防腐教案1.doc

绪 论目的 掌握腐蚀的定义，腐蚀与防护的重要性及其研究的内容和任务，并了解腐蚀的本质及其类型。内容 一 、腐蚀的定义 腐蚀与防护科学是本世纪三十年代发展的一门综合性技术科学。 在化工生产中，腐蚀损失是项极为普遍布并十分严重的破坏因素。 人们最早是从腐蚀产物感性地认识腐蚀，这个术语起源于“corrdere”，本意是腐蚀、糜烂的意思，意即损坏、腐烂 （1）从导致设备或零件损坏的原因看，有三个方面即机械破裂，磨损和腐蚀，表面看似乎是纯粹的物变化，实际上大多数破坏形式中都有腐蚀产生 的作用，即就是后面说明的应力腐蚀破裂。 （2）这里所讲的腐蚀也是包括非金属材料。 腐蚀：就是指材料或材料的性质因与所处的环境发生反应而恶习化变质的现象 注：材料的腐蚀应明确指出材料和环境两者在内的一个体系，一定的材料只能适应一定的环境。二、 腐蚀与防护学科的内容和任务 腐蚀与防护是研究结构材料的腐蚀过程和腐蚀控制机理，采取措施延长结构材料使用寿命的一门学科。 主要任务：选用材料和采取防护措施 内容：着重于研究结构材料的腐蚀机理及其在各种条件下的防腐方法。三 、金属腐蚀过程的本质 从热力学观点看，绝大多数金属的腐蚀产物都是回复到它的自然状态一化合物状态。 可用下式概括腐蚀过程 金属材料腐蚀过程腐蚀产物能量 显而易见；金属铁和化合物的铁存在着能量的差异。金属铁具有更高的自由能。 能量高的差异是产生腐蚀反应的推动力。 能量差异大，腐蚀易，能量差异小，腐蚀难，当然也存在着不少例外的情况，因为腐蚀一般情况下仅是一种表面反应。 腐蚀的特点 （1）腐蚀造成破坏一般先从金属表面开始，然后伴随着腐蚀蚀过程的进一步扩展而向材料内部发展。（2）金属材料的表面状态对腐蚀过和的进行有显著影响。四、 腐蚀的分类 1、按腐蚀反应的机理分 （1）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破坏。 特点：氧化一还原反应进行特别迅速，电子的传递是直接的没有电流产生。 Exp.铝在无水酒精中的腐蚀 (2) 电化学腐蚀 指金属表面与电介质溶液因发生电化学作用而产生的破坏。 特点：反应过程中包括阳极反应和阴极反应，有电流流动。（电化学腐蚀是最普遍的府蚀） 2、按腐蚀的环境分类 可分大气腐蚀，土壤腐蚀，水的腐蚀，蒸气腐蚀，高温气体的腐蚀。3、 按照腐蚀的外观特证分 全面腐蚀：腐蚀发生在整个金属表面，可以是均匀的，也可以是不均匀的。 局部腐蚀：腐蚀主要集中在金属表面某一区域。 常见的局部腐蚀有以下几种形式 A、应力腐蚀破坏:在应力局部腐蚀中发现得最多,裂收特征呈数枝状.若裂纹之间与所受拉力的方向均呈垂直。 B、点蚀（小孔腐蚀）：破坏主要集中在某些活性点上。 C、品间腐蚀 D、 电倡腐蚀 E、 缝隙腐蚀等。 五、 腐蚀与防护的重要性 材料的腐败蚀遍及国民经济各个部分。据国外统计每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料材料，约相当于金属年产量的2030%，全世界每年因腐蚀而损耗的金属达亿吨以上，据些工业发达国家统计，每年加腐蚀造成的损失约占国民生产总值的34%。1997年，状美国为150亿美元。1974年日本92化美元。 因此，为了减轻因腐蚀而带来的损失，研究腐蚀发生的原因及其方法。对于国民经济的发展，有特别重要的意义。 第一章 电化学腐蚀的基本概念第一节 概述目的 学会正确书写金属的电化学反应式及了解其腐蚀实质内容 电化学腐蚀最常见，最普遍的腐蚀形式，它是金属在电解质溶液中的腐蚀，金属产生电化学腐蚀的基本条件是电介质溶液。 一、金属腐蚀的电化学反应式 金属腐蚀虽然是一个复杂的过程，但金属在电解质溶液中发生的电化学腐蚀也可以满足地看作一个氧化还原反应过程，也可用化学反应式表示。Exp. Fe + HCl = FeCl2 + H2 阳极反应：氧化反应即放出电子的反应。 阴极反应：还原反应即接受电子的反应。 阳极：Fe Fe2+ + 2e 阴极：2H+ + 2e H2因此，金属腐蚀是由至少一个阳极反应和一个阴极反应的电化学反应。Exp. 铁在酸中产腐蚀二、腐蚀电化学反应的实质 腐蚀电化学反应实质是发生在金属和溶液界面上的多相界而反应。从阳极传递电子到阴极，再由阴极进入电解质溶液。 电化学腐蚀中的阳极反应，总是金属被氧化成金属离子，并放出电子，电化学反应腐蚀过程中的阴极反应，总是由溶液中能够接受电子的物质移支从阳极流来的电子。 常见的去极剂分为三类 （1） 去极剂是氢离子，还原成氢气，这种反应又称为析氢反应。2H+ + 2e H2 （2）去极剂是溶解质在溶液中的氧在中性碱性条件下：O2 + 2H2O + 4e 4OH一在酸性条件下：O2 + e 2H2O （3）去极剂是金属高价离子。一般有二种情况 一是直接还原成金属，称为沉积反应。 Cu2+ + 2e Cu 一是还原成较低价态的金属离子。 Fe3+ + e Fe2+ 上述三类去极剂的共同点都是消耗电子。 注意：所有的腐蚀反应都是一个或几个阳极与一个或几个阴极反应的综合。Exp.铁在潮湿大气中的生锈阳极：阴极：O2 + 2H2O + 4e 4OH一Exp.铁在工业盐酸中的腐蚀阳极：2Fe Fe2+ + 4e阴极：2H+ +2e H2 Fe3+e Fe2+ 第二节 金属电化学腐蚀倾向的判断目的 掌握双电层结构和平衡电极电位的概述，了解腐蚀倾向的判断和电位pH图内容 一、 电极电位（一）、双电层结构与电极电位当金属浸入溶液中，在金属和溶液界面可能发生带电粒子的转移，电荷从一相通过界面进入另一相内。结果都会出现剩余电荷形成一边带正电，一边带负电荷双电层。原因是当将金属浸入含有自身离子的溶液中时，存在两种运动倾向a、 金属表面的离子有向溶液迁移的倾向b、 溶液中的金属离子有在金属表面沉积的倾向讨论：（1）当ab时，金属表面带负电，附近溶液带正电 (2) 当aPMO,则形成氧化膜 PO2PMO,则不能形成氧化膜注：任何金属的PMO是随温度上升而增高的。 2、 金属表面氧化膜是否有保护作用决定于膜的特性。 当金属膜具备下列条件时，才可以保护金属。 （1）、膜要完整并均匀地覆盖在金属的全部表面，这就要求所生成氧化物的体积大于它所消耗的金属的体积。 满足： 1VMO/VM1%时，加入铜 （3）有抗大气海水腐蚀二、铁碳合金在各种介质中的耐蚀性 介质的性质 铁碳合金一介质耐蚀机理 实例中性溶液 阴极反应受O2浓度控制 水的腐蚀、大气腐蚀碱性溶液稀碱（30%） 金属表面钝化 有保护作用热浓碱 应力腐蚀破裂 碱脆现象 酸性溶液非氧化性酸 阴极为析氢反应 盐酸中的析氢氧化性酸 阴极为酸根离子的还原 法拉第钝化曲线 盐溶液 中性溶液 氧浓度控制 吸氧腐蚀酸性溶液 析氢和吸氧腐蚀 腐蚀严重碱性溶液 可形成钝化膜 缓蚀作用氧化盐溶液 既可作去极剂又可作钝化剂 两种作用并存三、高硅铸铁高硅铸铁：含硅量达10%16%的合金铸铁耐蚀原因：在铸铁表面形成一层由SiO2组成的保护膜注：含硅量越高，耐蚀性增加，但机械性能下降耐蚀性：不耐高温盐酸、亚硫酸、氢氟酸、卤素、苛性碱等使用注意事项：不能用铁锤敲打，避免产生局部应力，不可以用用受压容器。 第二讲 不锈钢目的掌握不锈饮的分类，耐蚀特点。内容一、概述 不锈钢：不锈钢（大气），耐酸钢（酸） 性能： 共性：耐腐蚀（不锈性） 特性：耐热性（提高温氧化及具有高温强度） 耐低温（奥氏体钢） 无磁性（A） 耐磨性（M） 分类：（1）按化学成份不同划分： a、铬不锈钢 exp.Cr13,Cr17 b、铬镍不锈钢 exp.18-8型不锈钢（2）按金属的金相组织不同划分：马氏体（M），铁素化(F)，奥氏体(A)，奥铁（AF），沉淀硬化pH。二、不锈钢的耐蚀特点及局部腐蚀 注：不锈钢的耐蚀性是相对的（仅在一定的介质中） 碳钢腐蚀的原因：一是铁基体电位较负；二是钢中呈现多相组织 提高耐蚀性的两个途径：1、 提高铁基体的电极电位。A 、提高整体E（加入Ni） B 、表面钝化（加入Cr.）2 使得钢呈现单相组织（在加Cr的基础上加Ni） 不锈钢是在碳钢的基础上添加少量合金元素而成的 合金元素的加入量：稳定性台阶定律（泰曼定律）n/8定律 n/8定律：对大多数固溶体合金来说，在合金中加入电位较高的合金元