金属腐蚀与防护教学大纲-lhy.doc

课 程 简 介1金属腐蚀理论及腐蚀控制是材料科学与工程专业腐蚀与防护专业方向的主要专业课，通过这门课程的学习，使学生懂得金属腐蚀的本性，机理和影响因素；学会分析金属设备腐蚀破坏的原因；在学好金属腐蚀理论基础上，讲授腐蚀控制的各种方法，特别要使学生懂得几种防护技术的原理和应用，主要防护手段和措施。为学生日后从事材料腐蚀与防护的工程设计、检测、试验研究打下坚实的理论基础。2通过该课程的学习，使学生熟练掌握物理化学、电化学基本原理在腐蚀这一实际问题研究中的运用，从而深入体会理论和实践相结合在科学研究中的重要性。3本课程的重点是金属电解质溶液体系电化学腐蚀的原理，要使学生很好地掌握“腐蚀电池”、“混合电位理论”等基本概念，并将这些基本概念贯穿于整个教学过程中，使学生不断加深理解。4腐蚀科学实践性很强，本课程的教学要和实验、实习很好地结合，教师也要注意对工厂实际情况的了解，腐蚀数据和事例的积累。在讲授防护技术时，可安排学生阅读专业杂志上发表的应用事例报告，然后组织课堂交流和讨论。5本课程总学时32，全部为理论教学。实验课学时并入腐蚀试验与检测课程。第一篇 金属腐蚀原理 （共20学时）1 绪论（1学时）腐蚀的定义，腐蚀的危害，腐蚀的分类，均匀腐蚀速度的表示方法（重量指标和深度指标）。2 腐蚀电池（2学时）21腐蚀电池的工作过程腐蚀电池的定义和特点，腐蚀电池的工作环节，腐蚀过程的产物，腐蚀电流（腐蚀速度的电流指标）。22腐蚀电池形成的原因和腐蚀电池种类23腐蚀电池的极化原电池的极化，极化曲线。3 电化学腐蚀的倾向（腐蚀热力学问题）（2学时）31电极电位电极反应，电极电位，平衡电位，非平衡电位。32电化学腐蚀倾向的判断自由焓准则，电位比较准则，电位pH平衡图4 电化学腐蚀的速度（腐蚀动力学问题）（4学时）41单一电极反应的速度过电位和电极反应速度，电极反应的速度控制步骤，活化极化和塔菲尔方程式，浓度极化，活化极化和浓度极化共同存在时的阴极极化曲线。42均相腐蚀电极的极化（混合电位理论）腐蚀电池和腐蚀电流密度，腐蚀电极的极化，真实极化曲线和实测极化曲线，活化极化腐蚀体系的动力学方程式，阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐蚀体系的动力学方程式，差数效应和阴极保护效应。43复相电极和腐蚀电池复相电极的电位和电流的关系，电偶腐蚀电池，氧浓差电池，腐蚀微电池。5 析氢腐蚀和吸氧腐蚀（2学时）51 析氢腐蚀发生析氢腐蚀的体系（电位比较准则的应用），析氢腐蚀的特点（以铁在非氧化性酸中的腐蚀为例），析氢腐蚀的阴极过程和阳极过程，控制类型和影响因素。52 吸氧腐蚀发生吸氧腐蚀的体系，吸氧腐蚀的阴极过程，吸氧腐蚀的类型，氧扩散控制吸氧腐蚀的特征，吸氧腐蚀的影响因素。6 金属的钝化（2学时）61 钝化现象钝化现象的实验规律，电化学钝化，钝化的定义62钝化体系的极化曲线阳极钝化体系的阳极极化曲线，几个电位区间的意义，钝化体系的几种类型，实现自钝化的途径。63金属钝化的理论研究钝化的方法，成相膜理论，吸附膜理论，佛莱得电位与二次钝化，钝化膜的破坏。7 金属的高温氧化（2学时）71高温氧化倾向的判断72金属表面上的膜73高温氧化理论简介8 局部腐蚀（4学时）81概述局部腐蚀的定义，主要类型，危害性，发生局部腐蚀的电化学条件。82电偶腐蚀构成电偶对的几种情况，电偶腐蚀影响因素，电偶序。83晶间腐蚀发生晶间腐蚀的电化学条件，不锈钢的晶间腐蚀，不锈钢晶间腐蚀理论，提高不锈钢晶间腐蚀性能的冶金方法。其他合金的晶间腐蚀。84选择性腐蚀黄铜脱锌，灰铸铁石墨化。85孔蚀和缝隙腐蚀孔蚀特点和影响因素，缝隙腐蚀特点和影响因素，闭塞腐蚀电池模型，孔蚀和缝隙腐蚀的比较。86应力腐蚀应力腐蚀破裂的特征，环境因素。应力因素，冶金因素，应力腐蚀破裂理论，腐蚀疲劳。87磨损腐蚀磨损腐蚀的影响因素，两种重要形式：湍流腐蚀和空炮腐蚀。第二篇 腐蚀控制（14学时）9 腐蚀控制的基本概念（1学时）腐蚀控制的要求，途径，环节。10 防腐蚀设计（2学时）101耐蚀材料选择选材的依据，耐蚀材料评价，主要的金属材料简介，主要的非金属材料简介 102结构设计腐蚀控制对结构设计的一般要求，防腐蚀结构设计的若干细则,改革结构设计解决腐蚀问题的实例。103应力影响和强度设计应力对腐蚀的影响，消除残余应力影响的措施11 加工建造和操作运行中的腐蚀控制（1学时）111加工建造焊接对腐蚀的影响和对策，机加工，安装、检修和贮运。112工艺操作一般原则，从工艺路线解决腐蚀问题的实例。113维护管理维护管理要求，设备腐蚀事故分析。12 防护方法（6学时）121电化学保护保护原理及保护参数，电化学保护中的辅助电极系统，直流电源和控制方式，牺牲阳极法阴极保护，阴极保护和阳极保护的比较，电化学保护应用实例（课堂讨论）。122控制环境方法除去环境中的腐蚀性物质，缓蚀剂。123覆盖层保护概述，金属覆盖层，非金属覆盖层，化学转化膜，金属表面清净处理。13 金属在某些环境中的腐蚀与防护（4学时）131大气腐蚀与防锈大气的腐蚀性，大气腐蚀的特点，大气腐蚀的影响因素，防锈。132 土壤腐蚀与埋地金属管道保护土壤腐蚀的特点，土壤腐蚀的几种常见形式，埋地钢铁管道的保护。133海水腐蚀与海洋设施的防护海水腐蚀，船舶和海洋设施的保护。134高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀，高温气体腐蚀的防护。135循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术循环冷却水，循环冷却水的腐蚀，循环冷却水的结垢，水质稳定技术。136工业建筑物和构筑物的腐蚀与防护（自学）建筑材料的腐蚀，建筑和构筑物的防护。课程教学实施细则一、本课程是在学生学过物理化学、金属学以后进行的，教学中要注意与先行课程的联系，并注意为后面的专业课打好基础。教学内容和基本要求1 绪论了解金属腐蚀与防护的重要性、了解金属腐蚀的危害、分类、掌握均匀腐蚀速度的表示方法。2 腐蚀电池了解腐蚀电池的定义和特点，腐蚀电池的工作环节，腐蚀过程的产物，腐蚀电流的计算，腐蚀电池形成的原因和腐蚀电池的种类。3 电化学腐蚀倾向的判断掌握电极电位的概念、电极电位的表示方法。了解相间电位差形成的原因。掌握平衡电位的表示方法，了解非平衡电极电位的概念。掌握腐蚀倾向的判断方法。了解电位PH图在腐蚀中的应用和局限性。4 电化学腐蚀的速度了解电极极化的基本概念、极化的基本原因和类型。掌握电化学极化的基本理论、稳态极化时外电流和极化电位的关系。了解浓度极化的概念。掌握共轭体系与腐蚀电位的概念，掌握活化极化控制的腐蚀体系的腐蚀速度与腐蚀电位的关系，塔菲尔方程式的应用。掌握极化曲线的概念和测量方法及其在腐蚀机理研究中的重要性，了解测定腐蚀速度的电化学方法。5 析氢腐蚀和吸氧腐蚀掌握腐蚀过程的两种基本阴极过程氢去极化和氧去极化过程（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的特征、一般规律以及影响因素。6 金属的钝化了解钝化的概念，钝化体系的极化曲线，钝化理论：成相膜理论和吸附理论。7 金属的高温氧化了解高温氧化倾向的判断和高温氧化理论。8 局部腐蚀了解各种局部腐蚀的基本特征、腐蚀机理、影响因素及其危害。掌握闭塞电池理论和贫化理论的概念。9 腐蚀控制的基本概念了解腐蚀控制的要求，途径，环节。10 防腐蚀设计了解选材的依据和耐蚀材料的评价，等腐蚀图和选材图的应用。了解主要金属材料的性能，主要的非金属材料性能（自学）。了解腐蚀控制对结构设计的一般要求，防腐蚀结构设计的若干细则。了解应力对腐蚀的影响和消除残余应力影响的措施。11 加工建造和操作运行中的腐蚀控制了解焊接对腐蚀的影响和对策。工艺操作的一般原则和维护管理要求。12 防护方法掌握电化学保护原理及保护参数，阴极保护和阳极保护的比较，利用电化学保护应用实例进行课堂讨论。掌握控制环境方法和缓蚀剂技术。了解覆盖层保护的种类和应用。了解金属覆盖层和化学转化膜的施工方法，非金属覆盖层（自学），了解金属表面清净处理方法。13 金属在某些环境中的腐蚀与防护了解大气腐蚀的特点，大气腐蚀的影响因素和主要的防锈措施。了解土壤腐蚀的特点，土壤腐蚀的几种常见形式，埋地钢铁管道的保护方法。了解海水腐蚀，船舶和海洋设施的保护。134高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀，高温气体腐蚀的防护。135循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术循环冷却水，循环冷却水的腐蚀，循环冷却水的结垢，水质稳定技术。二、教学安排及方式教学以课内讲授为主，讲授32学时。课程主要内容讲课学时作业量绪论1每4学时1次作业，每次作业24题。腐蚀电池2电化学腐蚀倾向2电化学腐蚀的速度2析氢腐蚀和吸氧腐蚀2金属的钝化2金属的高温氧化2局部腐蚀4腐蚀控制的基本概念2防腐蚀设计2加工建造和操作运行中的腐蚀控制1防护方法（其中课堂讨论24学时）6金属在某些环境