De第四章金屬在自然環(huán)境中的腐蝕ppt課件

1、Chapter 4Metal Corrosion in Entironments 金屬在自然環(huán)境中的腐蝕金屬在自然環(huán)境中的腐蝕Section 1 Atmospheric Corrosion 大氣腐蝕大氣腐蝕Section 2 Seawater Corrosion 海水腐蝕海水腐蝕Section 3 Soil Corrosion 土壤腐蝕土壤腐蝕Section 1Atmospheric Corrosion 大氣腐蝕大氣腐蝕1. The concept of atmospheric corrosion 大氣腐蝕的概念大氣腐蝕的概念v定義：金屬在常溫大氣中，由于空氣中的水定義：金屬在常溫大氣中，由于

2、空氣中的水和氧等的化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的腐蝕稱和氧等的化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為大氣腐蝕。為大氣腐蝕。v 大氣腐蝕的例子：鋼鐵在空氣中的生銹即屬大氣腐蝕的例子：鋼鐵在空氣中的生銹即屬于此類腐蝕。工廠的鋼梁、道路橋梁、火車于此類腐蝕。工廠的鋼梁、道路橋梁、火車鋼軌、各種機(jī)械設(shè)備、車輛、電工產(chǎn)品、石鋼軌、各種機(jī)械設(shè)備、車輛、電工產(chǎn)品、石油石化工業(yè)中的大部分消費(fèi)設(shè)備以及武器配油石化工業(yè)中的大部分消費(fèi)設(shè)備以及武器配備等金屬資料都是在大氣環(huán)境下運(yùn)用的會(huì)發(fā)備等金屬資料都是在大氣環(huán)境下運(yùn)用的會(huì)發(fā)生大氣腐蝕。生大氣腐蝕。2. Classification of Atmospheric Corrosio

3、n 大氣腐蝕分類大氣腐蝕分類v2.1 Some concepts related to atmospheric corrosion v 大氣腐蝕的相大氣腐蝕的相關(guān)概念關(guān)概念v2.1.1 Composition of atmosphere 大氣及其組成大氣及其組成v 地球外表上自然形狀的空氣稱為大氣。地球外表上自然形狀的空氣稱為大氣。 2. Classification of Atmospheric Corrosion 大氣腐蝕分類大氣腐蝕分類v2.1 Some concepts related to atmospheric corrosion v 大氣腐蝕的相關(guān)概念大氣腐蝕的相關(guān)概念v2.1.

4、2 Absolute humidity and relative humidity 絕絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度對(duì)濕度和相對(duì)濕度vAbsolute humidity 絕對(duì)濕度：一立方米大氣中的絕對(duì)濕度：一立方米大氣中的水汽含量水汽含量g/m3；一定溫度下大氣的最高絕對(duì)濕；一定溫度下大氣的最高絕對(duì)濕度叫做大氣的飽和水蒸汽量。度叫做大氣的飽和水蒸汽量。vRelative humidity 相對(duì)濕度：大氣中的絕對(duì)濕度相對(duì)濕度：大氣中的絕對(duì)濕度與同溫度下的飽和水蒸汽量之比。與同溫度下的飽和水蒸汽量之比。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大氣腐蝕分類大氣腐蝕分

5、類v2.2 Classification of atmosphere corrosion 大氣腐大氣腐蝕的分類蝕的分類v2.2.1 Dry atmosphere corrosion 干大氣腐蝕干大氣腐蝕vRH 60% 80%v如銅、銀等非鐵金屬，在被硫化物所污染了的空氣如銅、銀等非鐵金屬，在被硫化物所污染了的空氣中產(chǎn)生的失澤作用就是一個(gè)例子。中產(chǎn)生的失澤作用就是一個(gè)例子。 v2.2.2 Moist atmospheric corrosion 潮大氣腐蝕潮大氣腐蝕v60%80% RH 100%v鐵在沒(méi)有雨雪淋到時(shí)的生銹。鐵在沒(méi)有雨雪淋到時(shí)的生銹。 v2.2.3 Wet atmospheric c

6、orrosion 濕大氣腐蝕濕大氣腐蝕vRH 100%v當(dāng)水分以雨、雪、水沫等方式直接落在金屬外表上當(dāng)水分以雨、雪、水沫等方式直接落在金屬外表上時(shí)所發(fā)生的腐蝕。時(shí)所發(fā)生的腐蝕。 2. Classification of Atmospheric Corrosion 大氣腐蝕分類大氣腐蝕分類v2.3 Relationship between the rate of atmospheric corrosion and the thickness of liquid film 大氣腐蝕速度與液膜厚度大氣腐蝕速度與液膜厚度的關(guān)系的關(guān)系區(qū)域區(qū)域I：相當(dāng)于干大氣腐蝕，腐蝕速：相當(dāng)于干大氣腐蝕，腐蝕速度很低。

7、度很低。區(qū)域區(qū)域II：腐蝕速度急劇添加，相當(dāng)于：腐蝕速度急劇添加，相當(dāng)于潮大氣腐蝕。潮大氣腐蝕。區(qū)域區(qū)域III：濕大氣腐蝕區(qū)。：濕大氣腐蝕區(qū)。區(qū)域區(qū)域IV：相當(dāng)于全浸在電解液中，：相當(dāng)于全浸在電解液中，腐蝕速度已根本不變。腐蝕速度已根本不變。3. The mechanism of atmospheric corrosion 大氣腐蝕機(jī)理大氣腐蝕機(jī)理v3.1 The formation of water film on metal surface v 金屬外表上水膜的金屬外表上水膜的構(gòu)成構(gòu)成v3.1.1 毛細(xì)凝聚：微細(xì)裂紋、構(gòu)造間隙、空隙、塵埃微毛細(xì)凝聚：微細(xì)裂紋、構(gòu)造間隙、空隙、塵埃微粒構(gòu)成毛

8、細(xì)管粒構(gòu)成毛細(xì)管v3.1.2 吸附凝聚：不飽和鍵力吸附凝聚：不飽和鍵力v3.1.3 化學(xué)凝聚：吸水性化合物如化學(xué)凝聚：吸水性化合物如NaCl、NH4NO3、手汗手汗v3.2 The mechanism of atmospheric corrosion in initial stage 大氣腐蝕初期的腐蝕機(jī)理大氣腐蝕初期的腐蝕機(jī)理v3.2.1 Cathodic process 陰極過(guò)程陰極過(guò)程v3.2.2 Anodic process 陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程O(píng)HeOHO44222nMneM3. The mechanism of atmospheric corrosion 大氣腐蝕機(jī)理大氣腐蝕機(jī)理v3.

9、1 The formation of water film on metal surface v 金屬外表上水膜金屬外表上水膜的構(gòu)成的構(gòu)成v3.1.1 毛細(xì)凝聚毛細(xì)凝聚v3.1.2 吸附凝聚吸附凝聚v3.1.3 化學(xué)凝聚化學(xué)凝聚v3.2 The mechanism of atmospheric corrosion in initial stage 大氣腐蝕初期的腐蝕機(jī)理大氣腐蝕初期的腐蝕機(jī)理v3.2.1 Cathodic process 陰極過(guò)程陰極過(guò)程v3.2.2 Anodic process 陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程O(píng)HeOHO44222nMneMv3.3 The mechanism of atm

10、ospheric corrosion after the formation of rust in the surface of metal 大氣腐蝕在金屬表層構(gòu)成銹層后大氣腐蝕在金屬表層構(gòu)成銹層后的腐蝕機(jī)理的腐蝕機(jī)理vEvans模型模型v金屬金屬/Fe3O4的界面上：的界面上：v 陽(yáng)極反響陽(yáng)極反響 vFe3O4/FeOOH界面上：界面上：v 陰極反響陰極反響 eFeFe22OHOHOFeeFeOOH222262433. The mechanism of atmospheric corrosion 大氣腐蝕機(jī)理大氣腐蝕機(jī)理4. The characteristics of atmospheri

11、c corrosion 大氣腐蝕的特點(diǎn)大氣腐蝕的特點(diǎn)v4.1 4.1 液膜外表積比極大，具有極好的溶氧條件，使之一方面一直液膜外表積比極大，具有極好的溶氧條件，使之一方面一直為氧飽和，另一方面氧極易到達(dá)金屬外表，所以大氣腐蝕具有吸為氧飽和，另一方面氧極易到達(dá)金屬外表，所以大氣腐蝕具有吸氧腐蝕的優(yōu)越條件。氧腐蝕的優(yōu)越條件。v4.2 4.2 由于液膜的高含氧特征及金屬離子水化過(guò)程的困難，由于液膜的高含氧特征及金屬離子水化過(guò)程的困難， 容易容易促成陽(yáng)極極化乃至陽(yáng)極鈍化。促成陽(yáng)極極化乃至陽(yáng)極鈍化。v4.3 4.3 腐蝕產(chǎn)物殘留堆積于金屬外表，它們的特性對(duì)腐蝕影響極大，腐蝕產(chǎn)物殘留堆積于金屬外表，它們的

12、特性對(duì)腐蝕影響極大， 有的具有維護(hù)作用可以抑制腐蝕的開(kāi)展，有的能夠進(jìn)一步加速有的具有維護(hù)作用可以抑制腐蝕的開(kāi)展，有的能夠進(jìn)一步加速腐蝕過(guò)程產(chǎn)生不良后果。腐蝕過(guò)程產(chǎn)生不良后果。v4.4 4.4 大氣腐蝕的電極過(guò)程特征隨大氣條件的不同而變化。大氣腐蝕的電極過(guò)程特征隨大氣條件的不同而變化。5. Influencing factors of atmospheric corrosion 影響大氣腐蝕的主要要素影響大氣腐蝕的主要要素v5.1 Relative humidity 相對(duì)濕度相對(duì)濕度v5.2 Temperature 溫度溫度v5.3 Types and composition of atmosp

13、here 大氣類型及成分大氣類型及成分vRural atmosphere 鄉(xiāng)村大氣鄉(xiāng)村大氣vUrban atmosphere 城市大氣城市大氣vOcean atmosphere 海洋大氣海洋大氣vIndustrial atmosphere 工業(yè)大氣工業(yè)大氣v5.4 Dust Content 固體塵粒固體塵粒v5.5 Surface state of metal 金屬的外表形狀金屬的外表形狀6. Remedial measures of atmospheric corrosion 大氣腐蝕的防護(hù)措施大氣腐蝕的防護(hù)措施v6.1 Use of alloys 運(yùn)用合金運(yùn)用合金Cu、P、Crv6.2 C

14、oating protection 涂層外表維護(hù)涂層外表維護(hù)v6.3 Reduction of relative humidity 降低相對(duì)濕度降低相對(duì)濕度v6.4 Use of inhibitors 緩蝕劑緩蝕劑v6.5 Other measures 其它其它大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例- -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例- -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例- -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例- -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例-

15、 -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕大氣腐蝕實(shí)例大氣腐蝕實(shí)例- -低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕低溫管道、設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕1. Nature of seawater 海水的性質(zhì)海水的性質(zhì)1.1 海水是一種導(dǎo)電性很強(qiáng)的電解質(zhì)溶液。海水是一種導(dǎo)電性很強(qiáng)的電解質(zhì)溶液。1.2 海水中含量最多的鹽類是氯化物，其次是硫酸鹽。海水中含量最多的鹽類是氯化物，其次是硫酸鹽。 Section 3Corrosion of Soils 土壤腐蝕土壤腐蝕o1.1 Conductivity of soils 土壤的導(dǎo)電性土壤的導(dǎo)電性o土壤導(dǎo)電性越好，電阻率越低，土壤的腐蝕性越強(qiáng)。土壤導(dǎo)電性越好，電阻率越低，土壤的

16、腐蝕性越強(qiáng)。o1.1.1 Water content in soils 土壤中的水分土壤中的水分o1.1.2 Soil Porosity 土壤的空隙率土壤的空隙率o1.1.3 Salt content 鹽分的影響鹽分的影響o1.2 Oxygen content 含氧量的影響含氧量的影響o土壤腐蝕多為吸氧腐蝕，土壤的透氣性好，含氧量高，那么土壤腐蝕多為吸氧腐蝕，土壤的透氣性好，含氧量高，那么會(huì)加速金屬的腐蝕。會(huì)加速金屬的腐蝕。o1.3 pH Valueo酸性土壤酸性土壤pH=36o中性土壤中性土壤pH=67.5o堿性土壤堿性土壤(pH=7.59.5)。1. Corrosivity of soil

17、s and its influencing factors 土壤的腐蝕性及其影響要素土壤的腐蝕性及其影響要素o1.4 Temperature 溫度溫度o1.5 Microorganism 微生物的影響微生物的影響o1.5.1 微生物新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用微生物新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用o1.5.2 參與土壤腐蝕的電化學(xué)過(guò)程參與土壤腐蝕的電化學(xué)過(guò)程o1.5.3 改動(dòng)金屬周圍的氧濃度、鹽濃度、酸度值等，改動(dòng)金屬周圍的氧濃度、鹽濃度、酸度值等，構(gòu)成部分腐蝕電池。構(gòu)成部分腐蝕電池。o1.5.4 破壞金屬外表的維護(hù)性覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)破壞金屬外表的維護(hù)性覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。定性。1. Corrosivi

18、ty of soils and its influencing factors 土壤的腐蝕性及其影響要素土壤的腐蝕性及其影響要素o2.1 Corrosion cells in soils 土壤中的腐蝕電池土壤中的腐蝕電池o2.1.1 Micro-Corrosion cells 微觀腐蝕電池微觀腐蝕電池o2.1.2 Macro-corrosion cells 宏觀腐蝕電池宏觀腐蝕電池o2.2 Electrode process in soils 土壤腐蝕的電極過(guò)程土壤腐蝕的電極過(guò)程o2.2.1 Anodic process 陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程o2.2.1.1陽(yáng)極溶解時(shí)沒(méi)有顯著陽(yáng)極極化的金屬。陽(yáng)極溶

19、解時(shí)沒(méi)有顯著陽(yáng)極極化的金屬。Mg、Zn、Al、Mn和和Sn。o2.2.1.2陽(yáng)極溶解的極化率較低，并決議于金屬離子化陽(yáng)極溶解的極化率較低，并決議于金屬離子化反響的過(guò)電位。如鐵、碳鋼、銅和鉛。反響的過(guò)電位。如鐵、碳鋼、銅和鉛。o2.2.1.3 因陽(yáng)極鈍化而具有較高的起始極化率的金屬。因陽(yáng)極鈍化而具有較高的起始極化率的金屬。如鉻、鋯、含鉻或鉻鎳不銹鋼。如鉻、鋯、含鉻或鉻鎳不銹鋼。o2.2.1.4 在土壤條件不發(fā)生陽(yáng)極溶解的金屬。如鈦、鉭。在土壤條件不發(fā)生陽(yáng)極溶解的金屬。如鈦、鉭。o2.2.2 Cathodic process 陰極過(guò)程陰極過(guò)程o陰極過(guò)程主要是氧的去極化作用。陰極過(guò)程主要是氧的去極化

20、作用。2. Corrosion cells and electrode process in soils 土壤腐蝕腐蝕電池及電極過(guò)程土壤腐蝕腐蝕電池及電極過(guò)程o三種自然條件下的腐蝕，大氣、海水、土壤腐蝕，其陰極過(guò)程都是氧的去極化作用，但在不同的腐蝕情況下，氧的傳送速度和情況那么不同：在大氣腐蝕中，氧是透過(guò)電解質(zhì)薄膜；在海水腐蝕中，氧是經(jīng)過(guò)電解液本體；而在土壤腐蝕中，氧是透過(guò)固體的微孔電解質(zhì)。因此，在大氣中，氧到達(dá)腐蝕著的金屬外表，主要決議于水膜的厚度；在液體里，主要決議于攪拌作用；而在土壤中，當(dāng)土層的厚度相等時(shí)，那么決議于土壤的構(gòu)造和濕度。討論：討論：3. Stray-current corr