水工藝設(shè)備基礎(chǔ)全套課件

水工藝設(shè)備基礎(chǔ)課件

第1章水工藝設(shè)備常用材料§1.1金屬材料一、金屬材料的分類水工藝設(shè)備常用的金屬材料主要有碳鋼、鑄鐵、合金鋼、不銹鋼以及部分有色金屬材料等。1、鋼的分類（1）按化學(xué)成分分類

§1.1金屬材料（2）按質(zhì)量分類按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。普通鋼

S≤0.055%；P≤0.045%；優(yōu)質(zhì)鋼

S、P均應(yīng)≤0.04%；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

S≤0.03%；P≤0.035%（3）按用途分類根據(jù)鋼的用途主要可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。這類鋼一般屬于低碳或中碳的碳素鋼或合金鋼。工具鋼主要用于制造各種刀具、量具、模具。這類鋼一般屬于高碳鋼或高碳合金鋼。特殊性能鋼是具有特殊物理性能或化學(xué)元素性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等，這類鋼一般屬于高合金鋼。§1.1金屬材料2、鋼的編號(hào)鋼的品種繁多，為了便于選擇和使用，必須制定科學(xué)的編號(hào)系統(tǒng)。編號(hào)的要求是用簡(jiǎn)明的符號(hào)將鋼中所含元素的大致百分?jǐn)?shù)表示出來。有時(shí)通過編號(hào)還能說明鋼的性能特征。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼主要保證機(jī)械性能，故其牌號(hào)用Q+數(shù)字表示，其中"Q"為"屈"字的漢語(yǔ)拼音字頭，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，例如Q275表示屈服強(qiáng)度為275MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。若牌號(hào)后面標(biāo)注A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級(jí)不同，其中A級(jí)最低，D級(jí)最高。若在牌號(hào)后標(biāo)注字母"F"則為沸騰鋼，未加標(biāo)注的為鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235-AoF表示屈服強(qiáng)度為235MPa的A級(jí)沸騰鋼?！?.1金屬材料（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種機(jī)器零件，這些零件一般都要經(jīng)過熱處理以提高其機(jī)械性能。這類鋼的硫、磷含量都限制在0.040%以下。編號(hào)方法是采用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量為萬分之幾。例如含碳為0.45%（萬分之四十五）左右的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼編號(hào)為45鋼；含碳0.08%左右的低碳鋼稱為08鋼等。若鋼中含錳較高則在鋼號(hào)后面附以錳的元素符號(hào)Mn如15Mn、45Mn等。（3）碳素工具鋼這類鋼的含碳量較高，一般介于0.65~1.35％之間。它的硫、磷含量限制得更嚴(yán)格些。一般的碳素工具鋼均屬于優(yōu)質(zhì)鋼。當(dāng)硫、磷含量分別限制在0.030%以下時(shí)則為高級(jí)優(yōu)質(zhì)工具鋼。碳素工具鋼的編號(hào)是以"T"（碳的漢語(yǔ)拼音字頭）開頭，后面標(biāo)以數(shù)字表示含碳量的千分之幾。例如T8就是代表平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼；T13則代表平均含碳量為1.3%的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在編號(hào)最后加以"A"，例如T8A、T13A，§1.1金屬材料（4）合金結(jié)構(gòu)鋼這類鋼的編號(hào)是利用"兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字"來表示。前面的兩位數(shù)字代表鋼中平均含碳量的萬分之幾，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素。元素后面的數(shù)字表示該元素的平均含量的百分之幾。如果平均含量低于1.5%，則不標(biāo)明含量。如果平均含量大于1.5%、2.5%、3.5%…，則相應(yīng)地以2、3、4…等表示。例如12CrNi3鋼，其平均含碳量為0.12%，平均含鉻量小于1.5%，平均含鎳量為3%。又如30CrMnSi鋼，其平均含碳量為0.3%，鉻、錳、硅三種合金元素的含量均小于1.5%。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，則在鋼號(hào)的最后加"A"字，例如20Cr12Ni14WA。（5）合金工具鋼編號(hào)與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，僅含碳量的表示方法有所不同。當(dāng)合金工具鋼的平均含碳量大于或等于1.00%時(shí)，其含碳量不予標(biāo)出。平均含碳量小于1.00%時(shí)，以千分之幾表示。例如：9SiCr鋼，其平均含碳量為0.9%，硅和鉻的平均含量小于1.5%?！?.1金屬材料二、金屬材料的基本性能金屬材料的基本性能是指它的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能和工藝性能，這些性能一般都受其化學(xué)成分的影響。1、化學(xué)成分化學(xué)成分的變化對(duì)鋼材的基本力學(xué)性能如強(qiáng)度及塑韌性等有較大影響，對(duì)熱處理效果也有較大影響。（1）碳（C）主要元素。一般地，碳含量增加，強(qiáng)度極限和硬度提高，而塑性、韌性下降。當(dāng)碳的含量超過0.9%時(shí)，鋼的強(qiáng)度極限反而降低。碳含量偏高會(huì)對(duì)鋼的焊接性能產(chǎn)生不利影響。（2）硫（S）一種有害元素。以FeS形式存在（熔點(diǎn)只有989℃），使鋼材在熱加工時(shí)容易開裂，產(chǎn)生"熱脆"現(xiàn)象。硫含量高還使材料的斷裂韌性降低。§1.1金屬材料（3）磷（P）也是一種有害元素。磷能全部溶于鐵素體中，使強(qiáng)度和硬度增加，會(huì)導(dǎo)致塑性和沖擊韌性的顯著降低。在低溫變脆，產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。在某些特殊用途鋼中，如含磷的銅鋼，可以提高在大氣中的耐蝕性。（4）錳（Mn）一種有益的元素。錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。由于錳可以和硫形成高熔點(diǎn)(1600℃)的硫化錳，能減輕硫的有害作用，并能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，是低合金鋼中的常見元素。（5）硅（Si）一種有益的元素。作為脫氧劑和合金元素加入鋼中的。能使鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。硅作為合金元素，可以提高鋼的耐蝕性和耐熱性，但過量的硅會(huì)惡化鋼的熱加工工藝性能?！?.1金屬材料2、物理性能物理性能主要指密度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性以及彈性模量等。（1）彈性模量是材料在彈性極限內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值。（2）線膨脹系數(shù)是指材料在溫度變化1℃時(shí)單位長(zhǎng)度的伸縮變化值，其值可從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查取。（3）導(dǎo)熱系數(shù)是指當(dāng)溫度梯度（溫度差與器壁厚度的比值）為1K/m，每小時(shí)通過每平方米傳熱面積傳過的熱量，單位為W/(m·K）。3、機(jī)械性能材料的機(jī)械性能主要是指材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性。（1）材料的彈性和塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后又能夠恢復(fù)其原來形狀的性能，稱作材料的彈性。塑性是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力?！?.1金屬材料（2）材料的強(qiáng)度強(qiáng)度是金屬材料在外力作用下低抗塑性變形和斷裂的能力。?抗拉強(qiáng)度:抗拉強(qiáng)度是金屬材料試樣在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，以σb表示，單位為MPa。?屈服極限：是金屬材料開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力，以σs表示，單位為MPa。對(duì)于沒有明顯屈服點(diǎn)的材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，以σ0.2表示。?屈強(qiáng)比：屈服極限和抗拉強(qiáng)度的比值稱為屈強(qiáng)比。這個(gè)比值可反映材料屈服后強(qiáng)化能力的高低。一般高強(qiáng)度鋼的屈強(qiáng)比數(shù)值較大，低強(qiáng)度鋼的屈強(qiáng)比較小。?持久強(qiáng)度：持久強(qiáng)度是材料在某一溫度下受恒定載荷作用時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)（如105h）引起斷裂時(shí)的應(yīng)力。用σTt表示，單位為MPa?！?.1金屬材料?蠕變強(qiáng)度:指在給定的溫度下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（如105h），使試樣產(chǎn)生的蠕變變形量不超過規(guī)定值（如1%）時(shí)的最大應(yīng)力，以表示，單位為MPa。?疲勞破壞:零件或構(gòu)件在工作過程中受到方向、大小反復(fù)變化的交變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，會(huì)在應(yīng)力遠(yuǎn)小于該材料的屈服強(qiáng)度情況下，突然發(fā)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞破壞。?疲勞強(qiáng)度:是指材料在經(jīng)受N次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂時(shí)的最大應(yīng)力，以σ－1（純彎曲疲勞），τ－1（扭轉(zhuǎn)疲勞）表示，單位為MPa。(3)硬度硬度是材料抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力。用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的表面硬度是材料耐磨能力的重要指標(biāo)。（4）材料的韌性

韌性是材料對(duì)缺口或裂紋敏感程度的反映，用來衡量材料的抗裂紋擴(kuò)展能力?！?.1金屬材料沖擊韌性:衡量材料韌性的指標(biāo)之一?？捎脦笨诘臎_擊試樣在沖擊試驗(yàn)中所吸收的沖擊功數(shù)值作為沖擊韌性值。斷裂韌性:材料的沖擊韌性可指導(dǎo)選材，但沖擊功不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算，而且許多壓力容器由于裂紋的存在也可以在塑性與沖擊韌性值足夠大的情況下發(fā)生脆性斷裂事故。為了能更科學(xué)地判斷容器是否存在較大宏觀缺陷，特別是裂紋性缺陷時(shí)是否會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷，近年來已把斷裂力學(xué)中的斷裂韌性指標(biāo)用于壓力容器的防脆斷設(shè)計(jì)或安全評(píng)定。這些斷裂韌性值可以衡量材料的韌性情況，即可看出存在裂紋時(shí)材料所具有的防斷能力。*無塑性轉(zhuǎn)變溫度（NDT）:在不同的溫度下測(cè)定出一系列的沖擊韌性值，可以發(fā)現(xiàn)材料在某一溫度區(qū)間隨溫度降低韌性值突然下降。由此可得出該材料的無塑性轉(zhuǎn)變溫度，以便確定材料的最低使用溫度?！?.1金屬材料（5）溫度對(duì)材料機(jī)械性能的影響一般金屬材料的機(jī)械性能，隨溫度的升高會(huì)發(fā)生顯著的變化。*材料在高溫下應(yīng)力松弛*材料在低溫下材料的冷脆性。4、材料的工藝性能材料要經(jīng)過各種加工后，才能做成設(shè)備或機(jī)器的零件。材料在加工方面的物理、化學(xué)和機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)構(gòu)成了材料的工藝性能，又叫加工性能。選材時(shí)必須同時(shí)考慮材料的使用與加工兩方面的性能。水工藝與工程中容器和設(shè)備主要零部件的制造主要是焊接、鍛造、切削、沖壓、彎曲和熱處理工藝過程。§1.1金屬材料（1）可焊性：指被焊金屬在一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。*工藝可焊性主要是指焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向*使用可靠性包括焊接接頭的機(jī)械性能及其他特殊性能（如耐熱、耐蝕性能等）。（2）可鍛性：金屬承受壓力加工的能力叫金屬的可鍛性。（3）切削加工性：材料被切削加工的難易程度。（4）成型工藝性：成型就是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下，經(jīng)外力作用產(chǎn)生塑性變形而成為所需形狀的過程。（5）熱處理性能：熱處理是以改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時(shí)間，然后以不同的速度冷卻下來的一種操作?！?.1金屬材料三、耐蝕金屬材料及性能金屬材料的化學(xué)性能最主要的是指它的耐腐蝕性。材料抵抗周圍介質(zhì)對(duì)腐蝕破壞的能力稱為材料的耐腐蝕性能。耐蝕性不是材料固有不變的特性，它隨材料的工作條件而改變。1、碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性（1）耐蝕性能*在淡水、大氣、土壤、海水等中性介質(zhì)中都不耐蝕；*在各類干燥氣體和有機(jī)溶劑等介質(zhì)中耐蝕性良好；*在低濃度堿溶液及濃硫酸、濃氫氟酸等介質(zhì)中，碳鋼和普通鑄鐵表面能生成穩(wěn)定的膜，因而是耐蝕的。（2）影響耐蝕性的因素：介質(zhì)組成；鐵碳合金的成分和組織；鋼鐵熱處理?xiàng)l件差異?！?.1金屬材料2、耐蝕合金鑄鐵在鑄鐵中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介質(zhì)中的耐蝕性。如添加硅、鉻、鋁等元素，可使鑄鐵表面形成連續(xù)、致密、牢固的表面膜；添加鎳能獲得耐堿性介質(zhì)腐蝕性能優(yōu)良的奧氏體鑄鐵；加稀土元素、鎂，能使石墨球化，從而大大改善高硅鑄鐵的力學(xué)性能和工藝性能。3、耐蝕低合金鋼耐蝕低合金鋼通常是指在碳鋼中加入合金元素的總量低于3%左右的合金。加入的合金元素種類、含量不同，所起的作用不同。根據(jù)在不同介質(zhì)中的耐腐蝕性能，可將耐蝕低合金鋼分為如下幾種：（1）耐大氣腐蝕鋼種

（2）耐海水腐蝕鋼種（3）耐硫化氫腐蝕鋼種§1.1金屬材料4、不銹鋼不銹鋼是鉻、鎳含量較高的合金鋼。通常把耐大氣腐蝕的合金鋼稱為不銹鋼，把在酸中及其它強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中耐腐蝕的合金鋼稱為耐酸鋼。一般把上述不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼或簡(jiǎn)稱為不銹鋼。（1）馬氏體不銹鋼：鋼中加入一定的鉻。主要用在氧化性介質(zhì)中,如大氣、水蒸氣中具有良好的耐蝕性，在淡水、海水、溫度不超過30度的鹽水溶液、硝酸、食品介質(zhì)以及濃度不高的有機(jī)酸中也具有足夠的耐蝕性。（2）鐵素體不銹鋼：?jiǎn)蜗嘟M織。主要用于制作抗高溫氧化、耐硝酸腐蝕的設(shè)備。（3）奧氏體不銹鋼：碳化物溶于奧氏體中?？捎糜谥谱髟诟g性介質(zhì)中使用的設(shè)備?！?.1金屬材料5、有色金屬及其合金工業(yè)上鋼鐵稱為黑色金屬，除鋼鐵以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬及其合金因具有良好的耐腐蝕性和低溫性能，常用來制造水處理、化工容器及有關(guān)的設(shè)備零部件。（1）銅及其合金

銅及其合金具有高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、冷韌性，并且在許多介質(zhì)中具有高的耐蝕性能。①純銅:也稱紫銅。銅在一般大氣、工業(yè)大氣、海洋性大氣中、比較穩(wěn)定；在堿中、在弱的和中等濃度的非氧化性酸中也相當(dāng)穩(wěn)定，若溶液中有氧或氧化劑存在，腐蝕將更加嚴(yán)重。銅不耐硫化物（如H2S）腐蝕。銅具有高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性和良好的加工性能，另外，銅具有良好的冷韌性。但銅的強(qiáng)度低，鑄造性能不好，且在某些介質(zhì)中的耐蝕性不高，很少用作結(jié)構(gòu)材料?！?.1金屬材料②銅合金：常用的銅合金有黃銅和青銅。

黃銅：銅與鋅組成的合金稱為黃銅。為改善其性能，常加入錫、鋁、硅、鎳、錳、鉛、鐵等元素，這樣形成的合金稱為特殊黃銅。特點(diǎn)：機(jī)械性能與含鋅量有著極為密切的關(guān)系；鑄造性能很好；抗蝕性較好；含鋅量大于20%的黃銅經(jīng)冷加工后，在潮濕的大氣、海水、高溫高壓水、蒸汽及一切含氨的環(huán)境中都可引起應(yīng)力腐蝕斷裂。黃銅在中性溶液、海水和在退火后酸洗溶液中易發(fā)生脫鋅腐蝕，可在黃銅中加入0.02%的砷防止其發(fā)生。青銅：凡是銅合金中的主加元素不是鋅而是錫、鋁、硅等其它元素者，通稱為青銅。常用的青銅有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。特點(diǎn)：錫青銅鑄造性能較黃銅差，抗腐蝕性比純銅和黃銅更好，但對(duì)酸類的抗蝕性較差。鋁青銅的機(jī)械性能也比黃銅和錫青銅高，而且在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機(jī)酸中具有比黃銅和錫青銅更高的耐蝕性。硅青銅具有比錫青銅高的機(jī)械性能和較低的價(jià)格，而且鑄造性能和冷、熱壓力加工性能都很好?！?.1金屬材料（2）鋁及其合金①鋁特點(diǎn)：鋁的密度小，比重為2.7，約為銅的1/3；導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、冷韌性都好，但強(qiáng)度低，經(jīng)冷變形后強(qiáng)度可提高；能承受各種壓力加工。鋁是電極電位很負(fù)的元素，鋁在強(qiáng)氧化性介質(zhì)以及在氧化性酸（如硝酸）中也是穩(wěn)定的。鹵素離子對(duì)鋁的氧化膜有破壞作用，所以鋁在氫氟酸、鹽酸、海水和其它含鹵素離子的溶液中是不耐蝕的。

應(yīng)用：廣泛用于制造反應(yīng)器、熱交換器、冷卻器、泵、閥、槽車、管件等②鋁合金純鋁的強(qiáng)度較低，若在鋁中加入一些元素，如銅、鎂、鋅、錳、硅等形成鋁合金，其性能將會(huì)有很大的改善?！?.1金屬材料（3）鈦及鈦合金①純鈦特點(diǎn)：是很活潑的元素。有很好的鈍化性能，鈍化膜很穩(wěn)定，在許多環(huán)境中表現(xiàn)出很好的耐蝕性。有"耐海水腐蝕之王"之稱。高溫下，鈦的化學(xué)活性很高，能與鹵素、氧、氮、碳、硫等元素發(fā)生劇烈反應(yīng)。鈦一般不發(fā)生孔蝕；除在幾種個(gè)別介質(zhì)（如發(fā)煙硝酸、甲醇溶液）中，也不發(fā)生晶間腐蝕；鈦的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性小，具有抗腐蝕疲勞的性能，耐縫隙腐蝕性能良好。②鈦合金

特點(diǎn)：鈦合金的機(jī)械性能與耐蝕性都比純鈦有明顯提高。工業(yè)上使用的都是鈦合金。鈦合金的主要腐蝕形態(tài)是氫脆和應(yīng)力腐蝕破裂?！?.1金屬材料（4）鉛及其合金

①鉛：特點(diǎn)：鉛的強(qiáng)度?。▋H為鋼的1/20）、硬度低、密度大、再結(jié)晶溫度低、熔點(diǎn)低、導(dǎo)熱性差，在硫酸中、大氣中（特別是有二氧化硫、硫化氫的氣體中）有很高的耐蝕性，在生產(chǎn)上多用于處理硫酸的設(shè)備上。鉛有毒，且價(jià)格高，在生產(chǎn)上多被其他非金屬材料代替。純鉛不耐磨，非常軟，不宜單獨(dú)制作設(shè)備，只能做襯里。②鉛合金：鉛中加銻，可增加鉛的硬度、強(qiáng)度和在硫酸中的穩(wěn)定性。加入不同銻含量的鉛銻合金稱為硬鉛（編號(hào)規(guī)則同前）。硬鉛可制作硫酸工業(yè)用的泵、閥門、管道等。§1.1金屬材料(5)鎳及其合金①鎳：

特點(diǎn)：在各種溫度、任何濃度的堿溶液和各種熔堿中，鎳具有特別高的耐蝕性。但鎳在含硫氣體、濃氨水和強(qiáng)烈充氣氨溶液、含氧酸和鹽酸等介質(zhì)中，耐蝕性很差。鎳具有高強(qiáng)度、高塑性和冷韌的特性，能壓延成很薄的板和拉成細(xì)絲。鎳很稀貴，在水處理工程和化工上主要用于制造堿性介質(zhì)設(shè)備，以及鐵離子在反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)生催化影響而不能采用不銹鋼的那些過程設(shè)備。②鎳合金：Ni-Cu合金中的蒙乃爾合金具有很好的力學(xué)性能和機(jī)械性能，易于壓力加工和切削加工，耐蝕性好。主要用于在高溫荷載下工作的耐蝕零件和設(shè)備。Ni－Mo合金中的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室溫下所有濃度的鹽酸和氫氟酸。Ni－Cr合金中的因考爾合金（0Cr15Ni57Fe），在高溫下具有很好的力學(xué)性能和很高的抗氧化能力，是能抗熱濃MgCl2腐蝕的少數(shù)幾種材料之一。§1.2無機(jī)非金屬材料一、陶瓷材料1、陶瓷材料的分類(1)傳統(tǒng)陶瓷(2)玻璃(3)玻璃陶瓷(4)特種陶瓷(5)金屬陶瓷2、陶瓷的基本性能（1）陶瓷的機(jī)械性能剛度：陶瓷的剛度由彈性模量衡量，彈性模量反映結(jié)合鍵的強(qiáng)度，所以具有強(qiáng)大化學(xué)鍵的陶瓷都有很高的彈性模量，是各類材料中最高的，比金屬材料高若干倍，比高聚物高2~4個(gè)數(shù)量級(jí)?！?.2無機(jī)非金屬材料硬度：同剛度一樣，硬度也決定于化學(xué)鍵的強(qiáng)度，所以陶瓷也是各類材料中硬度最高的，這也是陶瓷的最大特點(diǎn)。陶瓷的硬度隨溫度的升高而降低，但在高溫下仍能保持較高的數(shù)值。強(qiáng)度：陶瓷實(shí)際強(qiáng)度比理論值低得多。它的破壞作用比在金屬中更大。塑性：陶瓷在室溫下幾乎沒有塑性。塑性變形是在切應(yīng)力作用下由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所引起的密排原子面間的滑移變形。陶瓷晶體的滑移比金屬困難得多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所需要的切應(yīng)力很大，比較接近于晶體的理論剪切強(qiáng)度。另外，共價(jià)健有明顯的方向性和飽和性，而離子鍵的同號(hào)離子接近時(shí)斥力很大，所以主要由離子晶體和共價(jià)晶體構(gòu)成的陶瓷的塑性極差。韌性或脆性：陶瓷受載時(shí)都不發(fā)生塑性變形，在較低的應(yīng)力下就會(huì)斷裂，因此韌性極低或脆性極高。脆性是陶瓷的最大缺點(diǎn)，是阻礙其作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用的首要問題，是當(dāng)前的重要研究課題。§1.2無機(jī)非金屬材料（2）物理化學(xué)性能熱膨脹：溫度升高時(shí)物質(zhì)原子振動(dòng)振幅提高、原子間距增大所導(dǎo)致的體積長(zhǎng)大現(xiàn)象。陶瓷的線膨脹系數(shù)比高聚物低，比金屬低得多。導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性為在一定溫度梯度作用下熱量在固體中的傳導(dǎo)速率。陶瓷的導(dǎo)熱性比金屬小，陶瓷多為較好的絕熱材料。熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性就是抗熱振性，為陶瓷在不同溫度范圍波動(dòng)時(shí)的壽命，一般用急冷到水中不破裂所能承受的最高溫度來表征。陶瓷的熱穩(wěn)定性很低，比金屬低得多。這是陶瓷的另一個(gè)主要缺點(diǎn)?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：陶瓷的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。具有很好的耐火性能或不可燃燒性，對(duì)酸、堿、鹽等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)均有較強(qiáng)的抗蝕能力。導(dǎo)電性：陶瓷的導(dǎo)電性變化范圍很廣。大多數(shù)陶瓷是良好的絕緣體。但不少陶瓷既是離子導(dǎo)體，又有一定的電子導(dǎo)電性，是重要的半導(dǎo)體材料。

陶瓷性能的主要特點(diǎn)是，具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性、不老化性、高的硬度和良好的抗壓能力，但脆性很高，對(duì)溫度劇變的抵抗力很低，抗拉、抗彎性能差?！?.2無機(jī)非金屬材料二、耐蝕無機(jī)非金屬材料及其性能1、陶瓷及其耐蝕性能（1）耐酸陶瓷：耐酸陶瓷又稱化工陶瓷。性能：耐酸陶瓷可耐沸騰溫度下任何濃度的鉻酸、96%的硫酸、沸點(diǎn)以下的任何濃度鹽酸和任何濃度的醋酸、草酸等有機(jī)酸，但不耐氫氟酸，耐堿性也差。另外，由于其性脆、抗拉強(qiáng)度低，在急熱、急冷變化時(shí)和硬物敲擊下易碎裂。應(yīng)用：耐酸陶瓷主要用來制作耐酸容器和塔器、泵、管道、閥門等，也用來制作耐酸瓷磚。（2）氮化硅陶瓷：這是一種新型的工業(yè)陶瓷材料。特點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好，摩擦系數(shù)小，并有自潤(rùn)滑性，是一種優(yōu)良的耐磨材料。氮化硅陶瓷耐所有的無機(jī)酸（氫氟酸除外）和某些堿溶液的腐蝕，它在高溫下的抗氧化性能也很好。應(yīng)用：氮化硅陶瓷可用于制作機(jī)械密封環(huán)、球閥和一些耐蝕、耐磨、耐高溫的精密零部件。§1.2無機(jī)非金屬材料2、玻璃及其耐蝕性能特點(diǎn)：玻璃是一種優(yōu)良的耐蝕非金屬材料。它表面光滑、透明度好。耐溫度急變性差、質(zhì)脆、不耐沖擊和震動(dòng)。應(yīng)用：可用作制造容器、量具、管道、閥門、泵及金屬管道的內(nèi)襯等。3、化工搪瓷及其耐蝕性能特點(diǎn)：它兼有金屬設(shè)備的力學(xué)性能和瓷釉的耐腐蝕性能雙重優(yōu)點(diǎn)。瓷表面光滑易清洗，并有防止金屬離子干擾化學(xué)反應(yīng)和玷污產(chǎn)品的作用，應(yīng)用：廣泛用于醫(yī)藥、釀造、合成纖維生產(chǎn)中。。4、石墨及其耐蝕性能特點(diǎn)：天然石墨含有大量雜質(zhì)耐蝕性差。人工不透性石墨具有優(yōu)良的耐蝕性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性、熱膨脹系數(shù)小、耐溫度急變性好、不污染介質(zhì)、密度低、易于加工成形。其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度低、性脆。應(yīng)用：用于制造熱交換器、塔及塔件、管道、管件、鹽酸合成爐等?！?.3高分子材料一、高分子化合物概念是指分子量很大的化合物。分子量大多在5×103~106之間。工程上認(rèn)為，只有具備較好的強(qiáng)度、彈性和塑性等機(jī)械性能的高分子化合物才是工業(yè)用高分子化合物。二、高分子化合物的合成高分子化合物的合成就是將單體通過聚合反應(yīng)聚合起來形成化合物的過程。因此，高分子化合物也稱為聚合物或高聚物。最常見的聚合反應(yīng)有加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩種。加聚反應(yīng)：加聚反應(yīng)是指一種或多種單體相互加成而連接成聚合物的反應(yīng)。分均加聚反應(yīng)和共加聚反應(yīng)。縮聚反應(yīng)：縮聚反應(yīng)是指一種或多種單體相互混合而連接成聚合物，同時(shí)析出（縮去）其它低分子物質(zhì)（如水、氨、醇、鹵化氫等）的反應(yīng)。又可分為均縮聚和共縮聚反應(yīng)兩種?！?.3高分子材料三、高分子材料的分類和命名1、高分子材料的分類按來源：：天然高分子、合成高分子材料；按大分子鏈的幾何形狀：線型、支鏈型和體型三種；按大分子鏈的排列特點(diǎn)：無定型和晶態(tài)兩種；按極性：極性和非極性兩種；按照實(shí)際用途：塑料、橡膠、纖維和膠粘劑等。最本質(zhì)和最重要的是按照化學(xué)組成：①碳鏈有機(jī)聚合物：該類聚合物的大分子主鏈全部由飽和碳鏈或雙鍵不飽和碳鏈組成（如聚烯烴、聚二烯烴）-C-C-C-C-C-或-C-C=C-C-②雜鏈有機(jī)聚合物：該類聚合物的大分子主鏈中除碳原子外，還含有氧、氮、硫、磷等其它原子：-C-C-O-C-，-C-C-N-C-，或-C-C-S-C-§1.3高分子材料③元素有機(jī)聚合物:該類聚合物的主鏈主要由硅、鈦、鋁、硼、氧等原子構(gòu)成，如：-O-Si-O-Si-O-其側(cè)基一般為有機(jī)基團(tuán)（碳鏈）。④無機(jī)聚合物：該類聚合物的主鏈和側(cè)基均由無機(jī)元素或基團(tuán)構(gòu)成。2、命名①由化學(xué)結(jié)構(gòu)命名:就是以聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)來命名。一是按鏈節(jié)的環(huán)學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)命名;一是按有機(jī)化合物系統(tǒng)命名。②由原料單體命名:就是以合成聚合物的低分子原料單體為基礎(chǔ)來命名。對(duì)于加聚類聚合物，在其鏈節(jié)所含單體前加一“聚”字來取名；對(duì)于縮聚類以及某些共聚類聚合物，在其低分子原料之后習(xí)慣加"樹脂"二字命名。③采用商品名稱和代表符號(hào)：有許多聚合物人們習(xí)慣使用其商品名稱，例如有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）、電木（酚醛塑料）、電玉（脲醛塑料）、滌綸或的確良（聚脂纖維）、腈綸或人造羊毛（聚丙烯腈纖維）、維綸或維尼龍（聚乙烯醇纖維）、錦綸或尼龍（聚酰胺纖維）、丙綸（聚丙烯）、氯綸（聚氯乙烯）等。§1.3高分子材料四、高分子材料的性能（1）重量輕：高分子聚合物是最輕的一類材料，比金屬和陶瓷都要輕。重量輕是高分子聚合物的最大優(yōu)點(diǎn)之一。（2）高彈性：①?gòu)椥宰冃瘟看?；②彈性模量低。③拉伸時(shí)溫度升高。（3）滯彈性：應(yīng)變不隨作用力即時(shí)建立平衡，而有所滯后，這就是滯彈性，它是高聚物的又一重要特性。主要表現(xiàn)有：①蠕變：高聚物在室溫下承受力的長(zhǎng)期作用時(shí)，發(fā)生的不可恢復(fù)的塑性變形稱為蠕變。②應(yīng)力松弛：高聚物受力變形后所產(chǎn)生的應(yīng)力隨時(shí)間而逐漸衰減的現(xiàn)象就是應(yīng)力松弛。③滯后與內(nèi)耗：高聚物承受周期性荷載時(shí)，出現(xiàn)應(yīng)變落后于應(yīng)力，即造成應(yīng)變的滯后。在重復(fù)加載時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)上一次的變形還未來得及回復(fù)，或分子鏈的構(gòu)象未跟上改變，又施加上了下一次荷載，于是造成了分子間的內(nèi)摩擦，產(chǎn)生所謂內(nèi)耗?！?.3高分子材料(4)塑性與受迫彈性加熱時(shí)，分子鏈各部分受熱的不均云使材料不立即熔化而先有一軟化過程所表現(xiàn)出的特性稱為塑性。無定形高聚物在玻璃化溫度以下，較大應(yīng)力下產(chǎn)生的較大的不能回復(fù)變形稱為受迫高彈性。（5）強(qiáng)度與斷裂強(qiáng)度：高聚物的強(qiáng)度比金屬低得多，比強(qiáng)度還是很高。斷裂：高聚物的斷裂也有脆性斷裂和韌性斷裂兩種形式。①硬脆類高聚物②強(qiáng)硬類高聚物③強(qiáng)韌類高聚物④柔韌類高聚物⑤軟弱類高聚物§1.3高分子材料（6）韌性高聚物的優(yōu)點(diǎn)之一是其內(nèi)在的韌性較好，即在斷裂前能吸收較大的能量。沖擊韌性：是材料在高速?zèng)_擊狀態(tài)下的韌性或?qū)嗔训目沽?，在高聚物中也被稱為沖擊強(qiáng)度。（7）減摩、耐磨性摩擦是接觸表面之間的機(jī)械粘接和分子粘著所引起的。大多數(shù)塑料對(duì)金屬和對(duì)塑料的摩擦系數(shù)值一般在0.2~0.4倍范圍內(nèi)，但有一些塑料的摩擦系數(shù)很低。塑料（一部分）除了摩擦系數(shù)低以外，更主要的優(yōu)點(diǎn)是磨損率低。（8）絕緣性高聚物分子的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，不能電離，沒有自由電子和可移動(dòng)的離子，因此是良好的絕緣體，絕緣性能與陶瓷相當(dāng)。（9）耐熱性高聚物的耐熱性是指它對(duì)溫度升高時(shí)性能明顯降低的抵抗能力。同金屬相比，高聚物的耐熱性是較低的，這是高聚物的一大不足?！?.3高分子材料(10)耐蝕性耐蝕性是材料抵抗介質(zhì)化學(xué)和電化學(xué)破壞的能力。耐蝕性好是高分子材料的優(yōu)點(diǎn)之一。(11)老化老化是指高聚物在長(zhǎng)期使用或存放過程中，由于受各種因素的作用，性能隨時(shí)間不斷惡化，逐漸喪失使用價(jià)值的過程。老化是高聚物一個(gè)主要缺點(diǎn)。五、常用塑料1、塑料的組成塑料是指以有機(jī)合成樹脂為主要組成材料，與其他配料混合，通過加熱、加壓塑造成一定形狀的產(chǎn)品。一般來講，組成塑料的物質(zhì)主要包括：①合成樹脂：由低分子化合物通過聚合或縮聚反應(yīng)合成的高分子化合物。②填料（或增強(qiáng)材料）：是塑料改性最重要的成分，起增強(qiáng)性能的作用。③固化劑：作用是通過交聯(lián)使樹脂具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、硬化和穩(wěn)定塑料制品。§1.3高分子材料④增塑劑：用以提高樹脂可塑性和柔性的添加劑。⑤穩(wěn)定劑：其作用主要是延遲塑料在環(huán)境中的老化過程。⑥潤(rùn)滑劑：可防止塑料成形過程中產(chǎn)生的粘模問題。⑦著色劑：其作用是使塑料著色，可為有機(jī)顏料或無機(jī)顏料。⑧阻燃劑：作用是遏止燃燒或造成自熄。2、常用塑料的分類及特性（1）按照熱性能分：①熱塑性塑料加熱時(shí)軟化，可塑造成形，冷卻后則變硬。線型聚合物。②熱固性塑料初加熱時(shí)軟化，可塑造成形，但固化之后再加熱，將不再軟化，也不溶于溶劑。體型聚合物。§1.3高分子材料（2）按照使用范圍分①通用塑料指應(yīng)用范圍廣，生產(chǎn)量大的塑料品種。主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴、酚醛塑料和氨基塑料等.②工程塑料主要指綜合工程性能（包括機(jī)械性能、耐熱耐寒性能、耐蝕性絕緣性能等）良好的各種塑料。最重要的有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等四種。③耐熱塑料指能在較高溫度下工作的各種塑料。常見的有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂等?！?.3高分子材料六、橡膠1、天然橡膠組成：天然橡膠是橡膠樹的樹汁經(jīng)過煉制的高彈性固體。它是不飽和異戊二烯（C5H8）高分子聚合物。特點(diǎn)：天然橡膠的力學(xué)性能較差；化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般非氧化性強(qiáng)酸、有機(jī)酸、堿溶液和鹽溶液的腐蝕，但不耐強(qiáng)氧化性酸和芳香族化合物的腐蝕。應(yīng)用：在水工藝工程、化學(xué)工程等設(shè)備防腐處理中，軟橡膠主要用作各種設(shè)備的襯里；硬橡膠還可制成整體設(shè)備，如泵、管道、閥門等。2、合成橡膠組成：合成橡膠的主要原料是石油、煤和天然氣。特點(diǎn)及其應(yīng)用：丁基橡膠的突出特點(diǎn)是不透氣性，對(duì)氧化性環(huán)境如空氣和稀硝酸具有較好的耐蝕性。硅橡膠無味、無毒，其最大的特點(diǎn)是耐熱性好，可用作墊圈、密封件材料和隔熱材料。氟橡膠具有優(yōu)良的耐高溫、耐油、耐強(qiáng)氧化劑和耐酸堿性能，主要用于高溫、強(qiáng)氧化環(huán)境?！?.4

復(fù)合材料一、概述1、概念

復(fù)合材料就是由兩種或更多種的物理和化學(xué)本質(zhì)不同的物質(zhì)，人工制成的一種多相固體材料。①它可改善或克服組成材料的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)。②它可按照零部件、構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和受力要求，給出預(yù)定的、分布合理的配套性能，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)。③它可造成單一材料不易具備的性能或功能，或在同一時(shí)間里發(fā)揮不同功能的作用。2、分類（1）玻璃纖維復(fù)合材料用玻璃纖維增強(qiáng)工程塑料的復(fù)合材料，即玻璃鋼。玻璃鋼分熱塑性和熱固性兩種?！?.4

復(fù)合材料①熱塑性玻璃鋼熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱塑性樹脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。②熱固性玻璃鋼熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱固性樹脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。（2）碳纖維復(fù)合材料①碳纖維復(fù)合材料：作基體的樹脂，目前應(yīng)用最多的是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和聚四氟乙烯。②碳纖維碳復(fù)合材料：用有機(jī)基體浸漬纖維坯塊，固化后再進(jìn)行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學(xué)氣相沉積，直接填入碳。③碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料：用于熔點(diǎn)較低的金屬或合金，在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維鋁基復(fù)合材料。④碳纖維陶瓷復(fù)合材料：我國(guó)研制了一種碳纖維石英玻璃復(fù)合材料。§1.4

復(fù)合材料（3）硼纖維復(fù)合材料①硼纖維樹脂復(fù)合材料：基體主要為環(huán)氧樹脂、聚苯并咪唑和聚酰亞胺樹脂等。硼纖維是由硼氣相沉積在鎢絲上來制取的。②硼纖維金屬?gòu)?fù)合材料：常用的基體為鋁，鎂及其合金，還有鈦及其合金等。（4）金屬纖維復(fù)合材料作增強(qiáng)纖維的金屬主要是強(qiáng)度較高的高熔點(diǎn)金屬鎢、鉬、鋼、不銹鋼、鈦、鈹?shù)?，它們能被基體金屬潤(rùn)濕，也能增強(qiáng)陶瓷。①金屬纖維金屬?gòu)?fù)合材料：研究較多的增強(qiáng)劑為鎢鉬絲，基體為鎳合金和鈦合金。②金屬纖維陶瓷復(fù)合材料：利用金屬纖維的韌性和抗拉能力改善陶瓷的脆性?！?.4

復(fù)合材料3、復(fù)合材料的性能特點(diǎn)（1）比強(qiáng)度和比剛度高

增強(qiáng)劑或者基體為比重小的物質(zhì)，或兩者的比重都不高,且都不是完全致密的；另一方面，增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維。比強(qiáng)度和比彈性模量是各類材料中最高的。（2）抗疲勞性能好首先，缺陷少的纖維的疲勞抗力很高；其次，基體的塑性好，能消除或減小應(yīng)力集中區(qū)的大小和數(shù)量。（3）減振能力強(qiáng)復(fù)合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不容易發(fā)生共振而快速脆斷；另外，復(fù)合材料是一種非均質(zhì)多相體系，在復(fù)合材料中振動(dòng)衰減都很快?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)一、概述腐蝕是材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料的變質(zhì)和破壞。1、腐蝕的危害腐蝕所造成的危害非常嚴(yán)重：腐蝕不僅會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失、造成資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且還會(huì)污染人類生存的環(huán)境、引發(fā)災(zāi)難性事故。（1）經(jīng)濟(jì)損失巨大（2）資源和能源浪費(fèi)嚴(yán)重（3）引發(fā)災(zāi)難性事故（4）造成環(huán)境污染2、腐蝕與防護(hù)科學(xué)的發(fā)展（1）遠(yuǎn)在5000年前我們的祖先就采用火漆作為木、竹器的防腐涂層。出土的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的武器，有的至今毫無銹蝕，原因是其表面有一層致密的含鉻的黑色氧化物保護(hù)層。如勾踐劍?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（2）18世紀(jì)下半葉開始的工業(yè)革命，促進(jìn)了腐蝕與防護(hù)科學(xué)理論研究的發(fā)展。（3）近30多年來，隨著核能技術(shù)、海洋工程、航空航天、環(huán)境科學(xué)與工程技術(shù)等現(xiàn)代工業(yè)的崛起以及設(shè)備運(yùn)行向高速、高溫、高壓方向的發(fā)展，使原來大量使用著的不銹鋼和高強(qiáng)度合金構(gòu)件不斷出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題，從而促使許多相關(guān)學(xué)科展開了對(duì)腐蝕問題的綜合研究，使今日的腐蝕與防護(hù)科學(xué)發(fā)展成為一門融合了多種學(xué)科的新興邊緣學(xué)科，并形成了包含腐蝕電化學(xué)、腐蝕金屬學(xué)、環(huán)境敏感斷裂力學(xué)、生物腐蝕學(xué)和防護(hù)系統(tǒng)工程學(xué)等許多學(xué)科分支。（4）現(xiàn)在電化學(xué)保護(hù)技術(shù)已在我國(guó)的海洋開發(fā)，石油化學(xué)工業(yè)，地下結(jié)構(gòu)和裝置等方面獲得了極廣泛的應(yīng)用，并逐步走向規(guī)范化、法令化階段；緩蝕劑的理論研究與實(shí)際應(yīng)用，正在建立我國(guó)自己的體系；各種耐蝕材料和表面保護(hù)技術(shù)的開發(fā)及推廣應(yīng)用獲得了很大的發(fā)展；防腐蝕設(shè)計(jì)和防腐蝕技術(shù)管理日益受到普遍的重視?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)二、腐蝕與防護(hù)基本原理1、金屬的化學(xué)腐蝕金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，生成金屬化合物并使材料性能退化的現(xiàn)象。（1）金屬氧化及其氧化膜自然界中除金、鉑等金屬在一般情況下不氧化而呈單質(zhì)形式外，大多數(shù)金屬都以氧化物（礦石）形式存在。除少數(shù)金屬（如鉬、鎢）高溫氧化所生成的氧化物具有揮發(fā)性外，大多數(shù)金屬氧化的結(jié)果都是在其表面上形成一層氧化物固相膜。金屬表面上的氧化膜阻隔了金屬與介質(zhì)之間的物質(zhì)傳遞，將減慢金屬繼續(xù)氧化的速度。但金屬氧化膜要對(duì)金屬起到良好的保護(hù)作用，還必須滿足以下條件：§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)①生成的金屬膜必須致密、完整，能把金屬表面全部遮蓋住。②金屬氧化物本身是穩(wěn)定、難熔和不揮發(fā)的，不易與介質(zhì)作用而被破壞。③氧化膜與基體結(jié)合良好，有相近的熱脹系數(shù)，不會(huì)自行或受外界作用而剝離脫落。④氧化膜有足夠的強(qiáng)度、塑性，足以經(jīng)受一定的應(yīng)力、應(yīng)變的作用。（2）鋼鐵的氣體腐蝕①高溫氧化：鋼鐵在空氣中加熱，在較低溫度（200~300℃）表面便出現(xiàn)可見的氧化膜。在570℃以下時(shí)，生成的氧化物為結(jié)構(gòu)致密、保護(hù)作用較好的Fe3O4和Fe2O3；溫度超過570℃時(shí)，在氧化膜內(nèi)層生成FeO。FeO的結(jié)構(gòu)疏松，晶格缺陷密度高，金屬離子和氧離子容易遷移，氧化速度急劇增大。溫度高于800℃，表面上就開始形成多孔、疏松的“氧化皮”。②脫碳：脫碳是指在腐蝕過程中，除了生成氧化皮層外，與氧化皮層相連的內(nèi)層滲碳體Fe3C與介質(zhì)中的氧、氫、二氧化碳、水等作用(見P48頁(yè)），生成的氣體降低了膜的保護(hù)作用。防止：增加氣體介質(zhì)中CO和CH4的含量或在鋼中添加鋁和鎢?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)③氫蝕:

溫度超過200~300℃，壓力高于30.4MPa時(shí)，氫將對(duì)鋼產(chǎn)生顯著作用，使鋼劇烈脆化，造成氫蝕。氫蝕包括可逆氫脆和氫蝕兩個(gè)階段。在第一階段是可逆氫脆，氫被鋼的表面所吸收，并以原子狀態(tài)沿晶界向鋼的內(nèi)部擴(kuò)散。雖然這些氫原子并未與鋼的組分起化學(xué)反應(yīng)，也未改變其組織，但卻降低了鋼的韌性，使鋼變脆。在一定條件下韌性又可以部分或全部恢復(fù)。第二階段是氫蝕階段。在該階段，侵入并擴(kuò)散到鋼中的氫與不穩(wěn)定化合物發(fā)生反應(yīng)防止：降低含碳量、加合金元素④鑄鐵的腫脹：鑄鐵的腫脹實(shí)際上是一種晶間氣體腐蝕。腐蝕性氣體沿晶界、石墨夾雜物和細(xì)微裂縫滲入到鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧化作用。由于氧化物的生成，鑄鐵體積變大，產(chǎn)生腫脹，其強(qiáng)度大大降低。防止：見適量硅（5%—10%）§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（3）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法a.合金化:元素Cr、Al、Si等改善鋼鐵材料抗氧化性能最有效的合金元素，與氧的親和力比鐵強(qiáng)，在氧化性介質(zhì)中首先與氧結(jié)合形成極穩(wěn)定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，這些氧化物結(jié)構(gòu)致密，能夠牢固地與金屬基體結(jié)合，形成有效的保護(hù)層。b.改善介質(zhì):通過設(shè)法改善介質(zhì)成分，可以減輕乃至消除某些特定環(huán)境條件下的腐蝕危害。c.

應(yīng)用保護(hù)性覆蓋層：利用金屬或非金屬涂層將金屬和氣體介質(zhì)隔離開來，是防止氣體腐蝕的有效途徑。實(shí)質(zhì)是抗氧化合金元素的表面合金化。d.耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層：采用熱噴涂或等離子噴涂的方法，可以將耐熱氧化物噴涂在金屬表面形成耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層，達(dá)到抗高溫氧化的目的。2、金屬的電化學(xué)腐蝕金屬在電解質(zhì)介質(zhì)中所發(fā)生的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（1）金屬的電化學(xué)腐蝕及發(fā)生條件金屬的電化學(xué)腐蝕原理在本質(zhì)上與熟知的銅－鋅原電池是一樣的，這種引起金屬腐蝕的短路原電池，叫做腐蝕原電池。金屬或合金常常是化學(xué)成分不均一，含有各種雜質(zhì)和合金元素存在組織結(jié)構(gòu)不均一物理狀態(tài)不均一表面氧化（保護(hù)）膜不完整引起金屬表面的電極電位不同，在電解質(zhì)溶液中就形成了腐蝕原電池。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)原理，可以將金屬、金屬離子及金屬氧化物或氫氧化物在水中的氧化-還原電位（E）與溶液的pH值構(gòu)成電位(E)－pH圖，來表示金屬與水的電化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)平衡關(guān)系的圖式，以此判斷金屬在水溶液中的腐蝕傾向、腐蝕產(chǎn)物以及指示防止腐蝕的可能途徑。要避免鐵的腐蝕，其狀態(tài)點(diǎn)就不能落入腐蝕區(qū)，可采取以下幾種措施①將鐵的電極電位降至非腐蝕區(qū)。這就要對(duì)鐵施行陰極保護(hù)。②將鐵的電極電位升高，進(jìn)入鈍化區(qū)。這可使用陽(yáng)極保護(hù)法或在溶液中添加陽(yáng)極型緩蝕劑來實(shí)現(xiàn)。③調(diào)整溶液pH值范圍使pH＝8~13，可使鐵進(jìn)入鈍化區(qū)。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（2）極化極化是指原電池由于電流通過，使其陰極和陽(yáng)極的電極電位偏離其起始電位值的現(xiàn)象。電流流過陰極使陰極電位降低的現(xiàn)象，稱為陰極極化。電流流過陽(yáng)極使陽(yáng)極電位升高的現(xiàn)象，稱為陽(yáng)極極化。顯然，極化減小了電池兩極之間的電位差，導(dǎo)致金屬腐蝕速度的降低。通常可以將極化的機(jī)理分為活化極化（電化學(xué)極化）、濃差極化和電阻極化。①活化極化：當(dāng)電流通過電極時(shí)，因電化學(xué)反應(yīng)遲緩，而造成電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為活化極化或電化學(xué)極化。②濃差極化：當(dāng)電流流過電極時(shí)，因電極反應(yīng)物（或反應(yīng)生成物）輸運(yùn)遲緩，而造成電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象稱為濃差極化。③電阻極化：電阻極化是由于在電極表面上生成了具有保護(hù)作用的氧化膜或不溶性的腐蝕產(chǎn)物等引起的?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（3）鈍化鈍化就是金屬與介質(zhì)作用后，失去其化學(xué)活性，變得更為穩(wěn)定的現(xiàn)象。使金屬發(fā)生鈍化的物質(zhì)稱為鈍化劑。①成相膜理論認(rèn)為，當(dāng)金屬溶解時(shí)，可在金屬表面生成一層致密的、覆蓋性良好的固體產(chǎn)物。這些產(chǎn)物作為一個(gè)獨(dú)立的相存在，把金屬和溶液機(jī)械地隔離開來，從而使金屬的溶解速度大大降低，使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。②吸附理論吸附理論認(rèn)為，引起金屬鈍化并不一定要形成固相膜，而只要在金屬表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附層。這種吸附層改變了金屬/溶液表面的結(jié)構(gòu)，使金屬反應(yīng)的活化能顯著升高，故金屬同腐蝕介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度將顯著減小?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（4）氫去極化和氧去極化腐蝕電化學(xué)腐蝕中金屬的陽(yáng)極溶解與介質(zhì)中氧化劑的還原是一對(duì)共軛反應(yīng)。促進(jìn)或抑制陰極過程，便可以促進(jìn)或抑制金屬的陽(yáng)極溶解。①氫去極化腐蝕：以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱析氫腐蝕。顯然，只有當(dāng)金屬的電極電位較氫電極的平衡電位為負(fù)時(shí)，才有可能發(fā)生析氫腐蝕。氫去極化過程包括以下幾個(gè)步驟：a.水化氫離子脫水H＋·nH2O→H＋＋nH2Ob.形成吸附氫原子H＋＋M(e)→MH（電化學(xué)步驟）c.吸附氫原子脫附MH＋MH→H2＋2M（脫附步驟）d.氫分子形成氣泡，從表面逸出。遲緩放電理論認(rèn)為控制反應(yīng)速度的步驟是放電，而復(fù)合理論認(rèn)為，放電速度很快，控制反應(yīng)的速度地復(fù)合成氫分子的這一步?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)影響氫去極化腐蝕的主要因素金屬材料的性狀：金屬材料的本質(zhì)、表面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)都會(huì)影響到金屬的氫去極化腐蝕。材料與表面狀態(tài)不同其氫過電位值不同，氫過電位值愈大，氫去極化腐蝕速度愈小，反之亦然。若雜質(zhì)相的氫過電位很小，就會(huì)加速金屬的腐蝕。pH值減小，氫離子濃度增大，氫電極電位變得更正，加速金屬的腐蝕陰極區(qū)的面積增加，氫過電位減小，陰極極化率降低，析氫反應(yīng)加快，從而導(dǎo)致腐蝕速度增大。溫度升高也使氫過電位減小，而且溫度升高，陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)都將加快，所以腐蝕速度隨溫度的升高而增大?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②氧去極化腐蝕:

在中性和堿性溶液中，由于氫離子的濃度較低，析氫反應(yīng)的電位較負(fù)，一般金屬腐蝕過程的陰極反應(yīng)往往不是析氫反應(yīng)，而是溶液中的氧的還原反應(yīng)，此時(shí)腐蝕去極化劑是氧分子。這類腐蝕稱為氧去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱吸氧腐蝕。只有當(dāng)金屬的電極電位較氧電極的平衡電位為負(fù)時(shí)，才有可能發(fā)生吸氧腐蝕。氧去極化過程有以下幾個(gè)步驟組成：a.氧通過氣/液界面?zhèn)髻|(zhì)，由空氣進(jìn)入溶液；b.溶解氧通過對(duì)流擴(kuò)散均布在溶液中；c.氧以擴(kuò)散方式通過電極表面的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的表面；d.氧在金屬表面進(jìn)行還原反應(yīng)。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)影響氧去極化腐蝕的主要因素：陽(yáng)極材料電極電位降低則氧去極化腐蝕的速度增大。溶解氧濃度增大，氧去極化腐蝕速度隨之增大。但當(dāng)溶解氧濃度提高到使腐蝕電流密度達(dá)到該金屬的臨界鈍化電流密度時(shí)，金屬將由活化溶解態(tài)向鈍化態(tài)轉(zhuǎn)化，其腐蝕速度就會(huì)顯著降低。溶液流速越大，腐蝕速度也就越大。但當(dāng)流速增大到氧的還原反應(yīng)不再受濃差極化控制時(shí)，腐蝕速度便與流速無關(guān)。對(duì)于可鈍化金屬，金屬便轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。鹽濃度的增大，溶液的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度將有所提高。但當(dāng)鹽濃度高到一定程度后，腐蝕速度反而會(huì)隨鹽濃度的提高而減慢。溫度升高氧的擴(kuò)散和電極反應(yīng)速度加快，因此在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高腐蝕速度加快。但溫度升高又會(huì)降低氧的溶解度（敞口系統(tǒng)），使金屬的腐蝕速度減小?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)3、金屬腐蝕破壞的形態(tài)（1）全面腐蝕腐蝕分布在整個(gè)金屬表面，結(jié)果使金屬構(gòu)件截面尺寸減小，直至完全破壞。純金屬及成分組織均勻的合金在均勻的介質(zhì)環(huán)境中表現(xiàn)出該類腐蝕形態(tài)。（2）局部腐蝕腐蝕集中在金屬表面局部地區(qū)，而其它大部分表面幾乎不腐蝕，稱為局部腐蝕。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)①電偶腐蝕兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸，由于腐蝕電位不相等，因而它們之間便有電偶電流流動(dòng)，使電位較低的金屬溶解速度增加，造成接觸處的局部腐蝕；而電位較高的金屬，溶解速度反而減小，這就是電偶腐蝕，亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。要避免電偶腐蝕首先要正確選取材料，并盡可能消除面積效應(yīng)，添加環(huán)緩蝕劑。正確選材：電偶腐蝕的推動(dòng)力是互相接觸的金屬之間存在電位差。顯然這種電位差越大，電偶腐蝕就越嚴(yán)重。因此，設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免異種合金互相接觸。難以避免接觸時(shí)，應(yīng)盡可能選取電偶序中相距較近的合金，或者對(duì)相異合金施以相同的鍍層。此外，采用絕緣性的表面保護(hù)層以及絕緣材料墊圈等都是防止電偶腐蝕的有效方法。消除面積效應(yīng)：電偶對(duì)中陰極金屬與陽(yáng)極金屬面積比，對(duì)電偶腐蝕影響極大，大陰極、小陽(yáng)極的電偶，將使陰極電流密度劇增，造成嚴(yán)重腐蝕添加適當(dāng)?shù)木徫g劑，也可以有效地控制電偶腐蝕?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②小孔腐蝕在金屬表面局部地區(qū)出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，而其余地區(qū)不被腐蝕或者只有很輕微的腐蝕，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕，簡(jiǎn)稱孔蝕或點(diǎn)蝕。孔蝕的影響因素及其控制主要包括以下幾方面的內(nèi)容：合金的成分和組織：孔蝕的敏感性與合金的成分、組織以及冶金質(zhì)量有密切的關(guān)系。介質(zhì)的組成和狀況：大多數(shù)的孔蝕是在含有鹵族元素化合物的介質(zhì)中發(fā)生的，因此，為預(yù)防孔蝕應(yīng)盡量降低介質(zhì)中鹵素。此外，對(duì)溶液進(jìn)行攪拌、循環(huán)或通氣也有利于預(yù)防和減輕孔蝕。緩蝕劑：硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽及堿等能增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損的鈍化膜的再鈍化，因而都是有效防止孔蝕的緩蝕劑。陰極保護(hù)：利用陰極保護(hù)法，使金屬的電極電位控制在孔蝕保護(hù)電位以下，就可以抑制孔蝕。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)③縫隙腐蝕

金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙(一般在0.025~0.1mm之間)，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕，這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕的機(jī)理與孔蝕很相似，其區(qū)別主要在于腐蝕的初始段?？孜g起源于自己開掘的蝕孔內(nèi)，而縫隙腐蝕則發(fā)生在金屬表面既存的縫隙中。在腐蝕形態(tài)上，孔蝕的蝕孔窄而深，而縫隙腐蝕的蝕坑則相對(duì)地廣而淺?？p隙腐蝕的影響因素與孔蝕的相似：控制縫隙腐蝕除可以采取防止孔蝕的相似措施外，設(shè)計(jì)中還應(yīng)盡量注意結(jié)構(gòu)的合理性，盡可能避免形成縫隙和積液的死角。對(duì)不可避免的縫隙，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。另外，盡量控制介質(zhì)中溶解氧的濃度，使溶氧濃度低于5×10－6，這樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池，縫隙腐蝕則難以啟動(dòng)?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)④晶間腐蝕

腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界區(qū)域發(fā)展，而晶粒本體的腐蝕很輕微，稱為晶間腐蝕。是一種由材料微觀組織電化學(xué)性質(zhì)不均勻引發(fā)的局部腐蝕。貧化理論認(rèn)為晶界與晶內(nèi)的電極電位的形成，形成一晶界區(qū)為陽(yáng)極，晶粒本體為陰極的微觀腐蝕電池。晶間腐蝕的控制應(yīng)著眼于材料本身的成分和組織。以?shī)W氏體不銹鋼敏化型晶間腐蝕為例：降低鋼的含碳量穩(wěn)定化處理重新固溶處理⑤選擇性腐蝕多元合金在電解質(zhì)溶液中由于組元之間化學(xué)性質(zhì)的不均云，構(gòu)成腐蝕電池。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（3）應(yīng)力作用下的腐蝕結(jié)構(gòu)和零件的受力狀態(tài)是多種多樣的，如拉伸應(yīng)力、交變應(yīng)力、沖擊力、振動(dòng)力等。不同應(yīng)力狀態(tài)與介質(zhì)協(xié)同作用所造成的環(huán)境敏感斷裂形式各不相同。①

應(yīng)力腐蝕開裂:材料在靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性開裂破壞現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕是危害最大的腐蝕形態(tài)之一。應(yīng)力腐蝕應(yīng)是電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力機(jī)械破壞互相促進(jìn)裂紋的生成和擴(kuò)展的過程。敏感的合金、特定的介質(zhì)和一定的靜應(yīng)力是發(fā)生應(yīng)力腐蝕的三個(gè)必要條件。對(duì)于一定的材料，其應(yīng)力腐蝕只在特定的介質(zhì)中發(fā)生。這種材料與敏感介質(zhì)的組合關(guān)系，稱為應(yīng)力腐蝕體系。應(yīng)力腐蝕的機(jī)理分為陽(yáng)極溶解和氫脆機(jī)理兩種?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)陽(yáng)極溶解機(jī)理:

該機(jī)理認(rèn)為應(yīng)力腐蝕裂紋的形成與擴(kuò)展是陽(yáng)極通道的形成與其延伸的過程。氫脆機(jī)理:認(rèn)為陰極析氫反應(yīng)在金屬表面形成的吸附氫原子滲入內(nèi)部引起氫脆，是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的主要原因。要避免應(yīng)力腐蝕或?qū)?yīng)力腐蝕加以控制，應(yīng)主要考慮以下幾方面的措施：正確選材:

根據(jù)介質(zhì)情況正確選材，避免構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系，或者減輕材料對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性。合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中效應(yīng)，制造工藝應(yīng)避免造成殘余拉應(yīng)力，采取表面強(qiáng)化方法，使零件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以期抵消或削弱拉應(yīng)力的作用。改善環(huán)境介質(zhì)：一方面設(shè)法消除或減少介質(zhì)中促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的有害物質(zhì)；另一方面可以向介質(zhì)中加入適當(dāng)?shù)木徫g劑。電化學(xué)保護(hù)：外加電流極化，使金屬的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感區(qū)。但對(duì)氫脆敏感的材料則不能采取陰極保護(hù)?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②腐蝕疲勞:

腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力協(xié)同作用所引起的材料破壞的現(xiàn)象，稱為腐蝕疲勞。同應(yīng)力腐蝕和機(jī)械疲勞相比，腐蝕疲勞的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：a.腐蝕疲勞沒有真實(shí)的疲勞極限。b.腐蝕疲勞在任何腐蝕介質(zhì)中都可能發(fā)生，但必須交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)同時(shí)作用條件下，才能產(chǎn)生腐蝕疲勞。c.腐蝕疲勞性能與載荷頻率、應(yīng)力以及載荷波形有密切關(guān)系。d.腐蝕疲勞裂紋往往是多源的；與應(yīng)力腐蝕相比，腐蝕疲勞裂紋的擴(kuò)展很少有分叉的情況。腐蝕疲勞的控制主要采取以下幾方面的措施。正確選材：一般地講，耐孔蝕的材料腐蝕疲勞性能好；對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的材料，其腐蝕疲勞性能則較差合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免應(yīng)力集中。表面強(qiáng)化處理和表面合金化可以顯著提高腐蝕疲勞性能§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)改善介質(zhì)條件:

如封閉體系中水中的除氧，以及水中添加鉻酸鹽等緩蝕劑均可延長(zhǎng)鋼材的腐蝕疲勞壽命。電化學(xué)保護(hù)：陰極保護(hù)常用于海洋環(huán)境金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞控制，效果良好。③磨損腐蝕：流體介質(zhì)與金屬之間或金屬零件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起金屬局部區(qū)域加速腐蝕破壞的現(xiàn)象稱為磨損腐蝕，簡(jiǎn)稱磨蝕。磨蝕又可分為湍流腐蝕、空泡腐蝕和摩振腐蝕。A)湍流腐蝕：在設(shè)備或部件的某些特定部位，介質(zhì)流速急劇增大形成湍流，由此造成的腐蝕稱為湍流腐蝕。湍流一方面加速了陰極去極化劑的供應(yīng)量，同時(shí)也增加了流體對(duì)金屬表面的切應(yīng)力，若流體中含有固體顆粒，則金屬表面的磨損腐蝕將更加嚴(yán)重。湍流腐蝕的控制可采取合理選材、改善設(shè)計(jì)、降低流速、去除介質(zhì)中的有害成分、覆蓋防護(hù)層和電化學(xué)保護(hù)等多種方法。冷凝管內(nèi)壁湍流腐蝕示意圖空泡腐蝕示意圖§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)B)空泡腐蝕：流體與金屬構(gòu)件作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在金屬表面局部區(qū)域產(chǎn)生湍流，且伴隨有氣泡在金屬表面生成和破滅，使金屬呈現(xiàn)與孔蝕類似的破壞特征，這種腐蝕稱為孔泡腐蝕，也稱氣蝕。控制空泡腐蝕的有效方法首先是合理選材；或在構(gòu)件上涂加保護(hù)層；減弱或吸收氣泡破裂時(shí)的高壓沖擊波；提高構(gòu)件表面的光潔度；在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)水力學(xué)原理，盡可能避免造成壓力突變區(qū)，防止氣泡的生成。C)摩振腐蝕：摩振腐蝕是指在加有荷載的互相緊密接觸的兩構(gòu)件表面之間，由于微小振動(dòng)和滑動(dòng)，使接觸面出現(xiàn)麻點(diǎn)或溝紋，并在其周圍存在著損傷微粒（腐蝕產(chǎn)物）的腐蝕破壞現(xiàn)象。摩振腐蝕也叫微動(dòng)腐蝕、磨損氧化。摩振腐蝕的機(jī)理主要有磨損-氧化和氧化-磨損兩種理論。減少或抑制摩振腐蝕，可采取以下幾方面的措施：阻止接觸面的相對(duì)微動(dòng)在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)通過增大接觸面的法向應(yīng)力，可阻止相對(duì)微動(dòng)，并添加墊圈以吸收振動(dòng)。另外在安裝與檢修時(shí)，要盡量緊固相接觸的工件?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)使用潤(rùn)滑劑:通過潤(rùn)滑作用減小摩擦系數(shù)，減少磨損。表面電鍍:在金屬表面電鍍鎘、鋅等低熔點(diǎn)金屬，能減小摩擦系數(shù)；若電鍍鉻等高熔點(diǎn)金屬，則不易發(fā)生冷焊。提高接觸金屬的硬度:通過合理選材、表面氮化、表層冷變形強(qiáng)化等措施，均可提高接觸面的硬度，從而減輕摩振腐蝕。（4）微生物腐蝕由于介質(zhì)中存在著某些微生物而使金屬的腐蝕過程加速的現(xiàn)象，稱之為微生物腐蝕，也簡(jiǎn)稱為細(xì)菌腐蝕。并非微生物本身對(duì)金屬的腐蝕，而是它們生命活動(dòng)的結(jié)果直接或間接地對(duì)金屬腐蝕過程產(chǎn)生影響。1）微生物對(duì)金屬腐蝕過程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用。如硫酸、有機(jī)酸和硫化物。

②改變環(huán)境介質(zhì)條件。如：pH值、溶解氧等。③影響電極極化過程。④破壞非金屬保護(hù)覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)2）常見的細(xì)菌腐蝕：①厭氧性細(xì)菌腐蝕:影響地下鋼鐵設(shè)備、構(gòu)件腐蝕性最為重要的厭氧菌是硫酸鹽還原菌（SRB）。這種菌能使硫酸鹽還原成硫化物，而硫化物與介質(zhì)中的碳酸等物質(zhì)作用生成硫化氫，進(jìn)而與鐵反應(yīng)形成硫化鐵，加速了鋼鐵的腐蝕。②好氧性細(xì)菌的腐蝕:指適于并僅能在含有游離氧的環(huán)境中繁殖生存的一類微生物，如硫氧化菌、鐵細(xì)菌、硫代硫酸鹽氧化菌等。以硫氧化菌為例，它可將元素硫和含硫化合物氧化成硫酸，造成腐蝕性極強(qiáng)的環(huán)境，導(dǎo)致材料的快速腐蝕。③厭氧與好氧聯(lián)合作用下的腐蝕：在實(shí)際環(huán)境中，由于好氧菌的腐蝕往往會(huì)造成厭氧的局部環(huán)境，使厭氧菌也得到繁殖，這樣兩類細(xì)菌的腐蝕與繁衍相輔相成，更加速了金屬的腐蝕。細(xì)菌聯(lián)合作用腐蝕的情況很普遍。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)3）細(xì)菌腐蝕的控制：原則上凡能夠抑制細(xì)菌繁殖或電化學(xué)腐蝕的措施，都有助于防止或削弱金屬的細(xì)菌腐蝕。采取的措施主要包括：使用殺菌劑或抑菌劑：根據(jù)細(xì)菌種類及介質(zhì)選擇高效、低毒和無腐蝕性的藥劑。改變環(huán)境條件：提高介質(zhì)的pH值及溫度（pH>9.0，溫度T>50℃）、排泄積水、改善通氣條件、減少有機(jī)物營(yíng)養(yǎng)源等。覆蓋防護(hù)層：采用涂覆非金屬覆蓋層或金屬鍍層使構(gòu)件表面光滑、在有機(jī)涂層中加入適量殺菌劑等方法，可避免細(xì)菌的附著，減少細(xì)菌成垢機(jī)會(huì)，防止真菌對(duì)涂層的破壞。陰極保護(hù)：陰極保護(hù)使構(gòu)件表面附近形成堿性環(huán)境，抑制細(xì)菌活動(dòng)。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)4、非金屬材料的腐蝕非金屬材料與環(huán)境介質(zhì)作用，性能發(fā)生蛻化，甚至完全喪失使用功能的現(xiàn)象，稱為非金屬材料的腐蝕。非金屬材料的組成和結(jié)構(gòu)與金屬完全不同，兩者的腐蝕原理也有著本質(zhì)的區(qū)別。除石墨外，非金屬材料的導(dǎo)電性很差或完全不導(dǎo)電，所以即使將其置于電解質(zhì)溶液中，也不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。非金屬材料的腐蝕主要是由物理作用和化學(xué)作用引起的。（1）非金屬無機(jī)材料的腐蝕設(shè)備腐蝕防護(hù)方面涉及的耐蝕非金屬無機(jī)材料，大多屬于硅酸鹽材料。。硅酸鹽搪瓷的腐蝕實(shí)質(zhì)上是搪瓷釉的腐蝕。硅酸鹽搪瓷釉的主要成分為SiO2，并含有多種堿金屬或堿土金屬氧化物。它具有很好的耐酸性，而耐堿性相對(duì)較差。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（2）非金屬有機(jī)材料的腐蝕

非金屬有機(jī)材料的腐蝕與金屬的腐蝕完全不同，其腐蝕過程主要是物理的或化學(xué)的作用，而不是電化學(xué)過程。①物理腐蝕:高分子材料的物理腐蝕就是其在介質(zhì)中的溶解。整個(gè)溶解過程分為溶脹和溶解兩個(gè)階段。非晶態(tài)：線型結(jié)構(gòu)溶脹后能溶解，體型結(jié)構(gòu)只能溶脹晶態(tài)：難溶脹和溶解。防止措施：針對(duì)具體的介質(zhì)條件選材極性原則：非極性的高分子材料不易溶于極性溶劑中；極性高分子材料易溶于非極性溶劑中。溶解度參數(shù)原則：溶解度參數(shù)是一個(gè)近似描述溶劑分子之間或高分子材料大分子鏈間作用力大小的參數(shù)。當(dāng)溶劑溶解度參數(shù)比高分子材料溶解度參數(shù)的差值小于1.7時(shí)為不耐溶劑腐蝕；大于2.5為耐溶劑腐蝕；1.7~2.5為有條件的耐溶劑腐蝕。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②化學(xué)腐蝕:高分子材料的大分子中總含有一些具有一定活性的極性基團(tuán)。這些極性基團(tuán)與特定的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了材料性能的改變，從而造成了材料的老化或者裂解破壞，即為高分子材料的化學(xué)腐蝕。水解反應(yīng)：高分子鏈中O、N、Si等原子能與碳原子構(gòu)成極性健，這些極性健能與水發(fā)生水解。氧化反應(yīng)：大分子鏈上存在以被氧化的薄弱環(huán)節(jié)，能與氧等作用而發(fā)生講解。取代反應(yīng)：碳鏈中的氫原子被其它原子或原子團(tuán)所取代。交聯(lián)反應(yīng)：使高分子化合物成為網(wǎng)狀，交聯(lián)度的大小會(huì)影響性能。③微生物腐蝕：微生物（包括真菌、霉菌及細(xì)菌）作用引起的腐蝕。許多高分子材料，如天然橡膠、大部分的含有增塑劑的熱固性塑料和熱塑性塑料等都含有微生物所必需的養(yǎng)分，因此只要有合適的溫度和濕度，微生物便會(huì)在這些材料上生活與繁殖，導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)④應(yīng)力腐蝕:

高分子材料的應(yīng)力腐蝕是高分子材料在受力狀態(tài)下所發(fā)生的物理或化學(xué)腐蝕，并使材料在低于正常斷裂應(yīng)力下產(chǎn)生銀紋、裂紋、直至斷裂的現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕不僅與介質(zhì)有關(guān)，也與高分子材料的性質(zhì)有關(guān)。三、設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)1、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)除正確選材外，具體還包括防蝕方法的選擇、防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及滿足防蝕要求的加工方法。（1）防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)同時(shí)考慮腐蝕防護(hù)方面的要求，包括下述原則：①構(gòu)件形狀盡量簡(jiǎn)單、合理簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件易于采取防腐措施、排除故障，便于維修、保養(yǎng)和檢查?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②避免殘留液和沉積物造成腐蝕設(shè)備、容器出口管及底部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)力求將其內(nèi)部的液體排凈，避免滯留的液體、沉積物造成濃差腐蝕或沉積物腐蝕。構(gòu)件布置要合理，避免水分積存，且要易于油漆和維修。在可能的情況下，貯液容器內(nèi)部應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成流線型?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)③防止電偶腐蝕在同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量采用相同的材料；在必須采用不同金屬組成同一設(shè)備時(shí)，選用在電偶序中相近的材料。不同金屬連接時(shí)，應(yīng)盡量采用大陽(yáng)極小陰極的有利結(jié)合，避免大陰極小陽(yáng)極的危險(xiǎn)連接.§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)④防止縫隙腐蝕在設(shè)備裝置上總是有各種各樣部件的連接，除焊接外還有鉚接、銷釘連接、螺栓連接、法蘭連接等等。這些連接都帶來了大量的縫隙，這些縫隙的存在，對(duì)構(gòu)件的防蝕不利?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)為了防止縫隙腐蝕，可采用如下措施：a.盡可能以焊接代替鉚接。b.改善鉚接狀況，在鉚縫中可填入一層不吸潮的墊片。c.容器底部的處置。容器底部不要直接與多孔基礎(chǔ)（如土壤）接觸，要用支座等與之隔離開。d.法蘭連接處墊片不宜過長(zhǎng)，盡量采用不吸濕的材料作墊片。e.避免加料時(shí)溶液飛濺到器壁，引起沉積物下的縫隙腐蝕。因此加料口應(yīng)盡量接近容器內(nèi)的液面。⑤防止液體的湍流腐蝕

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免過度的湍流、渦流。a.設(shè)計(jì)外形和形狀的突變會(huì)引起超流速與湍流的發(fā)生，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡避免。b.管線的彎曲半徑應(yīng)盡可能大，盡量避免直角彎曲。c.在高流速接頭部位，不要采用T型分叉結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用曲線逐漸過渡結(jié)構(gòu)§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)⑥避免應(yīng)力過分集中a.零件在改變形狀或尺寸時(shí)，不應(yīng)有尖角而應(yīng)以圓角過渡；當(dāng)設(shè)備的筒體與容器底的厚度不等而施焊時(shí)，應(yīng)當(dāng)把焊口加工成相同的厚度。b.設(shè)備上盡量減少聚集的、交叉的和閉合的焊縫，以減少殘余應(yīng)力。施焊時(shí)應(yīng)保證被焊接金屬結(jié)構(gòu)能自由伸縮。c.熱交換管的管子與花板的連接采用內(nèi)孔焊接法比漲管法好，這樣既減少縫隙，又減小應(yīng)力腐蝕破裂的危險(xiǎn)性。⑦設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理

a.設(shè)備裝置的布置應(yīng)盡量避免相互之間可能產(chǎn)生的不利或有害影響，如貯液設(shè)備、液體輸送設(shè)備或排泄設(shè)備應(yīng)與電控設(shè)備留有一定的安全距離。b.電氣控制等設(shè)備應(yīng)盡可能避開具有腐蝕性的環(huán)境，如在含有或可能泄漏Cl2、HCl、H2S等腐蝕性和有毒性氣體的局部環(huán)境中，要盡量避免布置電氣設(shè)備或未做防腐處理的其他設(shè)備?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（2）防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮到材料的腐蝕裕量、局部腐蝕強(qiáng)度以及材料腐蝕強(qiáng)度變化等3個(gè)方面的因素。①腐蝕裕量的選擇:對(duì)于全面腐蝕的情況，在未考慮環(huán)境腐蝕算出構(gòu)件材料尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)這種材料在使用的介質(zhì)中的腐蝕速度留取恰當(dāng)?shù)脑Ａ?，這樣就可以保證原設(shè)計(jì)的壽命要求。腐蝕裕量的考慮要根據(jù)構(gòu)件使用部位的重要性及使用年限來決定。②局部腐蝕的強(qiáng)度設(shè)計(jì):對(duì)于晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕等只有采取正確選材或控制環(huán)境介質(zhì)，注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等措施來防止。對(duì)于應(yīng)力腐蝕斷裂、腐蝕疲勞，如果材料的數(shù)據(jù)資料齊全，就有可能做出合適可靠的設(shè)計(jì)。③材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化：在加工及施工處理時(shí)，可能會(huì)引起材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化，應(yīng)加以注意。如某些不銹鋼在焊接時(shí)，由于敏化溫度影響而造成晶間腐蝕，使材料強(qiáng)度下降，可能會(huì)在使用中造成斷裂事故。§2.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（3）其它防蝕設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中，除上述幾方面應(yīng)當(dāng)考慮外，在選用材料時(shí)從經(jīng)濟(jì)考慮常常推薦各種防蝕保護(hù)措施，如使用防蝕涂料、電化學(xué)保護(hù)、緩蝕劑或電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等其它工藝性防腐蝕措施等。2、設(shè)備的電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)是根據(jù)金屬電化學(xué)腐蝕原理對(duì)金屬設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的一種有效方法。按照作用原理不同，電化學(xué)保護(hù)分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)兩類。（1）陰極保護(hù)用一定的方法使被保護(hù)的金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化以減小或防止其腐蝕的方法稱為陰極保護(hù)。實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方法通常有兩種：①外加電流的陰極保護(hù)：將被保護(hù)的金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相接，進(jìn)行陰極極化。優(yōu)點(diǎn)是可以調(diào)節(jié)電流和電壓，適用范圍廣，可用在要求大保護(hù)電流的條件下，當(dāng)使用不溶性陽(yáng)極時(shí)，其裝置耐用。缺點(diǎn)是必須要進(jìn)行經(jīng)常維護(hù)、檢修，要配備直流電源設(shè)備；附近有其它金屬設(shè)備時(shí)可能產(chǎn)生干擾腐蝕，需要經(jīng)常的操作費(fèi)用?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)②犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù):在被保護(hù)的金屬設(shè)備上連接一個(gè)電位更負(fù)（相對(duì)于被保護(hù)的金屬設(shè)備而言）的金屬（如鋼鐵設(shè)備上連接鋅等），使被保護(hù)金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化，這種方法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)（也稱犧牲陽(yáng)極保護(hù)）。優(yōu)點(diǎn)是不用外加電流；施工簡(jiǎn)單，管理方便，對(duì)附近設(shè)備沒有干擾，因此，適用于安裝電源困難、需要局部保護(hù)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是能產(chǎn)生的有效電位差及輸出電流量都是有限的，只適于需要小保護(hù)電流的場(chǎng)合。且電流調(diào)節(jié)困難，陽(yáng)極消耗大，需定期更換。使用陰極保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問題：a.腐蝕介質(zhì)必須是電解質(zhì)溶液，能夠離子導(dǎo)電。b.被保護(hù)設(shè)備在其腐蝕介質(zhì)中要易于陰極極化.c.鈍態(tài)金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。d.結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。e.由氫脆敏感性材料制作的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（2）陽(yáng)極保護(hù)將被保護(hù)的金屬設(shè)備進(jìn)行陽(yáng)極極化，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)入鈍化態(tài)，從而減輕或防止金屬設(shè)備腐蝕的方法稱陽(yáng)極保護(hù)。陽(yáng)極保護(hù)適用于那些電位正移時(shí)，金屬設(shè)備在所處的介質(zhì)中有鈍化行為的金屬-介質(zhì)體系。否則陽(yáng)極極化不但不能防止腐蝕，反而會(huì)加速腐蝕。陽(yáng)極保護(hù)的適用條件與特點(diǎn)：a.某些活性陰離子含量高的介質(zhì)中不宜采用陽(yáng)極保護(hù)。因?yàn)檫@些活性離子如Cl－在高濃度下能局部地破壞鈍化膜并造成孔蝕。b.與陰極保護(hù)一樣，陽(yáng)極保護(hù)也存在遮蔽效應(yīng)。若陰、陽(yáng)極布局不合理，可能造成有的地方已鈍化，有的地方過鈍化，有的地方尚處在活化態(tài)。c.與陰極保護(hù)相比，成本高、工藝復(fù)雜。因?yàn)殛?yáng)極保護(hù)需要輔助陰極、直流電源、測(cè)量及控制保護(hù)電位的設(shè)備。（3）陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)的比較陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)都屬于電化學(xué)保護(hù)，適用于保護(hù)處于電解質(zhì)溶液中的金屬設(shè)備，但它們又有各自的特點(diǎn)。①?gòu)脑砩现v，任何金屬都可實(shí)施陰極保護(hù)（有負(fù)保護(hù)效應(yīng)者除外）。陽(yáng)極保護(hù)則是有條件的，它只適用于金屬－介質(zhì)體系具有鈍化行為的金屬設(shè)備的保護(hù)，否則會(huì)加速腐蝕。②陰極保護(hù)時(shí)，保護(hù)效果取決于陰極極化的程度，極化電流不代表腐蝕速度的大小。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，必須通過陽(yáng)極極化建立鈍態(tài)，極化電流的大小能反映腐蝕速度的快慢。③陰極保護(hù)時(shí)，電位的偏移只會(huì)影響保護(hù)效果，不會(huì)造成腐蝕速度的顯著變化（自鈍化金屬除外）。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，電位的偏離可能造成腐蝕速度加快。④當(dāng)介質(zhì)具有強(qiáng)氧化性時(shí)，采用陰極保護(hù)需要大電流陰極極化。采用陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，由于鈍化膜建立容易，易于進(jìn)行陽(yáng)極保護(hù)，且效果較好。⑤陰極保護(hù)時(shí)析氫反應(yīng)對(duì)具有氫脆敏感性的設(shè)備有造成氫脆的可能性。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，析氫發(fā)生在輔助陰極上，被保護(hù)設(shè)備不會(huì)有產(chǎn)生氫脆的可能性。⑥陰極保護(hù)時(shí)，輔助電極是陽(yáng)極，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中容易腐蝕，選擇合適的陽(yáng)極材料是一大難事。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，輔助電極是陰極，其本身就處于被保護(hù)狀態(tài)?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)（3）陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)的比較陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)都屬于電化學(xué)保護(hù)，適用于保護(hù)處于電解質(zhì)溶液中的金屬設(shè)備，但它們又有各自的特點(diǎn)。①?gòu)脑砩现v，任何金屬都可實(shí)施陰極保護(hù)（有負(fù)保護(hù)效應(yīng)者除外）。陽(yáng)極保護(hù)則是有條件的，它只適用于金屬－介質(zhì)體系具有鈍化行為的金屬設(shè)備的保護(hù)，否則會(huì)加速腐蝕。②陰極保護(hù)時(shí)，保護(hù)效果取決于陰極極化的程度，極化電流不代表腐蝕速度的大小。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，必須通過陽(yáng)極極化建立鈍態(tài)，極化電流的大小能反映腐蝕速度的快慢。③陰極保護(hù)時(shí)，電位的偏移只會(huì)影響保護(hù)效果，不會(huì)造成腐蝕速度的顯著變化（自鈍化金屬除外）。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，電位的偏離可能造成腐蝕速度加快?！?.1材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)④當(dāng)介質(zhì)具有強(qiáng)氧化性時(shí)，采用陰極保護(hù)需要大電流陰極極化。采用陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，由于鈍化膜建立容易，易于進(jìn)