De金属在自然环境中的腐蚀实用教案

《De金属在自然环境中的腐蚀实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《De金属在自然环境中的腐蚀实用教案（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1. The concept of atmospheric corrosion 大气(dq)腐蚀的概念定义：金属在常温大气中，由于空气中的水和氧等的化学(huxu)和电化学(huxu)作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。大气腐蚀的例子：钢铁在空气中的生锈即属于此类腐蚀。工厂的钢梁、道路桥梁、火车钢轨、各种机械设备、车辆、电工产品、石油石化工业中的大部分生产设备以及武器装备等金属材料都是在大气环境下使用的会发生大气腐蚀。第1页/共32页第一页，共33页。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大气(dq)腐蚀分类2.1 Some concepts rela

2、ted to atmospheric corrosion 大气腐蚀的相关概念2.1.1 Composition of atmosphere 大气及其组成 地球表面上自然(zrn)状态的空气称为大气。 第2页/共32页第二页，共33页。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大气(dq)腐蚀分类2.1 Some concepts related to atmospheric corrosion 大气腐蚀的相关概念2.1.2 Absolute humidity and relative humidity 绝对湿度和相对湿度(xingdu shd)Abs

3、olute humidity 绝对湿度：一立方米大气中的水汽含量（g/m3）；一定温度下大气的最高绝对湿度叫做大气的饱和水蒸汽量。Relative humidity 相对湿度(xingdu shd)：大气中的绝对湿度与同温度下的饱和水蒸汽量之比。第3页/共32页第三页，共33页。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大气腐蚀(fsh)分类2.2 Classification of atmosphere corrosion 大气(dq)腐蚀的分类2.2.1 Dry atmosphere corrosion 干大气(dq)腐蚀RH 60% 80%如铜

4、、银等非铁金属，在被硫化物所污染了的空气中产生的失泽作用就是一个例子。 2.2.2 Moist atmospheric corrosion 潮大气(dq)腐蚀60%80% RH 100%铁在没有雨雪淋到时的生锈。 2.2.3 Wet atmospheric corrosion 湿大气(dq)腐蚀RH 100%当水分以雨、雪、水沫等形式直接落在金属表面上时所发生的腐蚀。 第4页/共32页第四页，共33页。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大气(dq)腐蚀分类2.3 Relationship between the rate of atmosph

5、eric corrosion and the thickness of liquid film 大气腐蚀速度(sd)与液膜厚度的关系区域区域I：相当于干大气腐蚀，腐蚀速度：相当于干大气腐蚀，腐蚀速度很低。很低。区域区域II：腐蚀速度急剧增加：腐蚀速度急剧增加(zngji)，相当于潮大气腐蚀。，相当于潮大气腐蚀。区域区域III：湿大气腐蚀区。：湿大气腐蚀区。区域区域IV：相当于全浸在电解液中，腐：相当于全浸在电解液中，腐蚀速度已基本不变。蚀速度已基本不变。第5页/共32页第五页，共33页。3. The mechanism of atmospheric corrosion 大气腐蚀(fsh)机理3

6、.1 The formation of water film on metal surface 金属表面上水膜的形成3.1.1 毛细凝聚：微细裂纹、结构间隙、空隙、尘埃微粒形成毛细管3.1.2 吸附(xf)凝聚：不饱和键力3.1.3 化学凝聚：吸水性化合物如NaCl、NH4NO3、手汗3.2 The mechanism of atmospheric corrosion in initial stage 大气腐蚀初期的腐蚀机理3.2.1 Cathodic process 阴极过程3.2.2 Anodic process 阳极过程第6页/共32页第六页，共33页。3. The mechanism

7、of atmospheric corrosion 大气(dq)腐蚀机理3.1 The formation of water film on metal surface 金属表面上水膜的形成3.1.1 毛细凝聚3.1.2 吸附凝聚3.1.3 化学凝聚3.2 The mechanism of atmospheric corrosion in initial stage 大气腐蚀(fsh)初期的腐蚀(fsh)机理3.2.1 Cathodic process 阴极过程3.2.2 Anodic process 阳极过程第7页/共32页第七页，共33页。3.3 The mechanism of atmos

8、pheric corrosion after the formation of rust in the surface of metal 大气腐蚀在金属表层形成锈层后的腐蚀机理(j l)Evans模型金属/Fe3O4的界面上： （阳极反应） Fe3O4/FeOOH界面上： （阴极反应） 3. The mechanism of atmospheric corrosion 大气腐蚀(fsh)机理第8页/共32页第八页，共33页。4. The characteristics of atmospheric corrosion 大气(dq)腐蚀的特点4.1 4.1 液膜表面积比极大，具有极好的溶氧条件，

9、使之一方面始终为氧液膜表面积比极大，具有极好的溶氧条件，使之一方面始终为氧饱和，另一方面氧极易达到金属表面，所以大气腐蚀具有吸氧腐蚀的饱和，另一方面氧极易达到金属表面，所以大气腐蚀具有吸氧腐蚀的优越条件。优越条件。4.2 4.2 由于液膜的高含氧特征及金属离子由于液膜的高含氧特征及金属离子(lz)(lz)水化过程的困难，水化过程的困难， 容容易促成阳极极化乃至阳极钝化。易促成阳极极化乃至阳极钝化。4.3 4.3 腐蚀产物残留沉积于金属表面，它们的特性对腐蚀影响极大，腐蚀产物残留沉积于金属表面，它们的特性对腐蚀影响极大， 有的具有保护作用能够抑制腐蚀的发展，有的可能进一步加速腐蚀过有的具有保护作

10、用能够抑制腐蚀的发展，有的可能进一步加速腐蚀过程产生不良后果。程产生不良后果。4.4 4.4 大气腐蚀的电极过程特征随大气条件的不同而变化。大气腐蚀的电极过程特征随大气条件的不同而变化。第9页/共32页第九页，共33页。5. Influencing factors of atmospheric corrosion 影响大气腐蚀的主要(zhyo)因素5.1 Relative humidity 相对湿度相对湿度5.2 Temperature 温度温度5.3 Types and composition of atmosphere 大气类型及成大气类型及成分分Rural atmosphere 乡村大气

11、乡村大气Urban atmosphere 城市大气城市大气Ocean atmosphere 海洋大气海洋大气Industrial atmosphere 工业大气工业大气5.4 Dust Content 固体尘粒固体尘粒5.5 Surface state of metal 金属的表面金属的表面(biomin)状态状态第10页/共32页第十页，共33页。6. Remedial measures of atmospheric corrosion 大气(dq)腐蚀的防护措施6.1 Use of alloys 使用合金（Cu、P、Cr）6.2 Coating protection 涂层表面保护(boh)

12、6.3 Reduction of relative humidity 降低相对湿度6.4 Use of inhibitors 缓蚀剂6.5 Other measures 其它第11页/共32页第十一页，共33页。大气腐蚀实例大气腐蚀实例- -低温低温(dwn)(dwn)管道、设备的露管道、设备的露点腐蚀点腐蚀第12页/共32页第十二页，共33页。大气大气(dq)(dq)腐蚀实例腐蚀实例- -低温管道、设备的露点腐低温管道、设备的露点腐蚀蚀第13页/共32页第十三页，共33页。大气大气(dq)(dq)腐蚀实例腐蚀实例- -低温管道、设备的露点低温管道、设备的露点腐蚀腐蚀第14页/共32页第十四页

13、，共33页。大气腐蚀大气腐蚀(fsh)(fsh)实例实例- -低温管道、设备的露点低温管道、设备的露点腐蚀腐蚀(fsh)(fsh)第15页/共32页第十五页，共33页。大气腐蚀实例大气腐蚀实例(shl)-(shl)-低温管道、设备的露点低温管道、设备的露点腐蚀腐蚀第16页/共32页第十六页，共33页。大气腐蚀实例大气腐蚀实例- -低温管道低温管道(gundo)(gundo)、设备的露、设备的露点腐蚀点腐蚀第17页/共32页第十七页，共33页。Section 2Seawater corrosion 海水腐蚀(fsh)第18页/共32页第十八页，共33页。1. Nature of seawater

14、 海水的性质(xngzh)1.1 海水是一种导电性很强的电解质溶液。海水是一种导电性很强的电解质溶液。1.2 海水中含量海水中含量(hnling)最多的盐类是氯化物，其次是硫最多的盐类是氯化物，其次是硫酸盐。酸盐。 第19页/共32页第十九页，共33页。2. The characteristics of seawater corrosion 海水腐蚀(fsh)的特征2.1 对于大多数金属来说，它们在海水中腐蚀时的阳极过程对于大多数金属来说，它们在海水中腐蚀时的阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。2.2 海水腐蚀是氧去极化过程，它是腐蚀反应的控制环节。海水腐蚀是氧

15、去极化过程，它是腐蚀反应的控制环节。2.3 海水的电导率很大，电阻性阻滞很小。海水的电导率很大，电阻性阻滞很小。2.4 海洋环境较为复杂海洋环境较为复杂(fz)，引起的具体腐蚀过程也各不，引起的具体腐蚀过程也各不相同。相同。海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区及海泥区等海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区及海泥区等 第20页/共32页第二十页，共33页。3. Influencing factors of seawater corrosion 影响(yngxing)海水腐蚀的因素3.1 Salt content 盐度3.2 pH value pH值3.3 Saturation content of

16、carbonate碳酸盐饱和度3.4 Oxygen content 含氧量3.5 Temperature 温度3.6 Flowing speed of seawater 海水流速3.7 Effect of sea biology 生物因素(yn s)的影响 第21页/共32页第二十一页，共33页。4. Prevention of seawater corrosion 海水腐蚀的防护(fngh)措施4.1 Using suitable metal material and developing new material with seawater corrosion resistance 合理选

17、用金属材料、研制新材料4.2 Protective coatings 涂层保护4.3 Electrochemical protection 电化学保护牺牲(xshng)阳极有锌合金、镁合金和铝合金 第22页/共32页第二十二页，共33页。Section 3Corrosion of Soils 土壤腐蚀第23页/共32页第二十三页，共33页。1.1 Conductivity of soils 土壤的导电性土壤的导电性土壤导电性越好，电阻率越低，土壤的腐蚀性越强。土壤导电性越好，电阻率越低，土壤的腐蚀性越强。1.1.1 Water content in soils 土壤中的水分土壤中的水分(shu

18、fn)1.1.2 Soil Porosity 土壤的空隙率土壤的空隙率1.1.3 Salt content 盐分的影响盐分的影响1.2 Oxygen content 含氧量的影响含氧量的影响土壤腐蚀多为吸氧腐蚀，土壤的透气性好，含氧量高，则会加土壤腐蚀多为吸氧腐蚀，土壤的透气性好，含氧量高，则会加速金属的腐蚀。速金属的腐蚀。1.3 pH Value酸性土壤（酸性土壤（pH=36）中性土壤（中性土壤（pH=67.5）碱性土壤碱性土壤(pH=7.59.5)。1. Corrosivity of soils and its influencing factors 土壤(trng)的腐蚀性及其影响因素第

19、24页/共32页第二十四页，共33页。1.4Temperature温度1.5Microorganism微生物的影响1.5.1微生物新陈代谢(xnchndixi)产物的腐蚀作用1.5.2参与土壤腐蚀的电化学过程1.5.3改变金属周围的氧浓度、盐浓度、酸度值等，形成局部腐蚀电池。1.5.4破坏金属表面的保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性。1. Corrosivity of soils and its influencing factors 土壤的腐蚀性及其影响(yngxing)因素第25页/共32页第二十五页，共33页。2.1 Corrosion cells in soils 土壤中的腐蚀电池2.1.1

20、 Micro-Corrosion cells 微观腐蚀电池2.1.2 Macro-corrosion cells 宏观腐蚀电池2.2 Electrode process in soils 土壤腐蚀的电极过程2.2.1 Anodic process 阳极过程2.2.1.1阳极溶解时没有显著(xinzh)阳极极化的金属。Mg、Zn、Al、Mn和Sn。2.2.1.2阳极溶解的极化率较低，并决定于金属离子化反应的过电位。如铁、碳钢、铜和铅。2.2.1.3 因阳极钝化而具有较高的起始极化率的金属。如铬、锆、含铬或铬镍不锈钢。2.2.1.4 在土壤条件不发生阳极溶解的金属。如钛、钽。2.2.2 Catho

21、dic process 阴极过程阴极过程主要是氧的去极化作用。2. Corrosion cells and electrode process in soils 土壤腐蚀(fsh)腐蚀(fsh)电池及电极过程第26页/共32页第二十六页，共33页。第27页/共32页第二十七页，共33页。三种自然条件下的腐蚀，大气、海水、土壤腐蚀，其阴极过程都是氧的去极化作用(zuyng)，但在不同的腐蚀情况下，氧的传递速度和情况则不同：在大气腐蚀中，氧是透过电解质薄膜；在海水腐蚀中，氧是经过电解液本体；而在土壤腐蚀中，氧是透过固体的微孔电解质。因此，在大气中，氧到达腐蚀着的金属表面，主要决定于水膜的厚度；在液

22、体里，主要决定于搅拌作用(zuyng)；而在土壤中，当土层的厚度相等时，则决定于土壤的结构和湿度。讨论(toln)：第28页/共32页第二十八页，共33页。3. Stray-current corrosion 杂散电流(dinli)腐蚀3.1 杂散电流：是指由原定的正常电路(dinl)漏失而流入他处的电流。3.2 杂散电流腐蚀：地下埋设的金属构件在杂散电流的作用下引起的腐蚀。电源的正极架空线电力机车路轨电源的负极。腐蚀破坏的程度与杂散电流的电流强度成正比，电流强度愈大，腐蚀愈严重。第29页/共32页第二十九页，共33页。4. Control for soil corrosion 土壤腐蚀的控制

23、(kngzh)4.1Useofinsulatedprotectivelayer绝缘性保护层4.2Cathodicprotection阴极保护4.3Improvingsoils改良(giling)土壤4.4Controllingmicroorganismcorrosion控制微生物腐蚀第30页/共32页第三十页，共33页。本章本章(bnzhn)思考题思考题1. 按照潮湿程度，金属的大气腐蚀有哪几类？它们之间是否有本质区别？2. 影响大气腐蚀的主要因素有哪些？为什么大其中的尘埃易引起钢铁腐蚀？3. 防止(fngzh)大气腐蚀主要有哪些措施？4. 海水腐蚀的阳极过程有什么特点？5. 金属发生大气腐时，水膜层的厚薄程度对水膜下的腐蚀过程有什么影响？6. 试比较海水腐蚀、大气腐蚀和土壤腐蚀异同点？7. 影响土壤腐蚀的因素有哪些？8. 什么是杂散电流腐蚀？第31页/共32页第三十一页，共33页。感谢您的欣赏(xnshng)！第32页/共32页第三十二页，共33页。内容(nirng)总结1. The concept of atmospheric corrosion 大气(dq)腐蚀的概念。2. Classification of Atmospheric Corrosion 大气(dq)腐蚀分类第三十三页，共33页。