《金属的腐蚀与防护》课件

金属的腐蚀与防护本课程介绍金属腐蚀机理及防护技术。了解腐蚀类型、影响因素及防护措施。结合实例讲解防腐应用与发展趋势。腐蚀概述2.5万亿全球损失每年腐蚀造成经济损失4%GDP占比中国腐蚀损失比例65%可预防通过防护措施可避免腐蚀的历史与现实意义1古代青铜器腐蚀2工业革命机械设备腐蚀3现代桥梁腐蚀断裂4未来挑战新材料防腐腐蚀影响的行业分布石油化工管道设备腐蚀船舶海水腐蚀交通桥梁腐蚀建筑钢筋腐蚀军工装备腐蚀腐蚀的经济损失国家腐蚀防护政策与标准GB/T19249-2003腐蚀术语ISO8044国际标准防腐蚀产业政策鼓励创新行业规范质量控制引发腐蚀的主要环境因素温度腐蚀速率翻倍湿度超65%加速含氧量氧化反应化学介质酸碱盐影响常见腐蚀类型概览腐蚀分均匀与局部类型电化学与化学腐蚀机理不同均匀腐蚀表面均匀减薄整体表面同步损失生锈过程从表面向内渗透典型实例裸露钢结构局部腐蚀——点蚀特征小面积深度损伤表面形成针孔状坑洞危害性极大典型案例不锈钢容器穿孔铝合金表面坑洼局部腐蚀——缝隙腐蚀发生部位螺栓连接处易发区域金属搭接处预防措施密封填充缝隙局部腐蚀——晶间腐蚀腐蚀特征沿晶界发展焊缝区热影响区最易发生检测方法显微观察局部腐蚀——应力腐蚀裂纹应力存在残余或外加腐蚀介质特定环境裂纹形成垂直于应力突发断裂无预警破坏电偶腐蚀（异种金属腐蚀）腐蚀电池形成两种金属接触电势差活泼金属作阳极电子转移阳极金属溶解腐蚀加速局部损耗严重腐蚀的电化学基础阳极反应M→M^n++ne^-金属失去电子阴极反应O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-氧还原反应电子流动形成回路腐蚀微观机理阳极区金属溶解Fe→Fe²⁺+2e⁻电子转移至阴极通过金属内部导电阴极区还原反应O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻氢氧化物形成Fe²⁺+2OH⁻→Fe(OH)₂环境因素对腐蚀影响——水分临界湿度空气湿度＞65%显著加速腐蚀电解质作用水分提供电解质环境雨水影响酸雨加剧腐蚀干湿循环比持续湿润更危害环境因素对腐蚀影响——温度温度°C腐蚀速率pH与腐蚀速率酸性环境氢离子加速腐蚀中性环境腐蚀速率适中碱性环境钝化膜保护氧气、盐分影响含氧量溶解氧促进腐蚀氧浓差电池盐分含量氯离子破坏钝化膜海水腐蚀最严重盐雾试验评估耐蚀性金属材料本身特性铬含量＞12%形成钝化膜纯度杂质增加腐蚀倾向晶粒结构影响抗蚀能力合金元素Mo、Ti提高耐蚀性腐蚀产物与腐蚀形貌不同金属产生特征性腐蚀产物腐蚀形貌可辅助判断腐蚀类型腐蚀速率测定失重法精确称重计算电化学法极化曲线测试厚度测量超声波测厚数据处理mm/a单位换算腐蚀的危害与后果设备失效提前报废功能丧失爆炸事故压力容器破裂管道泄漏环境污染有害物质释放水源污染经济损失维修成本停产损失腐蚀的正面作用化学蚀刻电子元件图形制作牺牲阳极保护重要设备电池原理电化学反应产生电能防腐蚀的基本原则隔绝介质涂层阻隔材料改性合金化提高耐蚀性电化学保护阴极保护结构设计避免积水区域材料选择与改性材料类型耐蚀性能适用环境不锈钢优良大气、淡水铝合金良好中性环境镍基合金极佳强酸强碱钛合金极佳海水、氯化物金属防护涂层环氧涂料化工设备防护聚氨酯涂料户外耐候氟碳涂料超长寿命金属镀层防护热镀锌钢结构最常用电镀镍铬装饰兼防护热浸铝高温抗氧化阴极保护原理牺牲阳极法利用活泼金属锌块保护船体简单无需电源外加电流法直流电源供电惰性阳极可调节保护电流使金属电位降至免蚀区阴极保护行业应用大型钢结构常采用阴极保护与涂层结合使用防护效果最佳阳极保护与其应用原理使金属处于钝化区应用环境硫酸、磷酸介质控制方式精确控制电位典型设备酸储罐、酸洗设备腐蚀抑制剂吸附型抑制剂吸附于金属表面形成保护膜氧化性抑制剂促进表面钝化沉淀型抑制剂形成难溶保护膜环境改善型去除有害成分结构设计防腐避免积水合理排水设计倾斜表面减少缝隙连续焊接密封处理降低应力应力消除处理合理支撑材料兼容避免电偶腐蚀绝缘连接环境控制与改善通风除湿降低湿度污染物去除过滤有害气体pH调节中和酸碱温度控制降低反应速率防腐蚀新材料稀土耐蚀钢微量添加提高耐蚀性超疏水涂层水滴不附着石墨烯涂料极强阻隔性久经考验的工业案例长江大桥多层涂装体系70年寿命设计定期维护"蓝鲸一号"平台牺牲阳极保护特种涂层防腐合金综合防腐体系实例腐蚀检测与监测方法——宏观观察目视检查观察腐蚀迹象敲击法判断结构完整性摄影记录记录腐蚀状态尺寸测量检测厚度变化腐蚀检测与监测——失重法样品准备标准尺寸、表面处理环境暴露固定时间周期样品清洗去除腐蚀产物精确称重计算腐蚀速率电化学检测技术极化曲线法测定腐蚀电流确定腐蚀速率交流阻抗法表征界面性质评价防护效果精确快速测定非破坏检测（NDT）无需损坏设备即可检测腐蚀用于管道、储罐等关键设备持续在线监测技术智能传感器实时监测腐蚀速率无线传输远程数据采集云平台分析大数据处理预警系统异常自动报警腐蚀管理与信息化战略管理长期防腐规划2全生命周期设计到报废数据库管理检测记录存储风险评估腐蚀风险分析未来防腐蚀发展趋势自修复材料损伤自动修复绿色防腐无毒环保抑制剂3D打印应用定制防腐结构纳米防腐纳米复合材料腐蚀与可持续发展节能降耗减少能源消耗材料循环延长使用寿命减少污染避免泄漏事故资源节约减少原材料使用重大腐蚀失效案例分析福特汽车桥应力腐蚀断裂设计缺陷死亡事故核电厂冷却水管应力腐蚀破裂材料选择错误放射性泄漏腐蚀威胁公共安全成功防护实例分享鸟巢防腐特种涂装系统南海油田阴极保护系统高铁轨道复合防腐设计课堂实验：铁钉腐蚀对比样品准备清洁铁钉