材料腐蚀与防护-绪论.ppt

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1、绪论1材料腐蚀的基本概念金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。随着非金属材料越来越多地用作工程材料，非金属材料失效现象也越来越引起人们的重视。腐蚀科学家们主张把腐蚀的定义扩展到所有材料(金属和非金属材料)。确切定义为：腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。腐蚀现象是十分普通的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属(Au、Pt等)外，一般材料发生病蚀都是一个自发过程。人类使用的金属和非金属材料很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(

2、如热能、光能等)引起破坏的。绝大多数金属和非金属材料的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。材料的腐蚀问题已成为当今材料科学与工程领域不可忽略的课题。02研究材料腐蚀的重要性材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。日常生活、交通运输、机械、化工、冶金，尖端科学技术、国防工业，使用材料的地方，不同程度存在着腐蚀问题。材料腐蚀给国民经济带来巨大损失。金属材料，一些工业发达国家统计，每年由于腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2％～4％。美1975年腐损700亿美元，占年生产总值的4.2％，1982年高达1260亿美元；英1969

3、年腐损13.65亿英镑，占生产总值的3.5％；日本1976年腐损92亿美元，占生产总值的1.8％；前苏1967年腐损67亿美元，占生产总值的2％；中国1995年腐损1500亿元，约生产总值的4%。日前，全世界每年腐损高达7000亿美元。腐蚀事故危及人身安全腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。美1965.3一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17人死亡。日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯爆炸，当场死亡75人。日1985.8一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断裂而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损

4、失1亿多美元。中1979某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，伤亡几十人．直接经济损失达630万元。由于意外事故而引起的停工、停产所造成的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。腐蚀耗竭了宝贵的资源和能源每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的10％～40％，其中2／3可再生，而1／3的金属材料被腐蚀掉无法回收。我国目前年产钢以l亿t计，则每年因腐蚀消耗掉的钢材近1千万t。腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量的人力和能源。从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问题，已刻不容缓。腐蚀引起的环境污染也是相当

5、严重的腐蚀增加了工业废水、废渣的排放置和处理难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海洋中的有害物资。造成了自然环境的污染，破坏了生态平衡，危害了人民健康，妨碍了国民经济的可持续发展。解决腐蚀问题促进新技术发展不锈钢发明和应用，促进了硝酸和合成氨工业的发展。美国的阿波罗登月飞船贮存N2O4的高压容器曾发生应力腐蚀破裂，经分析研究，加入质量数量为0.6％的NO之后才得以解决。美著名腐蚀学家方坦纳(Fontana)认为，如果找不到这个解决办法．登月计划会推迟若干年。材料腐蚀研究具有很大的现实意义和经济意义。0.3材料的腐蚀控制实

6、践表明，若充分利用现有的防腐蚀技术，广泛开展防腐蚀教育，实施严格的科学管理，因腐蚀而造成的经济损失中有30％～40％是可以避免的。但目前仍有一半以上的腐蚀损失还没有行之有效的防蚀方法来避免，这就需要加强腐蚀基础理论与工程应用的研究。控制腐蚀方法1)根据环境，正确地选用金属材料或非金属材料；2)对产品合理的结构设计和工艺设计，减少产品在加工、装配、贮存等环节中的腐蚀；3)用各种改善腐蚀环境的措施，如在封闭或循环体系使用缓蚀刑，以及脱气、除氧和脱盐等；4)用电化学保护方法，包括阴极保护和阳极保护技术；5)在基材上施加保护涂层，

7、包括金属涂层和非金属涂层。1、金属与合金的高温氧化多数条件下，使用金属相对于其周围的气态都是热不稳定的。根据气体成分和反应条件不同，将反应生成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物等，或者生成这些反应产物的混合物。室温或低温干燥的空气中，这种不稳定性对许多金属没有太多的影响。因反应速度很低。但是随着温度的上升，反应速度急剧增加。在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。高温下使用金属的抗蚀性问题变得尤为重要。金属高温腐蚀的普遍性1)化学工业中高温过程，如生产氨水和石油化工

8、等领域产生的氧化。2)在金属生产和加工过程中，如在热处理中碳氮共渗和盐浴处理易于产生增碳、氯化损伤和熔融盐腐蚀。3)含有燃烧的各个过程，比如柴油发动机、燃气轮机、焚烧炉等所产生的复杂气氛高温氧化、高温高压水蒸气氧化及熔融碱盐腐蚀。4)核反应堆运行过程中，煤的气化和液化产生的高温硫化腐蚀。5)在航空领域，