金属的腐蚀理论及腐蚀控制.ppt
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1、金属腐蚀理论及腐蚀控制金属腐蚀理论及腐蚀控制参考书金属腐蚀理论及应用魏宝明主编金属腐蚀学朱日彰等编写腐蚀电化学原理曹楚南编著腐蚀工程M.G.方坦纳,N.D.格林著左景伊译国内主要专业杂志中国腐蚀与防护学报腐蚀与防护腐蚀科学与防护技术材料保护表面技术全面腐蚀控制四川化工与腐蚀控制国外主要专业杂志CorrosionMaterialPerformanceNationalAssociationofCorrosionEngineersNACE(美国腐蚀工程师协会)CorrosionScienceBritishCorrosionJournal金属腐蚀原理(上册)第一章绪论什么是腐蚀?定义:金属材料和周围环
2、境发生化学或电化学的作用而破坏。工程材料和周围环境发生相互作用而破坏。三个基本要素:腐蚀的对象腐蚀的性质腐蚀的后果耐蚀性指材料抵抗环境介质腐蚀的能力腐蚀性指环境介质腐蚀材料的强弱程度腐蚀过程的本质金属金属化合物G0,自发过程不可逆过程腐蚀的危害1.造成巨大的经济损失2.造成金属资源和能源的浪费3.造成设备的破坏事故4.阻碍新技术的发展经济损失包括直接损失和间接损失直接损失:指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。间接损失:指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产;跑、冒、滴、漏造成物料流失;腐蚀使产品污染,质量下降,设备效率降低,能耗增加;在计算壁厚时需增加腐蚀裕度,造成钢材
3、浪费等。举例1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾,停车6周,这次腐蚀事故总维修费50万美元,停车造成的税收损失高达500万美元。美国:1949年55亿美元19601969年150200亿美元1975年700亿美元1982年1269亿美元1995年8000亿美元英国:1969年13.65亿英镑(27.3亿美元)CorrosionScience(腐蚀科学)*腐蚀科学家CorrosionEngineering(腐蚀工程学)*腐蚀工程师金属腐蚀原理腐蚀控制腐蚀的分类按环境分类:大气腐蚀土壤腐蚀海水腐蚀高温气体腐蚀化工介质腐蚀按形态分类:全面腐蚀局部腐蚀按相互作用
4、的性质:电化学腐蚀物理腐蚀均匀腐蚀速度的表示方法失重腐蚀速度V单位:gm2.h年腐蚀深度Vp单位:mm/yV与Vp之间的换算第二章腐蚀电池1腐蚀电池的工作过程什么是腐蚀电池Zn+H2SO4=ZnSO4+H2腐蚀电池的定义:只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。腐蚀电池的特点:1腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应,结果造成金属材料的破坏。2腐蚀电池的阴、阳极短路(即短路的原电池),电池产生的电流全部消耗在内部,转变为热,不对外做功。3腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。HCl溶液ZnCuAKZnCuHCl溶液CuCuCuZn(a)Zn块和Cu块通(b)Zn块和Cu块直(c)
5、Cu作为杂质分过导线联接接接触(短路)布在Zn表面阳极Zn:ZnZn2+2e(氧化反应)阴极Cu:2H+2eH2(还原反应)腐蚀电池的构成腐蚀电池的工作环节1阳极反应通式:MeMnn+ne产物有二种:可溶性离子,如Fe2eFe2+不溶性固体,如2Fe+3H2OFe2O3+6H+6e2阴极反应通式:D+meD.me常见的去极化剂(氧化剂)是H+和O22H+2eH2析氢腐蚀或氢去极化腐蚀O2+4H+4e2H2O(酸性溶液中)O2+2H2O+4e4OH(中性或碱性溶液中)3电流回路金属部分:电子由阳极流向阴极溶液部分:正离子由阳极向阴极迁移以上三个环节既相互独立,又彼此制约,其中任何一个受到抑制,都
6、会使腐蚀电池工作强度减少。腐蚀电流阳极电流:Ia腐蚀电流:IcorIa=Icor在什么条件下相等?法拉第定律:氧化或还原1摩尔的任何物质所需要的电量为nF。2形成腐蚀电池的原因金属方面环境方面成分不均匀金属离子浓度差异组织结构不均匀氧含量的差异表面状态不均匀温度差异应力和形变不均匀热处理差异腐蚀电池形成原因举例(a)不同金属组合(b)金属中含杂项表面状态不同(d)应力及形变差异(e)氧浓度差异(f)金属离子浓度差异渗碳体铝钢铁新管道新管道应力集中砂土粘土铜铜表面状态不同缝内Cu2+浓度比缝外高腐蚀电池的种类大电池(宏观腐蚀电池):指阳极区和阳极区的尺寸较大,区分明显,肉眼可辩。微电池(微观腐蚀
7、电池):指阳极区和阴极区尺寸小,肉眼不可分辨。*大电池的腐蚀形态是局部腐蚀,腐蚀破坏主要集中在阳极区。*如果微电池的阴、阳极位置不断变化,腐蚀形态是全面腐蚀;如果阴、阳极位置固定不变,腐蚀形态是局部腐蚀。腐蚀过程的产物初生产物:阳极反应和阴极反应的生成物。次生产物:初生产物继续反应的产物。初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性产物。*只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。ZnCueNaCl溶液Zn2+OHZn(OH)2直立电极NaCl溶液ZnCu电偶电池e水平电极Zn2+OHZn(OH)2。腐蚀过程的产物腐蚀过程的产物盐水滴试验实验现象问题:阳极、阴极的部位?阳极反应、阴极反应是什么?用腐蚀电池
8、的理论解释实验现象?蓝色:显示Fe2+(阳极区)红色:显示OH(阴极区)棕色:铁锈如果使用脱氧液滴,则不会出现初始外观。初始外观其后外观3%NaCl+铁氰化钾+酚酞Fe盐水滴实验3腐蚀电池的极化极化现象原电池的极化实验现象:欧姆定律:极化现象:电流接通后,电池电动势降低的现象叫电池的极化现象。ZnCu测Zn电极电位的电路没画出来rV参比电极高阻电压表KA阳极极化和阴极极化阳极极化:电位偏离初始电位正移。阴极极化:电位偏离初始电位负移。*腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴极的阴极极化,不过两者的极化程度和方向不相同。极化值极化程度的大小用极化值表示,记为E。E=EE0Ea=EaE00Ec=Ec
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