腐蚀与防腐 第1讲 绪论

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,*,金属结构的腐蚀与防护,单 位：,中国石油大学,教 师：赵卫民,2008,年,11,月,教学课件,第一章 绪论,目的是获得三方面的认识：,什么是金属腐蚀？,（相关概念）,为什么要学？,（学习的意义）,学什么？,（学习内容）,材料失效的基本形式,腐蚀的定义,腐蚀的定义,1,、定义,金属的腐蚀：,金属与腐蚀介质相互接触,腐蚀发生的对象和条件,由于,化学或电化学原因,机理,使,材料遭受破坏或性能恶化,的,过程,。,结果,耐蚀性,指材料抵抗环境介质腐蚀,的能力,腐蚀性,指环境介质腐蚀材料的强,弱程度,2,腐蚀的特点,（,1,）自发性,腐蚀的特点,（,2,）普遍性,腐蚀的特点,（,3,）隐蔽性,3,金属腐蚀分类,金属腐蚀的分类,按照破坏形式分为,均匀腐蚀,和,局部腐蚀,。,均匀腐蚀（全面腐蚀）：腐蚀分布在整个金属。,均匀腐蚀速度的表示方法,失重腐蚀速度,V,-,单位：,gm,2,h,年腐蚀深度,V,p,单位：,mm/y,V,-,与,V,p,之间的换算,局部腐蚀：,腐蚀主要集中于金属表面某一区域。危害性大。,管道焊接接头的腐蚀,局部腐蚀速度一般比均匀腐蚀速度大几百倍，因此引起人们广泛的注意和研究。,局部腐蚀的类型很多，,但首当其冲的是,应力腐蚀,。还有小孔腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、选择性腐蚀、氢脆腐蚀、缝隙腐蚀、沉积腐蚀、湍流腐蚀、细菌腐蚀等。这些都是化工设备中破坏力非常大的因素。,金属腐蚀分类,化学腐蚀,：金属表面与,非电解质溶液,直接发生纯化学作用而引起的破坏。,电化学腐蚀,：金属表面与,离子导电的介质,因发生电化学作用而发生的破坏。最普遍、最常见。,两者区别,：化学腐蚀中的氧化与还原密不可分；电化学腐蚀中氧化和还原在不同的部位进行；化学反应过程中没有电流产生，电化学反应中有电流产生。,发生的普遍性,：自然界中单纯化学腐蚀的例子很少。,如：,Al,在,CCl,4,、,三氯甲烷或乙醇中；,Mg,、,Ti,在甲醇中，,Na,在,HCl,气体中等。介质中含有少量水分会转为电化学腐蚀。,电化学腐蚀最普遍。电化学作用既可单独造成金属腐蚀，也可和机械作用（应力、磨损等）、生物作用共同导致金属腐蚀。,金属腐蚀分类,各种腐蚀所占比例,造成巨大的经济损失,造成金属资源和能源的浪费,造成设备的破坏事故,阻碍新技术的发展,二、防腐蚀研究的重要性,危害巨大,经济损失包括直接损失和间接损失,1,、巨大的经济损失,直接损失,：指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。,管径,mm,每年更换,km,管子价值,万元,总价值万元,159,1.27,23,29.21,670,219,4.9,31,151.9,273,5.6,38,212.8,325,6,46,276,东辛采油厂腐蚀现状,1,、巨大的经济损失,直接损失,间接损失,：,指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产；,1975,年美国芝加哥一个大的炼油厂一根,15cm,的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停车,6,周，这次腐蚀事故总维修费,50,万美元，停车造成的税收损失高达,500,万美元。,1,、巨大的经济损失,直接损失,间接损失,：,指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产；,跑、冒、滴、漏造成物料流失；,腐蚀使产品污染，质量下降，设备效率降低，能耗增加；,在计算壁厚时需增加腐蚀裕度，造成钢材浪费等。,美国：,1949,年,55,亿美元,1960,1969,年,150,200,亿美元,1975,年,700,亿美元,1982,年,1269,亿美元,1995,年,3000,亿美元,英国：,1969,年,13.65,亿英镑（,27.3,亿美元）,工业发达国家每年因金属腐蚀而引起的直接经济损失约占全年国民经济总产值的,2,4%,。,1995,年美国的统计数字为全年腐蚀损失,3000,亿,美元，美国全国腐蚀工程师协会（,NACE,）,主席,Holtsbaum,称人均损失,1100,美元；,我国,1988,年腐蚀直接损失约为,300,600,亿元，,1995,年的腐蚀损失为,1500,亿元,，,1999,年,2800,亿（石油、石化,400,多亿）；,2002,年约为,4000,亿,（石油、石化近,700,亿），每天接近,11,亿，人均约,300,元,。这是由于工业发展，造成环境污染，大气中酸性氧化物的含量增多，时常出现酸雨，对金属的破坏性更强。,据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，约为,6,倍。这其中还不包括由于停工停产，火灾、爆炸等造成的间接损失。,2,、环境、安全的危害,（,1,）对环境的影响,设备和管道因腐蚀而泄漏，使有毒有害物料进入大气、土壤和水源，既污染了环境又浪费生产原料。,2,、环境、安全的危害,（,1,）对环境的影响,有毒有害物料泄漏污染环境,为了减轻腐蚀，保护设备，使用某些涂料和缓蚀剂（如水处理中的铬酸盐、聚磷酸盐）对环境都有害。,2,、环境、安全的危害,（,2,）安全,当腐蚀导致失火、爆炸、桥梁坍塌、飞机坠毁、核反应堆泄漏等重大事故，其后果更是灾难性的。,1967,年,12,月，位于美国西佛吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄桥因,SCC,和腐蚀疲劳而突然断裂，死亡,46,人。,1985,年,8,月,12,日，日本一架波音,747,客机由于发生,SCC,而坠毁，一次死亡,500,多人。,英国某石化公司环己烷氧化装置的旁通管发生硝酸盐应力腐蚀破裂，引起环己烷蒸汽管爆炸，死,28,人，损失达,1,亿美元。,1979,年，我国某市液化石油气罐爆炸起火，死伤几十人。,3,、阻碍新技术的发展,一项新技术、新产品的产生过程，往往会遇到需要克服的腐蚀问题，只有解决了这些问题，新技术、新产品、新工业才得以发展。,不锈钢的发明和应用大大促进了硝酸和合成氨工业的发展。,美国阿波罗空间计划中，氧化剂,N,2,O,4,的储罐使用高强度钛合金制造，这是通过,SCC,试验选出的。但在运行前的模拟试压（压力为规定值的,1.5,倍）中很快发生破裂，原因是试验中使用的,N,2,O,4,是不纯的，含有,NO,，,而模拟实际使用的,N,2,O,4,纯度高，不含,NO,。,经分析研究加入,0.6%NO,之后才得以解决,。,美国著名腐蚀学专家方坦纳认为，如果找不到这个解决办法，登月计划会推迟若干年。,美国用,30,年时间研究熔盐原子能反应堆（,1947,1976,），但由于裂变产物对材料的腐蚀难以解决而放弃。,4,、促进自然资源的消耗,地球上金属矿的贮量有限，腐蚀使金属变成了无用的、无法回收的散碎的氧化物等。,例如，,每年花费大量资源和能源生产的钢铁，有,40%,左右,被腐蚀，而腐蚀后完全变成铁锈不能再利用的约为,10%,。按此计算，,我国每年腐蚀掉的不能回收利用的钢铁达,1000,多万吨，大致相当于宝山钢铁厂一年的产量,。,腐蚀经济学,防腐工作日益受到世界各国的重视,英国政府采取了一系列措施,1972,年,4,月在曼彻斯特理工学院成立了腐蚀与防护中心，,1973,年建立了英国腐蚀科学与技术学会，,1995,年又成立了国家腐蚀服务部。,我国腐蚀与防护技术水平与世界先进水平相比尚有一定的差距，但也日益受到重视。很多科研院所和高校都设有相应的研究机构，如中科院“金属腐蚀与防护国家重点实验室（沈阳金属所）”，中国石油天然气集团公司石油管材研究所（西安）的“腐蚀实验室”。各石油设计院都有从事腐蚀与防护方面的研究。,三、课程内容及学习任务,Corrosion Science,（腐蚀科学）,金属腐蚀原理,*腐蚀科学家,Corrosion Engineering,（腐蚀工程学）,腐蚀控制,*腐蚀工程师,课程内容：,腐蚀电化学理论（,10,学时）,了解和控制油田腐蚀（,6,学时）,金属的应力腐蚀破裂（,10,学时）,绪论（,2,学时）,实验（,4,学时）,参考书,金属结构的腐蚀与防护 吴开源等编著,金属腐蚀理论及应用 魏宝明主编,金属腐蚀学 朱日彰等编写,腐蚀电化学原理 曹楚南编著,腐蚀工程,M.G.,方坦纳,N.D.,格林著,左景伊译,国内主要专业杂志,中国腐蚀与防护学报,腐蚀与防护,腐蚀科学与防护技术,材料保护,表面技术,全面腐蚀控制,四川化工与腐蚀控制,国外主要专业杂志,Corrosion,Material Performance,Corrosion Science,British Corrosion Journal,谢谢大家！,