleproceedingfromtheprincipleofcorrosionandanti-corrosionprocedure,discussiononthecorrosionandprotectionofmaterials。

Keywords:

corrosion;

Metal;

Polymermaterials;

protection

一、腐蚀的定义与分类

1.1腐蚀的定义

“腐蚀”这个词起源于拉丁文“Corrodere”，意即“损坏”、“腐烂”。

根据金属腐蚀的起因和过程，它是在金属材料和环境介质的相界面上反应作用的结果，因而金属腐蚀可以定义为“金属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏”。

广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。

狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。

金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。

金属的腐蚀还有其他的表述。

所谓环境是指和金属接触的物质。

例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等，以及生产生活用的原材料和产品。

由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀，在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。

金属发生腐蚀的部分，由单质变成化合物，至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。

因此，在绝大多数的情况下，金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。

随着工业的发展，各种非金属材料越来越广泛地在工程领域得到应用，它们与某些介质接触同样亦会被破坏或变质，因而不少腐蚀学者认为，应将腐蚀的定义扩大到包括非金属材料在内，亦即“材料（包括金属与非金属）由于环境作用引起的破坏或变质，叫腐蚀”。

这里所指的环境作用不只限于化学或电化学作用，还包括化学—机械、电化学—机械、生物作用以及单纯的物理（溶解）作用等。

但它不包括单纯机械作用所引起的材料断裂和磨损等破坏。

不过，目前习惯上所说的腐蚀，多半仍然是指金属腐蚀，这是因为从使用的数量、腐蚀损失的价值以及腐蚀学科研究的内容来说，迄今金属材料仍占主导地位。

显然，随着非金属材料应用的扩大，对它们的腐蚀的研究，必将在腐蚀学科中占有越来越重要的地位。

1.2腐蚀的分类

金属腐蚀科学是研究金属材料与周围介质作用的普通规律、腐蚀过程机理和各种防腐方法的一门综合性边缘学科，它不仅以金属材料科学和物理化学为基础，还涉及到冶金、力学、化学工程、机械工程学、生物学和电学等学科。

由于腐蚀现象和机理很复杂，为了寻求共同规律，常常根据研究的不同侧重点，采用不同的分类方法。

1.2.1按腐蚀机理分类

按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。

（1）化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。

腐蚀过程是一种纯氧化和还原的纯化学反应，即腐蚀介质直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物。

反应进行过程中没有电流产生，其过程符合化学动力学规律。

例如，铅在四氯化碳、三氯甲烷或乙醇中的腐蚀，镁或钛在甲醇中的腐蚀，以及金属在高温气体中刚形成膜的阶段都属于化学腐蚀。

（2）电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏，反应过程同时有阳极失去电子、阴极获得电子以及电子的流动（电流），其历程服从电化学动力学的基本规律。

金属在大气、海水、工业用水、各种酸、碱、盐溶液中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀。

1.2.2按金属破坏特征分类

按照金属破坏的特征，则可分为全面腐蚀和局部腐蚀两类。

（1）全面腐蚀是指腐蚀作用发生在整个金属表面上，它可能是均匀的，也可能是不均匀的。

碳钢在强酸、强碱中的腐蚀属于均匀腐蚀，这种腐蚀是在整个金属表面以同一腐蚀速率向金属内部蔓延，相对来说危险较小，因为事先可以预测，设计时可根据机器、设备要求的使用寿命估算腐蚀裕度。

（2）局部腐蚀是指腐蚀集中在金属的局部地区，而其他部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微，局部腐蚀的类型很多，主要有：

应力腐蚀破裂在拉应力和腐蚀介质联合作用下，以显著的速率发生和扩展的一种开裂破坏；

腐蚀疲劳金属在腐蚀介质和交变应力或脉动应力作用下产生的腐蚀;

磨损腐蚀金属在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀介质中，以及摩擦副在腐蚀性介质中发生的腐蚀损坏。

小孔腐蚀腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度，严重时可导致设备穿孔。

晶间腐蚀腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属机械强度急剧降低，破坏前金属外观往往无明显变化。

缝隙腐蚀发生在铆接、螺纹连接、焊接接头密封垫片等缝隙处的腐蚀。

电偶腐蚀在电解质溶液中，异种金属接触时，电位较正的金属促使电位较负的金属加速腐蚀的类型。

其他如氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀等都属于局部腐蚀。

此外，还可以按照腐蚀环境将金属腐蚀分为：

大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀等等。

二.金属腐蚀

2.1电化学腐蚀——普遍性腐蚀

金属与电解质溶液发生电化学作用而遭受的破坏称为电化学院蚀。

金属在自然环境和各生产领域内所发生的腐蚀，就其机理而盲大多数属于电化学腐蚀。

电化学腐蚀的普遍性来源于发生电化学腐蚀的环境的普遍件。

金属材料（包括各种金属制件）所处的环境一般可以外成工业环境（或非自然环境）和自然环境两大类。

工业环境是指金属材料在工业生产过程中服役时所接触的环境。

只要组成环境的介质中有凝聚态的水存在，哪怕介质中只含有很少量的凝聚态的水，金属材料的腐蚀就以电化学腐蚀的过程进行。

只有在无水的有机物介质中或高温的气体中（气体中即使含有水，也是以气相的水蒸气状态存在），金属材料的腐蚀过程才是化学腐蚀过程。

但实际上在大部分的工业环境中金属材料会与含有凝聚态水的介质接触。

自然环境指大气、海水和江河湖泊的淡水、土壤等由非工业介质组成的环境。

金属材料的表面在所有自然环境中都会与含凝聚态水的介质接触。

例如在大气中，即使相对湿度只有70％，在金属材料的表面L也会有凝聚态的水膜。

面金属材料在制成制件之前和之后的存放期，都处于大气环境中。

许多情况下金属材料的制件的使用环境就是自然环境。

所以电化学腐蚀过程非常普遍。

2.1.1腐蚀原电池

　①腐蚀原电池的模型

将金属锌浸入硫酸溶液中,同时有氢气自金属锌的表面析出。

所谓锌的溶解，是锌成为锌离子进入溶液，同时释放出电子

氢气的析出则是溶液中的氢离子夺取了金属上的多余电子．成为氢原子，进而复合为氢气

值得注意的是，尽管人们常将上述两个反应综合地用一个式子来表示

但是金属锌的溶解和氢气的析出不是发生在金属表面的同一部位。

这表明上述两种反应是相对独立地进行，而不是两种物质直接发生电子交换。

这种独立的反应过程中伴随着电子得失的反应，称为电化学反应。

上述两个反应与熟知的铜锌原电池（伏特电池），在本质上是一样的。

但是原电池是一个将化学能直接转化为电能的装置；

而金属的电化学腐蚀则是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反应释放出的化学能全部以热的形式放出，不能对外界做有用功。

这种引起金属腐蚀的短路原电池，就叫做腐蚀原电池。

如同铜锌原电池，一个腐蚀原电池也包含有阳极反应、阴极反应、电子流动、离子传递等4个成串联关系的基本过程。

在这里，金属失去电子而成为金属正离子的反应是氧化反应，也称为阳极反应。

介质中氧化剂（例如H）获得电子而转变为其还原态物质（例如H）是还原反应，也称为阴极反应。

氧化反应和还原反应是一对互为依存的共扼反应。

没有还原反应，氧化反应也就不能持续进行。

从这个意义上说，金属之所以发生腐蚀，是因为介质中存在着可以使它发生氧化的氧化剂。

②腐蚀原电池的次生过程

除上述4种基本过程外，腐蚀原电池的阳极反应产物和阴极反应的产物．在介质中迁移相遇时还可能反应生成难溶性的腐蚀产物，这便是腐蚀原电池的次生过程。

例如，铁在中性溶液中被腐蚀，在靠近阳极区的溶液中，Fe离子的浓度大为增加，而靠近阴极区的溶液中、由于溶解氧的还原将产生大量的OH离子。

当Fe与0H离子在溶液中相遇时，将发生如下反应

上面组成式中的系数m、n及p的数值随着介质条件的变化而改变。

　③腐蚀原电池的类型

金属表面上各处的物理和化学性质不均匀或者金属所接触的环境介质各部分的化学组成和物理状态不完全相同．将造成金属表面各处电化学性质的差异。

这种差异称为电化学不均匀性，它是形成腐蚀电池的基本原因。

仔细观察不难发现，无论是工农业生产的设备，或日常生活的设施和用具，在许多情况下都可能形成腐蚀原电池。

按照组成腐蚀原电池的电极之大小腐蚀原电池可以分为宏观腐蚀原电池和微观腐蚀原电池两大类。

宏观腐蚀原电池是肉眼可见的，它主要有3种类型：

a.异种金属接触所构成的电偶电池；

b.金属处于浓度不同的介质中所形成的浓差电池；

c.金属处于温度不同的介质中所形成的温差电池。

微观腐蚀原电池是肉眼不可分辨的。

它是由于金属表面的微观电化学不均匀性所产生的，按其形成的具体原因，这种不均匀性可以分为4种类型：

a.化学成分的不均匀性；

b.微观组织的不均匀性；

c.物理状态的不均匀性；

d.表面膜的不完整性。

2.1.2电极电位

如同化学原电池一样，腐蚀原电池之所以会产生腐蚀电流，是因为构成