材料腐蝕基礎(chǔ)考前輔導(dǎo)

1、 1材料腐蝕定義與特點(diǎn)：？ 2根據(jù)材料腐蝕形態(tài)分腐蝕的種類有什么？ 3腐蝕防護(hù)可以采取的手段有哪些？ 4 G0T 圖使用 例：在980時(shí)，銅和鐵在20%H2 80%H2O氣體 中被腐蝕的可能性? 解：980處作垂線，分別與2FeO22FeO線和4Cu O22Cu2O相交。 從H點(diǎn)分別與相應(yīng)的交點(diǎn)連線， 并延交于pH2/pH2O軸。對(duì)于鐵，H2/H2O約 為2對(duì)于銅， H2/H2O約為10 10 所以鐵在此混合氣體中可能被 氧化（ H2O H2），而混合氣體中只要有 0.1 的H2就足以使銅免于氧化 -4 - 8 5氧化膜的生長(zhǎng)應(yīng)力有哪些種類？氧化膜應(yīng)力松弛的 方式是什么？ 6提高合金抗氧化性能

2、的途徑有哪些？ 7電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是什么？腐蝕電池與原電池的區(qū) 別是什么？腐蝕電池有哪幾類？ 8宏觀腐蝕電池與微觀腐蝕電池的種類？ 9電極極化的定義是什么？試分析在防腐蝕與電鍍技 術(shù)中電極極化的作用。 10減少析氫腐蝕的途徑？ 11金屬鈍化過(guò)程的極化曲線以及各個(gè)區(qū)的位置 提高合金抗氧化的途徑 1. 通過(guò)選擇性氧化生成優(yōu)異的保護(hù)膜 2. 生成離子移動(dòng)速度慢的尖晶石結(jié)構(gòu)氧化膜 3. 減小氧化膜的晶格缺陷濃度，降低離子的 擴(kuò)散速度 4. 增強(qiáng)氧化膜與基體金屬的附著力 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 e I + 腐蝕電池 將原電池 短路 實(shí)際 腐蝕電池 Zn Zn2+ Cu2+ C

3、u Zn2+Zn Cu H H2 e 假如電池不對(duì)外界做功？ 化學(xué)能 電能 熱能 電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是形成了腐蝕電池 腐蝕電池的分類 根據(jù)構(gòu)成腐蝕電池的電極尺寸大小可將腐 蝕電池分為兩大類： 1.宏觀腐蝕電池電極尺寸相對(duì)較大 （用肉眼可區(qū)分陰、陽(yáng)極） 2.微觀腐蝕電池電極尺寸相對(duì)微小 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 宏觀腐蝕電池 艦殼（鋼板） 青銅螺旋槳 (a) 丹聶爾電池 (b) 艦船推進(jìn)器 (c) 銅鉚釘鉚接的鋁制容器 1 異種金屬浸于不同的電解質(zhì)溶液： （a） 2 電偶電池: 異種金屬在同一腐蝕介質(zhì)中相接觸： （b）（c） 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際

4、研發(fā)中心 0 宏觀腐蝕電池 3濃差電池 金屬材料的電位與介質(zhì)中金屬離子的濃度 C有關(guān)（能斯特公式）： 濃度低處電位低 例如：金屬離子濃差腐蝕電池 氧濃差電池：氧濃度低處電位低 例如：水線腐蝕，縫隙腐蝕，點(diǎn)腐蝕，沉 積物腐蝕 E = E + RT nF ln C 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 宏觀腐蝕電池 4溫差電池 金屬材料的電位與介質(zhì)溫度有關(guān)，浸入腐 蝕介質(zhì)中金屬各部分，由于所處環(huán)境溫度 不同，可形成溫差腐蝕電池。 例如： 碳鋼制造的熱交換器，由于高溫 部位碳鋼電位低，使得高溫部位比低溫部 位腐蝕嚴(yán)重。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 腐蝕微電池

5、 電化學(xué)腐蝕的總反應(yīng)之所以能分成兩個(gè)過(guò)程： 因?yàn)椋捍嬖诮饘倥c水溶液電解質(zhì)兩類導(dǎo)體； 金屬表面的微觀區(qū)域存在差異。 陰極過(guò)程與陽(yáng)極過(guò)程分別在金屬/溶液界面的 不同部位進(jìn)行，構(gòu)成了微電池 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 腐蝕微電池 Fe2+ +2eFeE0=-0.44V 2H2O + O2 =4e 4OH- E0=1.23V 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 鹽水滴試驗(yàn) 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 微觀腐蝕電池 金屬表面電化學(xué)的不均勻性，使金屬材料表面存在微小 的電位高低不等的區(qū)域，主要類型有： 1 金屬表面化學(xué)成分不均勻性而引起

6、的微觀電池 例如：工業(yè)純鋅中的鐵雜質(zhì)FeZn7、碳鋼中的滲碳體 Fe3C、鑄鐵中的石墨等，在腐蝕介質(zhì)中，金屬表面就形成 了許多微陰極和微陽(yáng)極，因此導(dǎo)致腐蝕。 Zn：Al、Pb陽(yáng)極；Fe、Cu陰極 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 微觀腐蝕電池 2 金屬組織不均勻性構(gòu)成的微觀電池 例如：晶粒晶界腐蝕微電池，晶界 作為腐蝕電池的陽(yáng)極而優(yōu)先發(fā)生腐蝕。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 微觀腐蝕電池 3 金屬表面物理狀態(tài)的不均勻性構(gòu)成的微觀電 池 各部分應(yīng)力分布不均勻或形變不均勻 導(dǎo)致腐蝕微電池。變形大或應(yīng)力集中的部 位可能成為陽(yáng)極而腐蝕。 鋼板彎曲處、鉚釘頭部

7、區(qū)域容易優(yōu)先腐 蝕。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 微觀腐蝕電池 4 金屬表面膜不完整構(gòu)成的微觀電池 無(wú)論是金屬表面形成的鈍化膜，還是鍍覆的 陰極性金屬鍍層，由于存在孔隙或發(fā)生破損，使 得該處裸露的金屬基體的電位較負(fù)，構(gòu)成腐蝕微 電池，孔隙或破損處作為陽(yáng)極而受到腐蝕。 金屬表面膜有空隙時(shí)形成的原電池 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際 研發(fā)中心 0 腐蝕控制因素 腐蝕過(guò)程中：阻力大的步驟最慢控制步驟 腐蝕控制因素腐蝕控制因素 I = Ec0 Ea Pa + Pc + R 腐蝕電流 I 的大小，可能受到Pc、Pa、R等阻力控制 +E Ec0 +E Ec0 +E E

8、c0 +E Ec0 Ecorr Ecorr Ecorr IcorrR Ea0 Icorr I （a） Ea0 Icorr I （b） Ea0 Icorr I （c） Ea0 Icorr （d） 電極極化定義：當(dāng)電極上有凈電流通過(guò)時(shí)，引起電極電位偏離平衡電位的現(xiàn)象 電池、電鍍中可溶性陽(yáng)極的鈍化會(huì)導(dǎo)致工作電流 降低 減小和防止析氫腐蝕的途徑 陰極控制或陰、陽(yáng)極混合控制，腐蝕速度主要決定于析氫 過(guò)電位的大小應(yīng)設(shè)法減小陰極面積，提高析氫過(guò)電位。 對(duì)于陽(yáng)極鈍化控制的析氫腐蝕加強(qiáng)鈍化，防止活化。 主要途徑如下： 1減少或消除金屬中的有害雜質(zhì)，特別是析氫過(guò)電位小的 陰極性雜質(zhì)。 2加入氫過(guò)電位大的成分，如H

9、g、Zn、Pb等 3加入緩蝕劑，增大析氫過(guò)電位。如酸洗緩蝕劑若丁，有 效成分為二鄰甲苯硫脲 4降低活性陰離子成分如Cl、S2-等 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 鈍化的特性曲線 金屬鈍化過(guò)程的極化曲線示意圖 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 A 鈍化的特性曲線 E EAB：活化溶解區(qū) Etp D 過(guò)鈍化區(qū) 按正常的金屬陽(yáng)極溶解規(guī)律進(jìn)行 基本服從塔菲爾規(guī)律 鈍化區(qū) Ep Epp C 過(guò)渡區(qū) B M Mn+ ne E0r 活化溶解區(qū) FeFe2+ 2e 陰極區(qū) lgi 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 A lgi 鈍化的特性曲線 E EBC：

10、活化鈍化過(guò)渡區(qū) Etp D 過(guò)鈍化區(qū) 電位達(dá)到某一臨界值Epp 金屬表面狀態(tài)突變，開始鈍化 電流密度急劇下降 鈍化區(qū) Ep Epp E0 C 陰極區(qū) 過(guò)渡區(qū) B 活化溶解區(qū) 3M+4H2O M3O4+8H+8e 3Fe+4H2O Fe3O4+8H+8e Epp: 致鈍電位； ipp: 致鈍電流 標(biāo)志著金屬鈍化的開始 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 鈍化的特性曲線 E E CD：穩(wěn)定鈍化區(qū) Etp D 過(guò)鈍化區(qū) 金屬處于穩(wěn)定的鈍態(tài) 金屬以維鈍電流ip的速度溶解 ip與電極電位無(wú)關(guān) 鈍化區(qū) 金屬表面形成高價(jià)氧化物膜 Ep Epp E0 C A 陰極區(qū) 過(guò)渡區(qū) B 活化溶解區(qū) 2

11、M+3H2O M2O3+6H+6e 2Fe+3H2O Fe2O3+6H+6e 金屬氧化物的化學(xué)溶解速度金 lgi 屬溶解速度ip，通過(guò)上式修補(bǔ)膜 以補(bǔ)充膜的溶 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 A lgi 鈍化的特性曲線 E E DE：過(guò)鈍化區(qū) Etp D 過(guò)鈍化區(qū) 電流再次隨電位升高而增大 金屬的氧化膜可能氧化生成高價(jià) 的可溶性氧化膜 鈍化區(qū) 鈍化膜被破壞，腐蝕重新加劇 Ep Epp E0 C 過(guò)渡區(qū) B 活化溶解區(qū) M2O3+4H2O M2O72-+8H+6e D點(diǎn)，Etp，過(guò)鈍化電位 陰極區(qū) 如果達(dá)到氧的析出電位，則 4OH- O2+2H2O+4e 腐蝕與防護(hù)課程講稿西

12、安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 14試論述點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的異同點(diǎn)。 15晶間腐蝕與選擇性腐蝕的定義以及提高抗 晶間腐蝕的措施。 16發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的條件以及防止應(yīng)力腐 蝕開裂的措施。 17氫致開裂的表現(xiàn)形式以及氫脆的有效控制 措施？ 18腐蝕疲勞的及其特點(diǎn)。 19論述介質(zhì)流速對(duì)沖刷腐蝕的影響規(guī)律，并 指出防止沖刷腐蝕的措施。 20微動(dòng)腐蝕定義以及防止措施。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的比較 相似：成長(zhǎng)機(jī)理一致閉塞電池 由于幾何形狀或腐蝕產(chǎn)物在縫隙、蝕坑或裂紋出口處的堆 積，使腐蝕介質(zhì)流動(dòng)的通道閉塞 腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散受阻，使腔內(nèi)介質(zhì)組分、濃度和pH值與整體

13、介質(zhì)差異很大，形成閉塞電池 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的比較 不同：形成過(guò)程不同 縫隙腐蝕： 腐蝕前縫隙已經(jīng)存在，腐蝕一開始就是閉塞電池作用， 閉塞程度大 由于介質(zhì)的濃差引起 形態(tài)廣而淺 更易發(fā)生 點(diǎn)蝕： 腐蝕過(guò)程逐漸形成蝕坑（閉塞電池），而后加速腐蝕 由于鈍化膜的破壞引起 形態(tài)窄而深 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 晶間腐蝕 定義: Intergranular Corrosion 金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶粒邊 界或晶界附近發(fā)生腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的 一種局部破壞的腐蝕現(xiàn)象。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程

14、國(guó)際研發(fā)中心 防止晶間腐蝕的措施 1.降低含碳量： 低碳不銹鋼，甚至是超低碳不銹鋼，可有效減少碳化物析出造成的 晶間腐蝕。 早期：18Cr-9Ni：0.20C，極易晶間腐蝕 后期：C：0.08 0.03 2. 合金化： 在鋼中加入Ti或Nb，析出TiC或NbC，避免貧Cr區(qū)的形成。 通過(guò)調(diào)整鋼的成分，形成雙相不銹鋼，如在奧氏體中加入510 的鐵素體。由于相界的能量更低，碳化物擇優(yōu)在相界析出，從而減 少了在晶界的沉淀。 134 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止晶間腐蝕的措施 3. 適當(dāng)?shù)臒崽幚?對(duì)含碳量較高（0.060.08）的奧氏體不銹 鋼，要在10501100進(jìn)行固溶

15、處理； 對(duì)鐵素體不銹鋼在700800進(jìn)行退火處理； 加Ti和Nb的不銹鋼要經(jīng)穩(wěn)定化處理。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止晶間腐蝕的措施 4. 適當(dāng)?shù)睦浼庸?在敏化前進(jìn)行3050的冷形變，可以改變碳 化物的形核位置，促使沉淀相在晶內(nèi)滑移帶上 析出，減少在晶界的析出。 18-8不銹鋼冷加工促進(jìn)過(guò)飽和固溶體分解，沿 晶界、孿晶界集滑移面上析出了大量富Cr的 M23C6、相，減弱抗晶間腐蝕能力。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 選擇性腐蝕 定義： Dealloying 指在多元合金中較活潑組分的優(yōu)先溶解，這個(gè)過(guò)程是由 于合金組分的電化學(xué)差異而引起的。 特點(diǎn)

16、： 在二元或多元合金中，較貴的金屬為陰極，較賤的金屬 為陽(yáng)極，構(gòu)成成分差異腐蝕原電池，貴的金屬保持穩(wěn)定或 與較活潑的組分同時(shí)溶解后再沉積在合金表面，而較賤的 金屬發(fā)生溶解。 比較典型的選擇性腐蝕是黃銅脫鋅和鑄鐵的石墨化腐蝕。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 產(chǎn)生SCC的基本條件 SCC需要同時(shí)具備三個(gè)條件: 1. 敏感的金屬材料 2. 特定的腐蝕介質(zhì) 3. 足夠大的拉伸應(yīng)力 特定的材料：不存在應(yīng)力時(shí)，單純的腐蝕作用？No 不存在腐蝕時(shí)，單純的應(yīng)力作用？No 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 產(chǎn)生SCC的基本條件 1 敏感材料 幾乎所有的金屬或合金在特定的介

17、質(zhì)中都有一定的SCC 敏感性 合金和含有雜質(zhì)的金屬比純金屬更容易產(chǎn)生SCC 純度99.99%的Cu在含氨介質(zhì)中不會(huì)發(fā)生腐蝕斷裂，但 含有0.04%的P和0.01%的Sb時(shí)則發(fā)生開裂 純度99.99%的Fe在硝酸鹽中很難開裂，但含0.04%C時(shí) 則容易產(chǎn)生硝脆 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 產(chǎn)生SCC的基本條件 2 特定介質(zhì) 每種合金的SCC只對(duì)某些特定的介質(zhì)敏感 并不是任何介質(zhì)都能引起SCC 嚴(yán)重的全面腐蝕環(huán)境：難以發(fā)生SCC 合金在引起SCC的環(huán)境中是惰性的，表面往往存在鈍化膜 只需很少量的特定介質(zhì)就足以產(chǎn)生SCC 黃銅氨脆：空氣中少量氨氣就會(huì)造成 奧氏體不銹鋼SCC：

18、高純水中百萬(wàn)分之幾氯離子 火箭推進(jìn)劑鈦合金儲(chǔ)罐開裂：液態(tài)N2O4中含有痕量的O2， 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 產(chǎn)生SCC的特定材料-介質(zhì)組 合 材料介質(zhì) 低碳鋼 高強(qiáng)鋼 NaOH溶液、硝酸鹽溶液、含H2S和HCl溶液、CO-CO2-H2O、 碳酸鹽、磷酸鹽 各種水介質(zhì)、含痕量水的有機(jī)溶劑、HCN溶液 奧氏體不銹鋼 氯化物水溶液、高溫高壓含氧高純水、連多硫酸、堿溶液 鋁合金 銅和銅合金 鈦和鈦合金 鎂和鎂合金 鎳和鎳合金 熔融NaCl、濕空氣、海水、含鹵素離子的水溶液、有機(jī)溶 劑 含NH4+的溶液、氨蒸汽、汞鹽溶液、SO2大氣、水蒸汽 發(fā)煙硝酸、甲醇（蒸汽）、NaCl溶

19、液（290）、HCl（10 ，35）、H2SO4（6-7）、濕Cl2（288，346， 427）、N2O4（含O2，不含NO，24-74） 濕空氣、高純水、氟化物、KClK2CrO4溶液 熔融氫氧化物、熱濃氫氧化物溶液、HF蒸汽和溶液 鋯合金含氯離子水溶液、有機(jī)溶劑 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 產(chǎn)生SCC的基本條件 3 拉伸應(yīng)力 發(fā)生SCC必須有一定拉伸應(yīng)力的作用。 工作狀態(tài)下：承受外加載荷造成的工作應(yīng)力 在生產(chǎn)、制造、加工和安裝過(guò)程中：材料內(nèi)部形成的熱 應(yīng)力、形變應(yīng)力等殘余應(yīng)力 裂紋內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的體積效應(yīng)造成的楔入作用 陰極反應(yīng)形成的氫產(chǎn)生的應(yīng)力 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安

20、交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止SCC的措施 3.涂層 使用有機(jī)涂層可將材料表面與環(huán)境分開 使用對(duì)環(huán)境不敏感的金屬作為敏感材料的鍍層 4.改善介質(zhì)環(huán)境 控制或降低有害的成分 在腐蝕介質(zhì)中加入緩蝕劑 通過(guò)改變電位、促進(jìn)成膜、阻止氫或有害物質(zhì)的吸附等， 影響電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)而起到緩蝕作用，改變環(huán)境的敏感 性質(zhì) 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止SCC的措施 5.電化學(xué)保護(hù) 應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生在活 化鈍化和鈍化過(guò)鈍 化兩個(gè)敏感電位區(qū)間 可以通過(guò)控制電位進(jìn)行 陰極保護(hù)或陽(yáng)極保護(hù)防 止SCC的發(fā)生 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 氫致開裂 表現(xiàn)形式 氫壓引起的微

21、裂紋（鋼中的白點(diǎn)、焊接 冷裂紋） 高溫高壓氫腐蝕 氫化物相或氫致馬氏體相變 氫致塑性損失（氫脆） 氫致開裂或斷裂 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 氫脆控制措施 控制加工過(guò)程 改善冶煉技術(shù) 采用真空冶煉、真空脫氣、真空澆注 酸洗時(shí)合理選擇緩蝕劑，減小腐蝕率 酸洗液中加入錫，能較好阻止氫進(jìn)入金屬 錫能在酸洗金屬表面沉積一層極薄的金屬錫 錫的氫過(guò)電位高，能阻礙原子氫生成和滲入 電鍍時(shí)采用低氫脆工藝 高強(qiáng)度鋼采用Cd-Ti合金電鍍、離子鍍、真空鍍 補(bǔ)救方法 保持使用環(huán)境為低氫環(huán)境 熱處理除氫 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 氫脆控制措施 焊接過(guò)程 焊縫處易產(chǎn)生氫

22、脆焊條中含有氫 采用低氫焊條，并保持干燥條件進(jìn)行焊接 水和水蒸氣是氫的主要來(lái)源 可在焊接前和焊接后進(jìn)行局部熱處理 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 腐蝕疲勞的定義 材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下 產(chǎn)生的脆性斷裂 腐蝕疲勞空氣以外的腐蝕環(huán)境中的疲勞行為 腐蝕疲勞 單純疲勞 腐蝕疲勞 單純腐蝕 腐蝕環(huán)境不需要有明顯的侵蝕性 腐蝕 疲勞裂紋萌生所需時(shí)間減少 循環(huán)周次明顯減少 裂紋擴(kuò)展速度增大 a 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 腐蝕疲勞的特點(diǎn) 1. 不存在疲勞極限 2. 純金屬也會(huì)發(fā)生腐蝕疲勞 不需要材料環(huán)境的特殊組合 鈍態(tài)，活化態(tài)均可 腐蝕介質(zhì)交變

23、應(yīng)力 光滑材料在大氣中的疲勞極限 腐蝕材料在大氣 腐蝕疲勞 中的疲勞極限 f 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 腐蝕疲勞的特點(diǎn) 3. 腐蝕疲勞強(qiáng)度與耐蝕性 耐蝕材料的腐蝕疲勞強(qiáng)度隨抗拉強(qiáng)度的提高而提高 耐蝕性差的材料腐蝕疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度無(wú)關(guān) 4. 腐蝕疲勞裂紋起源 多起源于表面腐蝕坑 或缺陷 裂紋源數(shù)量較多 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 腐蝕疲勞的特點(diǎn) 5. 腐蝕疲勞裂紋 主要是穿晶裂紋 隨腐蝕發(fā)展裂紋變寬 6. 脆性斷裂 沒有明顯的宏觀塑性變形 斷口有腐蝕的特征 腐蝕坑、腐蝕產(chǎn)物、二次裂紋 等 斷口有疲勞特征 疲勞輝紋 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)

24、表面工程國(guó)際研發(fā)中心 沖刷腐蝕的影響因素 流速：流速的變化具有雙重作用 流速增加加速腐蝕：多數(shù)情況 增加流速減輕腐蝕：某些情況 緩蝕劑：利于傳輸，比靜態(tài) 時(shí)用量少； 不銹鋼在發(fā)煙硝酸中的陰極 產(chǎn)物HNO2具有自催化作用使 腐蝕加速，增大流速使其迅 速離開，減輕腐蝕； 減少鈍化金屬的局部腐蝕。 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止沖刷腐蝕的措施 1. 改進(jìn)設(shè)計(jì) 降低表面流速和避免惡劣的湍流出現(xiàn) 2. 控制環(huán)境 控制溫度、pH、氧含量，添加緩蝕劑 澄清和過(guò)濾流體中的固體顆粒 避免蒸汽中冷凝水的形成 去除溶解在流體中的氣體等 3正確選材 4表面處理與保護(hù) 5陰極保護(hù) 腐蝕與防護(hù)課

25、程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 防止微動(dòng)腐蝕的措施 可從改變接觸狀況和消除滑動(dòng)兩方面抑制： 1避免可能引起微動(dòng)的連接方式，采用焊接、粘結(jié)等使連接 件成為一個(gè)整體 2對(duì)接觸表面進(jìn)行潤(rùn)滑可以消除微動(dòng)腐蝕的磨損過(guò)程 3在接觸表面之間加入隔離或襯墊材料，如涂層或墊圈，對(duì) 減輕微動(dòng)腐蝕會(huì)有幫助 4可通過(guò)增加接觸面的法向載荷或增加表面粗糙度，阻止接 觸面之間的微動(dòng)。 5合理選材和表面強(qiáng)化，提高接觸材料的硬度 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 微動(dòng)腐蝕 微動(dòng)腐蝕（又稱微振腐蝕） 腐蝕磨損的一種形式 兩個(gè)相互接觸、名義上相對(duì)靜止而實(shí)際上處于周期性小幅相對(duì) 滑動(dòng)（通常為振動(dòng)）的固體表面

26、因磨損與腐蝕交互作用所導(dǎo)致 的材料表面破壞現(xiàn)象 特點(diǎn)： 相對(duì)滑動(dòng)極小，振幅一般約為2-20m 金屬表面出現(xiàn)麻坑或溝槽 周圍往往有氧化物或腐蝕產(chǎn)物 21大氣腐蝕分為哪幾類？根據(jù)我國(guó)地域特點(diǎn)試討論西 部地區(qū)、中部地區(qū)與沿海地區(qū)大氣腐蝕的特點(diǎn)。 22 判斷金屬分別在蒸餾水、河水與海水中腐蝕的速度 順序，并解釋產(chǎn)生該腐蝕速度不同的原因。 23論述金屬在土壤中的腐蝕類型以及土壤腐蝕的影響 因素 24雜散電流腐蝕的定義及其防止措施 25阻滯陰極過(guò)程和阻滯陽(yáng)極過(guò)程的途徑分別有哪些？ 腐蝕速度 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 大氣腐蝕的分類 干大氣腐蝕 潮大氣腐蝕 濕大氣腐蝕 I IIII

27、I 水膜厚度 11 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 干大氣腐蝕 定義：在空氣非常干燥的條件下，金屬表面不存在 液膜層的腐蝕 特點(diǎn)： 金屬表面的吸附水膜厚度不超過(guò)10nm 沒有形成連續(xù)的電解液膜（I區(qū)） 腐蝕速度很低，化學(xué)氧化的作用較大 在金屬表面形成一層保護(hù)性氧化膜 案例： 金屬Cu、Ag等在含有硫化物污染了的空氣中失澤 腐蝕速度 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 潮大氣腐蝕 定義：大氣中的相對(duì)濕度足夠高（但低于100%）， 在金屬表面存在著肉眼看不見的薄液膜時(shí)所發(fā)生的 腐蝕 特點(diǎn)： 水膜達(dá)幾十到幾百個(gè)水分子層厚，約10nm-1m 形成了連續(xù)的電解液薄膜（

28、II區(qū)） 膜較薄，氧易于擴(kuò)散進(jìn)入界面 電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度急劇增大 案例 鐵在沒有雨雪淋到時(shí)的生銹 IIIIII 腐蝕速度 I 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 濕大氣腐蝕 定義：空氣濕度接近于100，或當(dāng)水以雨、雪、 水沫等形式直接落在金屬表面上時(shí)，金屬表面便 存在著肉眼可見的凝結(jié)水膜時(shí)發(fā)生的腐蝕 特點(diǎn)： 水膜較厚，約為1m1mm 隨著水膜加厚，氧擴(kuò)散困難 腐蝕速度下降（III區(qū)） IIIII 水膜厚度 水膜厚1mm，相當(dāng)于金屬全浸于電解質(zhì)溶液， 腐蝕速度基本不變（IV區(qū)） 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕電池 土壤腐蝕電池類型 金屬和介質(zhì)的

29、電化學(xué)不均一性腐蝕微電池 土壤介質(zhì)的宏觀不均一性腐蝕宏電池 土壤介質(zhì)的不均勻性 透氣性不同 氧的滲透速度變化 與不同土壤相接觸的金屬各部 位電位不同建立氧濃差腐蝕電池 pH、含鹽量的變化也造成腐蝕宏電池 地下的長(zhǎng)距離管道 穿越各種不同條件的土壤，形成長(zhǎng)距離腐蝕宏電池 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕類型 長(zhǎng)距離腐蝕宏電池 長(zhǎng)距離金屬構(gòu)件通過(guò)不同土壤時(shí)形成 在從土壤（I）進(jìn)入另一種土壤（II）的地方形成電池： 土壤中氧的滲透性不同造成氧濃差電池 土壤性質(zhì)的變化（有機(jī)物和污染）形成腐蝕宏電池 長(zhǎng)線電流 產(chǎn)生相當(dāng)可觀的腐蝕電流 電流強(qiáng)度可達(dá)5A 流動(dòng)的范圍可超過(guò)1.5

30、km 埋在密實(shí)、潮濕的土壤（粘土） 中的鋼作為陽(yáng)極而受腐蝕 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕類型 土壤的局部不均勻性引起的腐蝕宏電池 土壤中石塊等夾雜物的透氣性比土壤本體差 位于透氣差區(qū)域的金屬成為陽(yáng)極 與土壤本體區(qū)域接觸的金屬成為陰極 回填土壤的密度要均勻，盡量不帶夾雜物 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕類型 埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)引起的腐蝕宏電池 均勻的土壤中，埋設(shè)深度不同氧濃差電池 離地面較深的部位局部腐蝕更嚴(yán)重的 直徑較大的水平輸送管道，下部比上部腐蝕更嚴(yán)重 邊緣效應(yīng)：氧更容易到達(dá)電極的邊緣 在同一水平面上金屬構(gòu)件的邊緣就

31、成為陰極 構(gòu)件中央部分成為陽(yáng)極 如地下大型儲(chǔ)罐 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕類型 金屬所處狀態(tài)差異引起的腐蝕宏電池 土壤中異種金屬接觸、溫差、應(yīng)力及金屬表面狀態(tài)的不 同，形成腐蝕宏電池，造成局部腐蝕 新舊管線構(gòu)成的腐蝕 舊管線表面有腐蝕產(chǎn)物層，電極電位比新管線正，成 為陰極，加速新管線的腐蝕 新舊管道連接埋于土壤中形成腐蝕電池 1舊管（陰極）；舊管（陰極）；2新管（陽(yáng)極）新管（陽(yáng)極） 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤中的腐蝕類型 鹽濃差電池 土壤介質(zhì)的含鹽量不同 鹽濃度高的部位電位較負(fù)，成為陽(yáng)極而加速腐蝕 溫差電池 油氣井的套管 位于地下深層的套管處于較高的溫度，成為陽(yáng)極 位于地表附近即淺層的套管溫度低，成為陰極，形成 溫差電池腐蝕 腐蝕與防護(hù)課程講稿西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心 土壤腐蝕的影響因素 材料因素 鑄鐵、碳鋼，低合金鋼土壤腐蝕速度無(wú)明顯差別 冶煉方法、冷加工和熱處理對(duì)土壤腐蝕影響不大 Pb在土壤中的耐蝕性比碳鋼高45倍以上 生成鉛鹽保護(hù)層 Zn的腐蝕速度比鋼略低 鋅鍍層在土壤中有很好的保護(hù)效果，鍍鋅層起了陰極保護(hù)作用 Al在土壤中的耐蝕性 透