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电化学腐蚀课件(公开课课件)

电化学腐蚀基本概念与原理

金属材料在环境中行为

电化学保护方法及技术应用

典型案例分析：成功解决电化学腐蚀问题

实验方法与技能培养

课程总结与拓展延伸

contents

目

录

01

电化学腐蚀基本概念与原理

电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中由于电化学作用而引起的破坏。

定义

根据腐蚀过程中阳极和阴极的反应类型，电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两类。

分类

在电化学腐蚀中，电解质溶液是金属与电解质界面上发生电化学反应的媒介。

电化学腐蚀中的电极反应包括阳极反应和阴极反应。阳极反应是金属溶解进入溶液的过程，阴极反应则是溶液中的氧化剂接受电子的过程。

电极反应

电解质溶液

腐蚀电池的形成

当金属与电解质溶液接触时，由于金属表面存在电化学不均匀性，会形成许多微小的原电池，即腐蚀电池。

腐蚀电池的工作过程

在腐蚀电池中，阳极发生氧化反应，金属溶解进入溶液；阴极发生还原反应，氧化剂接受电子。电子通过金属从阳极流向阴极，形成电流，从而加速了金属的腐蚀过程。

02

金属材料在环境中行为

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2

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金属在大气中的腐蚀主要是由于金属表面与大气中的氧气、水分等发生化学反应，导致金属表面氧化、生锈等。

大气腐蚀的机理

气候条件（如温度、湿度、降雨量等）、大气污染（如工业废气、汽车尾气等）以及金属材料的种类和表面状态等。

影响大气腐蚀的因素

采用耐候钢、镀锌、涂漆等表面处理方法，以及控制环境条件（如降低湿度、减少污染）等。

大气腐蚀的防护措施

金属在水中的腐蚀主要是由于金属与水中的溶解氧、酸碱度等发生化学反应，导致金属表面氧化、生锈等。

水腐蚀的机理

水的化学成分（如pH值、溶解氧含量、盐度等）、温度、流速以及金属材料的种类和表面状态等。

影响水腐蚀的因素

采用耐水腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法，以及控制水质条件（如调节pH值、降低盐度）等。

水腐蚀的防护措施

03

土壤腐蚀的防护措施

采用耐土壤腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法，以及改善土壤环境（如降低含水量、提高酸碱度）等。

01

土壤腐蚀的机理

金属在土壤中的腐蚀主要是由于金属与土壤中的水分、氧气、盐类等发生化学反应，导致金属表面氧化、生锈等。

02

影响土壤腐蚀的因素

土壤的理化性质（如含水量、透气性、酸碱度等）、微生物活动以及金属材料的种类和表面状态等。

金属在高温环境中的腐蚀主要是由于金属与高温气体中的氧化性物质发生化学反应，导致金属表面氧化、硫化等。

高温腐蚀的机理

温度、气氛成分（如氧含量、硫含量等）、压力以及金属材料的种类和表面状态等。

影响高温腐蚀的因素

采用耐高温腐蚀的合金材料、表面涂层保护、控制气氛成分等方法，以及降低温度、减少氧化性物质含量等措施。

高温腐蚀的防护措施

03

电化学保护方法及技术应用

阴极保护原理

通过向被保护金属施加负电位，使其成为电化学腐蚀电池中的阴极，从而抑制金属腐蚀。

阴极保护实践

阴极保护技术广泛应用于埋地管道、船舶、桥梁等钢结构的长效防腐。实施阴极保护时，需根据金属材料的性质、环境条件等因素，选择合适的阴极保护电位和电流密度。

将被保护金属与外加电源正极相连，使其成为阳极并发生钝化现象，从而阻止金属进一步腐蚀。

阳极保护原理

阳极保护技术适用于易钝化金属（如不锈钢、钛等）的防腐。实施阳极保护时，需控制阳极电位在钝化区间内，避免金属发生过钝化或活化现象。

阳极保护实践

缓蚀剂是一种能够降低金属腐蚀速率的化学物质。通过在腐蚀介质中添加缓蚀剂，可以抑制金属的阳极或阴极过程，从而减缓金属腐蚀。

缓蚀剂应用原理

缓蚀剂广泛应用于石油、化工、冶金等行业的金属设备防腐。实施缓蚀剂应用时，需根据金属材料的性质、腐蚀介质类型和缓蚀剂性能要求，选择合适的缓蚀剂品种和浓度。同时，需定期监测缓蚀剂的效果和金属腐蚀状况，及时调整缓蚀剂用量和更换失效的缓蚀剂。

缓蚀剂应用实践

04

典型案例分析：成功解决电化学腐蚀问题

海洋工程结构物面临的电化学腐蚀问题

海水中的氯离子、溶解氧等导致金属腐蚀。

防护策略

采用高性能耐蚀材料、阴极保护、涂层保护等综合防护措施。

实施效果

显著降低腐蚀速率，延长结构物使用寿命。

石油管道面临的电化学腐蚀问题

01

土壤中的水分、盐分等导致管道腐蚀。

阴极保护系统设计

02

通过埋设牺牲阳极或外加电流阴极保护系统，为管道提供保护电流。

实施效果

03

有效抑制管道腐蚀，确保石油安全输送。

涂层防护体系优化

选用高性能防腐涂料，采用多层涂装、电化学涂装等先进工艺。

实施效果

显著提高桥梁钢结构的耐蚀性能，延长使用寿命。

桥梁钢结构面临的电化学腐蚀问题

大气中的氧气、水分、污染物等导致钢结构腐蚀。

汽车车身面临的电化学腐蚀问题

阳极保护技术应用

实施效果

05

实验方法与技能培养

实验设计思路