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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù),單 位：,中國石油大學(xué),教 師：趙衛(wèi)民,2008,年,11,月,教學(xué)課件,第一章 緒論,目的是獲得三方面的認(rèn)識：,什么是金屬腐蝕？,（相關(guān)概念）,為什么要學(xué)？,（學(xué)習(xí)的意義）,學(xué)什么？,（學(xué)習(xí)內(nèi)容）,材料失效的基本形式,腐蝕的定義,腐蝕的定義,1,、定義,金屬的腐蝕：,金屬與腐蝕介質(zhì)相互接觸,腐蝕發(fā)生的對象和條件,由于,化學(xué)或電化學(xué)原因,機(jī)理,使,材料遭受破壞或性能惡化,的,過程,。,結(jié)果,耐蝕性,指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕,的能力,腐蝕性,指環(huán)境介質(zhì)腐蝕材料的強(qiáng),弱程度,2,腐蝕的特點(diǎn),

2、（,1,）自發(fā)性,腐蝕的特點(diǎn),（,2,）普遍性,腐蝕的特點(diǎn),（,3,）隱蔽性,3,金屬腐蝕分類,金屬腐蝕的分類,按照破壞形式分為,均勻腐蝕,和,局部腐蝕,。,均勻腐蝕（全面腐蝕）：腐蝕分布在整個金屬。,均勻腐蝕速度的表示方法,失重腐蝕速度,V,-,單位：,gm,2,h,年腐蝕深度,V,p,單位：,mm/y,V,-,與,V,p,之間的換算,局部腐蝕：,腐蝕主要集中于金屬表面某一區(qū)域。危害性大。,管道焊接接頭的腐蝕,局部腐蝕速度一般比均勻腐蝕速度大幾百倍，因此引起人們廣泛的注意和研究。,局部腐蝕的類型很多，,但首當(dāng)其沖的是,應(yīng)力腐蝕,。還有小孔腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、選擇性腐蝕、氫脆腐蝕、縫隙腐

3、蝕、沉積腐蝕、湍流腐蝕、細(xì)菌腐蝕等。這些都是化工設(shè)備中破壞力非常大的因素。,金屬腐蝕分類,化學(xué)腐蝕,：金屬表面與,非電解質(zhì)溶液,直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。,電化學(xué)腐蝕,：金屬表面與,離子導(dǎo)電的介質(zhì),因發(fā)生電化學(xué)作用而發(fā)生的破壞。最普遍、最常見。,兩者區(qū)別,：化學(xué)腐蝕中的氧化與還原密不可分；電化學(xué)腐蝕中氧化和還原在不同的部位進(jìn)行；化學(xué)反應(yīng)過程中沒有電流產(chǎn)生，電化學(xué)反應(yīng)中有電流產(chǎn)生。,發(fā)生的普遍性,：自然界中單純化學(xué)腐蝕的例子很少。,如：,Al,在,CCl,4,、,三氯甲烷或乙醇中；,Mg,、,Ti,在甲醇中，,Na,在,HCl,氣體中等。介質(zhì)中含有少量水分會轉(zhuǎn)為電化學(xué)腐蝕。,電化學(xué)腐蝕最普

4、遍。電化學(xué)作用既可單獨(dú)造成金屬腐蝕，也可和機(jī)械作用（應(yīng)力、磨損等）、生物作用共同導(dǎo)致金屬腐蝕。,金屬腐蝕分類,各種腐蝕所占比例,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,造成金屬資源和能源的浪費(fèi),造成設(shè)備的破壞事故,阻礙新技術(shù)的發(fā)展,二、防腐蝕研究的重要性,危害巨大,經(jīng)濟(jì)損失包括直接損失和間接損失,1,、巨大的經(jīng)濟(jì)損失,直接損失,：指采用防護(hù)技術(shù)的費(fèi)用和發(fā)生腐蝕破壞以后的維修、更換費(fèi)用和勞務(wù)費(fèi)用。,管徑,mm,每年更換,km,管子價值,萬元,總價值萬元,159,1.27,23,29.21,670,219,4.9,31,151.9,273,5.6,38,212.8,325,6,46,276,東辛采油廠腐蝕現(xiàn)狀,1,、

5、巨大的經(jīng)濟(jì)損失,直接損失,間接損失,：,指設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)；,1975,年美國芝加哥一個大的煉油廠一根,15cm,的不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停車,6,周，這次腐蝕事故總維修費(fèi),50,萬美元，停車造成的稅收損失高達(dá),500,萬美元。,1,、巨大的經(jīng)濟(jì)損失,直接損失,間接損失,：,指設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)；,跑、冒、滴、漏造成物料流失；,腐蝕使產(chǎn)品污染，質(zhì)量下降，設(shè)備效率降低，能耗增加；,在計算壁厚時需增加腐蝕裕度，造成鋼材浪費(fèi)等。,美國：,1949,年,55,億美元,1960,1969,年,150,200,億美元,1975,年,700,億美元,1982,年,1269,

6、億美元,1995,年,3000,億美元,英國：,1969,年,13.65,億英鎊（,27.3,億美元）,工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年因金屬腐蝕而引起的直接經(jīng)濟(jì)損失約占全年國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的,2,4%,。,1995,年美國的統(tǒng)計數(shù)字為全年腐蝕損失,3000,億,美元，美國全國腐蝕工程師協(xié)會（,NACE,）,主席,Holtsbaum,稱人均損失,1100,美元；,我國,1988,年腐蝕直接損失約為,300,600,億元，,1995,年的腐蝕損失為,1500,億元,，,1999,年,2800,億（石油、石化,400,多億）；,2002,年約為,4000,億,（石油、石化近,700,億），每天接近,11,億，人均約

7、,300,元,。這是由于工業(yè)發(fā)展，造成環(huán)境污染，大氣中酸性氧化物的含量增多，時常出現(xiàn)酸雨，對金屬的破壞性更強(qiáng)。,據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，約為,6,倍。這其中還不包括由于停工停產(chǎn)，火災(zāi)、爆炸等造成的間接損失。,2,、環(huán)境、安全的危害,（,1,）對環(huán)境的影響,設(shè)備和管道因腐蝕而泄漏，使有毒有害物料進(jìn)入大氣、土壤和水源，既污染了環(huán)境又浪費(fèi)生產(chǎn)原料。,2,、環(huán)境、安全的危害,（,1,）對環(huán)境的影響,有毒有害物料泄漏污染環(huán)境,為了減輕腐蝕，保護(hù)設(shè)備，使用某些涂料和緩蝕劑（如水處理中的鉻酸鹽、聚磷酸鹽）對環(huán)境都有害。,2,、環(huán)境、安全的危害,（,2,

8、）安全,當(dāng)腐蝕導(dǎo)致失火、爆炸、橋梁坍塌、飛機(jī)墜毀、核反應(yīng)堆泄漏等重大事故，其后果更是災(zāi)難性的。,1967,年,12,月，位于美國西佛吉尼亞州和俄亥俄州之間的俄亥俄橋因,SCC,和腐蝕疲勞而突然斷裂，死亡,46,人。,1985,年,8,月,12,日，日本一架波音,747,客機(jī)由于發(fā)生,SCC,而墜毀，一次死亡,500,多人。,英國某石化公司環(huán)己烷氧化裝置的旁通管發(fā)生硝酸鹽應(yīng)力腐蝕破裂，引起環(huán)己烷蒸汽管爆炸，死,28,人，損失達(dá),1,億美元。,1979,年，我國某市液化石油氣罐爆炸起火，死傷幾十人。,3,、阻礙新技術(shù)的發(fā)展,一項新技術(shù)、新產(chǎn)品的產(chǎn)生過程，往往會遇到需要克服的腐蝕問題，只有解決了這些

9、問題，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工業(yè)才得以發(fā)展。,不銹鋼的發(fā)明和應(yīng)用大大促進(jìn)了硝酸和合成氨工業(yè)的發(fā)展。,美國阿波羅空間計劃中，氧化劑,N,2,O,4,的儲罐使用高強(qiáng)度鈦合金制造，這是通過,SCC,試驗選出的。但在運(yùn)行前的模擬試壓（壓力為規(guī)定值的,1.5,倍）中很快發(fā)生破裂，原因是試驗中使用的,N,2,O,4,是不純的，含有,NO,，,而模擬實際使用的,N,2,O,4,純度高，不含,NO,。,經(jīng)分析研究加入,0.6%NO,之后才得以解決,。,美國著名腐蝕學(xué)專家方坦納認(rèn)為，如果找不到這個解決辦法，登月計劃會推遲若干年。,美國用,30,年時間研究熔鹽原子能反應(yīng)堆（,1947,1976,），但由于裂變產(chǎn)物對材

10、料的腐蝕難以解決而放棄。,4,、促進(jìn)自然資源的消耗,地球上金屬礦的貯量有限，腐蝕使金屬變成了無用的、無法回收的散碎的氧化物等。,例如，,每年花費(fèi)大量資源和能源生產(chǎn)的鋼鐵，有,40%,左右,被腐蝕，而腐蝕后完全變成鐵銹不能再利用的約為,10%,。按此計算，,我國每年腐蝕掉的不能回收利用的鋼鐵達(dá),1000,多萬噸，大致相當(dāng)于寶山鋼鐵廠一年的產(chǎn)量,。,腐蝕經(jīng)濟(jì)學(xué),防腐工作日益受到世界各國的重視,英國政府采取了一系列措施,1972,年,4,月在曼徹斯特理工學(xué)院成立了腐蝕與防護(hù)中心，,1973,年建立了英國腐蝕科學(xué)與技術(shù)學(xué)會，,1995,年又成立了國家腐蝕服務(wù)部。,我國腐蝕與防護(hù)技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平相

11、比尚有一定的差距，但也日益受到重視。很多科研院所和高校都設(shè)有相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)，如中科院“金屬腐蝕與防護(hù)國家重點(diǎn)實驗室（沈陽金屬所）”，中國石油天然氣集團(tuán)公司石油管材研究所（西安）的“腐蝕實驗室”。各石油設(shè)計院都有從事腐蝕與防護(hù)方面的研究。,三、課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)任務(wù),Corrosion Science,（腐蝕科學(xué)）,金屬腐蝕原理,*腐蝕科學(xué)家,Corrosion Engineering,（腐蝕工程學(xué)）,腐蝕控制,*腐蝕工程師,課程內(nèi)容：,腐蝕電化學(xué)理論（,10,學(xué)時）,了解和控制油田腐蝕（,6,學(xué)時）,金屬的應(yīng)力腐蝕破裂（,10,學(xué)時）,緒論（,2,學(xué)時）,實驗（,4,學(xué)時）,參考書,金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕與防護(hù) 吳開源等編著,金屬腐蝕理論及應(yīng)用 魏寶明主編,金屬腐蝕學(xué) 朱日彰等編寫,腐蝕電化學(xué)原理 曹楚南編著,腐蝕工程,M.G.,方坦納,N.D.,格林著,左景伊譯,國內(nèi)主要專業(yè)雜志,中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報,腐蝕與防護(hù),腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),材料保護(hù),表面技術(shù),全面腐蝕控制,四川化工與腐蝕控制,國外主要專業(yè)雜志,Corrosion,Material Performance,Corrosion Science,British Corrosion Journal,謝謝大家！,