材料腐蚀与防护第一讲课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,材料腐蚀与防护,王,鹏,1,材料腐蚀与防护王鹏1,什么是“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。,无机,非金属,材料,有机,高分子,材料,金属,材料,复,合,材,料,四大材料：？。,2,什么是“材料？材料是人类用来制造各种产品的物质，金属复合材料,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,3,什么是腐蚀?1.材料由于环境作用引起的破化或变质2.使人,4,4,什么是防护？,防备和保护,5,什么是防护？防备和保护5,电子版的教材，,公共邮箱：,f,密码：,clfsyfh,中转站文件,6,电子版的教材，公共邮箱：f密码：clfsyfh中转站,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 析氢腐蚀与耗氧腐蚀,第五章 金属的钝化,第六章 局部腐蚀,第七章 应力作用下的腐蚀,第八章 金属在自然环境中的腐蚀,第九章 高温腐蚀,第十章 金属材料耐腐蚀性,第十一章 腐蚀控制方法及其选择,7,目录第一章 绪论7,不识庐山真面目，,只缘身在此山中,8,不识庐山真面目，只缘身在此山中8,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,9,第一章 绪论1.引言9,成分,/,结构,合成与加工工艺,效能,材料性能,材料的四要素,1,、引言,材料科学,10,成分/结构合成与加工工艺效能材料性能材料的四要素1、引言材料,材料合成 加工 使用效能,材料成分 结构 性能,11,材料合成 加工 使用效能 材料成分 ,腐蚀与防护工程技术：,面向材料的使用 或服役过程,(,效能,),（属于售后服务范畴）,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）,12,腐蚀与防护工程技术：12,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,电化学,力学,表面科学,13,腐蚀学科：材料科学的分支13,材料,使用,过程,力学要求：强度韧性,功能要求：热电磁声光,环境适应性是否耐腐蚀？,失效：失去其应有的性能或作用,14,材料力学要求：强度韧性 失效：失去其应有的性能或作用14,材料失效的基本形式,断裂：强度,-,力学破坏,-,瞬间破坏,磨损：表面,-,力学,-,摩擦损坏,-,缓慢,腐蚀：表面,-,化学,-,力学损坏,-,不可再生,15,材料失效的基本形式断裂：强度-力学破坏-瞬间破坏15,16,16,2,、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,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,花岗岩风蚀,水泥剥离脱落,材料,+,化学,+,力学,腐蚀,17,2、腐蚀的定义腐蚀(corrosion)源于拉丁文“corr,18,18,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。,19,广义的腐蚀：19,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,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。,20,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,腐蚀的特点,（,1,）自发性,21,腐蚀的特点（1）自发性21,（,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（,O,2,、,H,+,）,22,（2）普遍性22,（,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,生锈：容易观察,应力腐蚀断裂：表面光亮如新内部满布裂纹,23,（3）隐蔽性23,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,3.,腐蚀与防护研究的意义,24,腐蚀造成的危害材料腐蚀给国民经济带来巨大损失3.腐蚀与防护,（,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,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,25,（1）钢铁工业大量的钢铁腐蚀掉25,（,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,!,26,（2）交通运输：带来极大的事故隐患!26,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。,27,海洋环境中：海水腐蚀介质、27,（,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。,28,（3）能源电力：28,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,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,29,电力：高温、高压、高流速、高转速锅炉、29,煤矿：井下潮湿，水质变化大,氧气充分，多含,SO,2,、,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,30,煤矿：井下潮湿，水质变化大30,石油天然气开采、集束和输运：,油气田：,O,2,、,CO,2,、,H,2,S,、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,31,石油天然气开采、集束和输运：31,（,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；,32,（4）化工工业（石化、造纸等）32,（,5,）机械电子,33,（5）机械电子33,（,6,）民生：自来水管的锈蚀；,（,7,）环境污染,34,（6）民生：自来水管的锈蚀；34,腐蚀造成的经济损失,35,腐蚀造成的经济损失35,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,。,36,腐蚀造成的经济损失美国1998年总腐蚀损失为2757亿美元，,腐蚀防护的重要性,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,。,（,1,）经济效益；,（,2,）社会效益；,（,3,）促进新技术、,新工艺的发展,37,腐蚀防护的重要性通过普及（1）经济效益；37,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；,38,I+II=IIII是速度，II是力量，38,方法：方向和手段,39,方法：方向和手段39,4,、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,1881,卡杨捷尔 金属在酸中的溶解动力学,1913,镍、铬不锈钢开始获得实际应用,1920-,伊文思腐蚀金属极化图（定量化）,瓦格纳 混合电位理论（动力学）,布拜 电位,-pH,图（热力学）,尤里格、方坦纳、阿基莫夫、费鲁姆金,40,4、腐蚀科学的发展历史1748 罗蒙诺索夫 金属的氧化40,自然环境中的腐蚀,工业环境中的腐蚀,5,、金属腐蚀分类,按,材,料,所,在,环,境,大气腐蚀,土壤腐蚀,淡水和海水腐蚀,微生物腐蚀,酸、碱、盐溶液中的腐蚀,工业水中的腐蚀,熔盐中的腐蚀,石油天然气的腐蚀,液态金属的腐蚀,宇航环境,核工业环境,41,自然环境中的腐蚀5、金属腐蚀分类按 大气腐蚀 酸、碱、盐,全面腐蚀,均匀腐蚀,不均匀腐蚀,局部腐蚀,点蚀（孔蚀）,缝隙腐蚀及丝状腐蚀,电偶腐蚀（接触腐蚀）,晶间腐蚀,选择性腐蚀,按,材,料,腐,蚀,形,态,42,全面腐蚀按42,化学腐蚀：高温氧化,电化学腐蚀,物理溶解腐蚀：,Fe,在液体钠中的腐蚀,按,腐,蚀,反,应,机,理,电化学作用,电化学,+,机械作用,电化学,+,生物作用,43,化学腐蚀：高温氧化按电化学作用43,各种腐蚀所占比例,44,各种腐蚀所占比例44,6,、腐蚀防护的基本途径,正确选材与合理设计,提高材料本身的抗蚀性：,材料的热力学稳定性,材料腐蚀动力学,改变环境：,介质温度与流速，介质中,O,2,、,SO,2,含量，,改变溶液,pH,值，改变应力状态，加入缓蚀剂等,将材料与腐蚀介质隔开：,采用涂镀层和表面改性,采用衬里、防锈油、防锈纸等,45,6、腐蚀防护的基本途径正确选材与合理设计,提高材料本身的抗蚀,电化学保护：,阴极极化降低氧化反应速度,阳极钝化防腐,腐蚀与防护的管理与教育,与其不受教育，,不如不生，,因为无知,是一切不幸的根源。,46,电化学保护：与其不受教育，46,D,腐蚀防护的基本途径图示,47,D腐蚀防护的基本途径图示47,7,、金属腐蚀学的主要内容,腐蚀原理：,金属腐蚀电化学理论基础,化学腐蚀理论基础高温腐蚀,腐蚀主要类型：,全面腐蚀和局部腐蚀,应力作用下的腐蚀,自然环境中的腐蚀,工业环境中的腐蚀,高温环境下的腐蚀,材料的耐蚀性能,腐蚀防护的原理,48,7、金属腐蚀学的主要内容腐蚀原理：48,课后作业：,腐蚀科学的发展史中的,重大事件,，,按时间顺序,，做比较详细的介绍。,要求：,（,1,）自己查资料，搞清楚每个重大事件，,什么人，什么时间，做了什么事；为什么？,（,2,）矿大稿纸或者,A4,白纸，认真手写；,（,3,）写上自己的查阅学习体会；,（,4,）下个周二（,3.1,）上课时交作业。,49,课后作业：腐蚀科学的发展史中的重大事件，49,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量,Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be,写在最后,50,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写,感谢聆听,不足之处请大家批评指导,Please Criticize And Guide The Shortcomings,结束语,讲师：,XXXXXX,XX,年,XX,月,XX,日,51,感谢聆听结束语讲师：XXXXXX 51,