金属腐蚀与防护概要.ppt

金属腐蚀与防护 ——重庆科技学院 主要内容 一、前言 金属材料在现代工农业生产中占有非常重要的地位。机械、交通、运输、国防和科学技术等各部门都需要大量的金属材料。 在人们的日常生活用品方面也离不开金属材料。金属材料广泛应用的原因在于金属材料有优良的使用性能(即材料的物理、化学和力学性能)和优良工艺性能(包括铸造、压力加工、焊接、热处理、切削加工性能)。在现代经济生活中，金属材料是最重要的工程材料。 然而，随着使用时间的推移，金属将受到不同程度的直接和间接的损坏，通常可见的金属材料损坏的形式包括腐蚀、断裂和磨损。 金属会发生腐蚀早已为人们所知，可以说人类一开始使用金属就发现了这一现象。虽然金属腐蚀现象极其广泛和常见，但作为一门学科，对其进行研究却还是近百年的事。 金属腐蚀是对金属材料的一种破坏。这种破坏使许多金属设备的使用寿命大为缩短甚至报废，给经济带来巨大的损失，它会使生产停顿、物质流失、资源耗损、产品质量降低、环境受到污染、影响新技术的发展。根据一些国家对金属腐蚀所造成损失的调查，其结果是惊人的。 表 主要工业国家腐蚀损失情况 腐蚀也是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。据美国国家输送安全局统计，美国45%管道损坏是由外壁腐蚀引起的。而在美国输气干线和集气管线的泄漏事故中，有74%是腐蚀造成的。1981～1987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万km的管线上曾发生事故1210次，其中外腐蚀517次，占事故的42.7%；内腐蚀29次，占2.4%；因施工质量问题造成的事故280次，占23.2%。 我国的地下油气管道投产l～2a后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。它不仅造成因穿孔而引起的油、气、水泄漏损失，以及由于维修所带来的材料和入力上的浪费，停工停产所造成的损失，而且还可能因腐蚀引起火灾。特别是天然气管道因腐蚀引起的爆炸，威胁人身安全，污染环境，后果极其严重。 人类开始使用金属后不久，便提出了防止金属腐蚀的问题。古希腊早在公元前就提了用锡来防止铁的腐蚀。 我国商代就已经用锡来改善铜的耐蚀性而出现了锡青铜。18世纪以来由于工业的迅速发展，为金属材料的出现创造了条件。 凯依尔(Keir)在1790年详细论述了铁在硝酸中的钝化，从此研究金属在各种介质中破坏的科学才活跃起来。 哈尔(Holl)在1819年证明铁在没有氧的情况下是不会生锈的。 德维(Dary)在1824年证明，当没有氧时，海水并不对钢起作用；在同年他又提出了用锌保护钢壳船的原理。 电离理论以及法拉第(Faraday)定律的出现对腐蚀的电化学理论的发展起到了重要的推动作用。 德·拉·李夫(De.La.Rive)在1830年提出了腐蚀电化学的概念(即微电池理论)，随后能斯特定律、热力学腐蚀图(pH—E)等也相继产生，并创立了电极动力学过程的理论。 到了20世纪初，腐蚀学科成为一门独立的科学，在科学领域中占有一定的位置。 我国的腐蚀科学发展较晚，与发达国家相比，我国腐蚀科学还有较大的差距。为了改变这种状况，我国于1978年专门成立了腐蚀科学组并组建了腐蚀学术委员会，制定了腐蚀学科发展规划，建立了腐蚀研究机构，同时加快了科技人才的培养，加强了国际学术交流，以促进我国腐蚀科学水平的提高。 二、金属腐蚀概述 1. 腐蚀的定义 “腐蚀”这个词起源于拉丁文“Corrodere”，其含义是“损坏或腐烂”。 在现代科学中，金属腐蚀的定义是“金属在环境介质的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理溶解而产生的破坏”。 由此定义可见，金属腐蚀的发生必须有包括金属材料和环境介质在内的相界面上的作用。在金属表面或界面上发生化学和电化学反应，使金属转化为离子状态。 2. 金属腐蚀的表示 ⑴ 金属腐蚀的质量指标：金属腐蚀的程度，可用样品在腐蚀前后质量变化(减少或增加)来评价，其中最常见的是根据质量的减少来测定腐蚀速度，计算公式为： 式中：V- — 金属腐蚀速度(质量指标)，g.m-2.h-1； W0、W1 — 分别表示金属腐蚀前、后的质量，g； S — 金属样品的表面积，m2；t — 腐蚀时间，h。 ⑵ 金属腐蚀的深度指标： 金属腐蚀的深度指标，我国通常采用mm.a-1表示，其计算公式为： 式中：VL — 金属腐蚀速度(深度指标)，mm.a-1； V- — 金属腐蚀速度(质量指标)，g.m-2.h-1； D — 金属密度，g.cm-2。 在美国，表示金属腐蚀的深度指标的单位时，喜欢用密