金屬腐蝕與防護(hù)(第一章)

第一章緒論1.1金屬腐蝕的基本概念1.2研究金屬腐蝕的重要性1.3金屬的腐蝕控制1.4本課程學(xué)習(xí)方法1.1金屬腐蝕的基本概念一、腐蝕的概念—《辭海》解釋

1.醫(yī)學(xué)：化學(xué)物質(zhì)、藥物

組織破壞

2.人品：壞的思想、環(huán)境

蛻變墮落

3.物質(zhì)：化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)

破壞二、金屬腐蝕的定義（P1,第一段末行）材料由于環(huán)境介質(zhì)的作用而引起的破壞或變質(zhì)1.1金屬腐蝕的基本概念進(jìn)一步理解

1.環(huán)境：自然、工業(yè)、宇宙環(huán)境介質(zhì)

2.作用：化學(xué)、電化學(xué)和物理作用

3.肖紀(jì)美:《金屬腐蝕學(xué)原理》

“純粹是由于物理作用引起的變質(zhì)或破壞，應(yīng)屬于其他的材料失效方式，如熔化、蒸發(fā)、斷裂、磨損等，不宜將‘腐蝕’概念延伸過廣。”

1.1金屬腐蝕的基本概念三、金屬腐蝕的本質(zhì)

1.材料與環(huán)境的交互作用

2.表面/界面現(xiàn)象

3.自發(fā)過程ΔG<04.材料損傷宏觀上：質(zhì)量流失、強(qiáng)度下降、功能退化微觀上：組織、結(jié)構(gòu)或價(jià)態(tài)的改變1.1金屬腐蝕的基本概念（1）環(huán)境(a)介質(zhì)(b)能量（2）材料（3）作用(a)化學(xué)(b)物理（4）破壞害利四、金屬腐蝕的要素

典型腐蝕：1a→2→3a→4化學(xué)、電化學(xué)腐蝕非典型腐蝕：1b→2→3a→4紫外降解、熱老化非腐蝕：1b→2→3b→4斷裂、磨損、疲勞1.1金屬腐蝕的基本概念五、金屬腐蝕的特點(diǎn)（主要講金屬的腐蝕，有機(jī)物一般稱為老化）

1.自發(fā)性

2.普遍性

3.隱蔽性自發(fā)性

赫胥黎："大自然常常有這樣一種傾向，就是討回她的兒子--人--從她那兒借去而加以安排結(jié)合的、那些不為普遍的宇宙過程所贊同的東西"?！哆M(jìn)化論與倫理學(xué)》普遍性

純金屬最低能級狀態(tài)一般為其化合物（除Au、Pt）

普遍存在的空氣和水是兩類主要腐蝕環(huán)境（O2、H+）隱蔽性

發(fā)展速度緩慢（日積月累的過程）

?

不銹鋼在海水中點(diǎn)蝕：10年孕育期

表現(xiàn)形式不易被發(fā)覺

?

生銹：容易觀察

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應(yīng)力腐蝕斷裂：不易察覺

表面光亮如新

內(nèi)部滿布裂紋1.1金屬腐蝕的基本概念六、金屬腐蝕的分類

1.按材料所在環(huán)境

2.按金屬腐蝕形態(tài)

3.按腐蝕反應(yīng)機(jī)理按材料所在環(huán)境

自然環(huán)境中的腐蝕

工業(yè)環(huán)境中的腐蝕

生物環(huán)境中的腐蝕

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大氣腐蝕?

土壤腐蝕?

淡水和海水腐蝕?

微生物腐蝕?

酸、堿、鹽溶液中的腐蝕?

工業(yè)水中的腐蝕?

熔鹽中的腐蝕?

石油天然氣的腐蝕?

液態(tài)金屬的腐蝕?

宇航環(huán)境?

核工業(yè)環(huán)境按金屬腐蝕形態(tài)

全面腐蝕?均勻腐蝕

?不均勻腐蝕局部腐蝕

?

點(diǎn)蝕（孔蝕）

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縫隙腐蝕及絲狀腐蝕

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電偶腐蝕（接觸腐蝕）?

選擇性腐蝕?

晶間腐蝕按腐蝕反應(yīng)機(jī)理

化學(xué)腐蝕：高溫氧化電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)作用電化學(xué)+機(jī)械作用

?

應(yīng)力腐蝕開裂

?

腐蝕疲勞

?

磨損腐蝕（沖擊、振動(dòng)）

?

氫致腐蝕

?

空泡腐蝕

電化學(xué)+生物作用物理溶解腐蝕：Fe在液體鈉中的腐蝕各種腐蝕所占的比例1.2研究金屬腐蝕的重要性一、腐蝕造成的危害

1.金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失

2.腐蝕事故危及人身安全

3.腐蝕造成資源和能源的浪費(fèi)

4.腐蝕引起環(huán)境污染金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失

工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年由于金屬腐蝕造成的直接損失約占全年國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2～4%。

我國每年因腐蝕造成直接經(jīng)濟(jì)損失在4000至6000億元，相當(dāng)一個(gè)中等省一年的國民生產(chǎn)總值。

金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和。

金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失工業(yè)發(fā)達(dá)國家1984年腐蝕損失統(tǒng)計(jì)國別

腐蝕損失

GNP%

美國2000億美元4.0前蘇聯(lián)147億盧布2.0聯(lián)邦德國300億馬克3.0英國100億英鎊3.5法國1150億法郎1.5日本150億美元1.8金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失

腐蝕導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失隨GNP增長逐年增加。億美元美國1949—2001年的腐蝕導(dǎo)致的GNP損失情況金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失1975年美國腐蝕造成的損失與自然災(zāi)害造成的損失對比金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失

中國，1999年，酸雨對材料的直接經(jīng)濟(jì)損失約30億元。

中國，2002年《中國腐蝕調(diào)查報(bào)告》（柯偉院士）

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利用Uhlig方法和Hoar方法

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中國工業(yè)和自然環(huán)境腐蝕損失和腐蝕控制的現(xiàn)狀

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年腐蝕損失結(jié)果分別為2048億元和2288億元人民幣

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如果包括間接損失，我國每年腐蝕總損失可達(dá)4979億元以上，約占GNP的5％。腐蝕事故危及人身安全

2000年8月19日，新墨西哥州天然氣管線由于內(nèi)部腐蝕而斷裂，引發(fā)大火。導(dǎo)致10人死亡（5名兒童），2人重傷。腐蝕事故危及人身安全

2004年4月15日晚重慶天原化工總廠三氯化氮爆炸，導(dǎo)致氯氣大量泄漏，9人死亡，3人受傷，8萬人被緊急疏散。

氯冷凝器列管腐蝕泄漏，含高濃度銨的鹽水進(jìn)入液氯系統(tǒng)，生成極易爆炸的三氯化氮且迅速富集。腐蝕事故危及人身安全

2004年8月9日日本關(guān)西電力公司美濱核電站機(jī)室蒸汽泄露事故

關(guān)西電力公司美濱核電站3號(hào)機(jī)渦輪機(jī)室的碳鋼冷凝管道在冷卻水的腐蝕下逐漸變薄，管壁的厚度原先為10毫米，但事故后從破損處測定的數(shù)據(jù)最薄處只有1.4毫米。

4人死亡7人受傷腐蝕造成資源和能源的浪費(fèi)

因腐蝕每年約30%的鋼鐵產(chǎn)品報(bào)廢，10%的鋼鐵將全部變?yōu)闊o用的鐵銹。以此計(jì)算我國每年因腐蝕損失的鋼鐵約為1000萬噸，相當(dāng)于首鋼全年的鋼鐵產(chǎn)量。

僅鍋爐結(jié)垢降低傳熱效率一項(xiàng)，我國每年就要多消耗1750萬