材料腐蚀与防护第一讲

材料腐蚀与防护,王鹏wt802015250949067,什么是“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。,四大材料：？。,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,什么是防护？,防备和保护,电子版的教材，公共邮箱：forstudentdownload密码：clfsyfh中转站文件,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,不识庐山真面目，只缘身在此山中,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,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,材料合成加工使用效能,材料成分结构性能,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）,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,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,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,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,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。,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。,腐蚀的特点,（1）自发性,（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（O2、H+）,（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,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,（1）钢铁工业大量的钢铁腐蚀掉每年腐蚀：大约1020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,（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!,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。,（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。,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,煤矿：井下潮湿，水质变化大氧气充分，多含SO2、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,石油天然气开采、集束和输运：油气田：O2、CO2、H2S、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,（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；,（5）机械电子,（6）民生：自来水管的锈蚀；（7）环境污染,腐蚀造成的经济损失,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。,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1540。,（1）经济效益；（2）社会效益；（3）促进新技术、新工艺的发展,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；,方法：方向和手段,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,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,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,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,各种腐蚀所占比例,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O2、SO2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,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。,D,腐蚀防护的基本途径图示,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,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