金 属 腐 蚀 原 理,2011年2月,考核方式： 1、期中测试15分 （开卷） 2、期末测试50分 （开卷） 3、大作业10分 （雷同均判零分） 4、考勤5分 （缺一次扣一分） 5、课堂提问10分 基础分4分（每答对一次加一分） 6、课堂演讲10分 12+41+9+4+7+7=80 ppt大量引用了北科大及厦大的腐蚀课件内容，表示感谢。,第1章 绪论,一、金属材料-现代物质文明的基础,黄金青铜钢铁轻金属,二、为什么在博物馆里很少见到出土的铁器文物？,越王勾践剑,人物双狮金饰牌,1.1 金属腐蚀的定义,金属的腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致金属受破坏性侵害的过程。 金属材料在周围介质的作用（物理作用、化学作用、电化学作用、生化作用）下，表面状态发生变化并形成新相 而使金属材料遭到破坏的现象。 腐蚀是一种悄悄进行的破坏，却常常造成令人措手不及的恶性事故。(曹楚南),1.2 腐蚀损失数据,一、腐蚀与GDP,2003年中国腐蚀调查报告，我国国民生产总值10710亿美元，腐蚀造成损失600亿美元（5000亿人民币）。（不完全统计） 年腐蚀损失约占GDP的6%。 1998年美国腐蚀造成损失2757亿美元，占GDP106亿美元的2.78%。 腐蚀损失为洪水、火灾、飓风和地震等自然灾害综合损失的6倍。,Uhlig方法是从生产、制造方面单纯地累加直接防蚀费进行评估。 采用不锈钢耐蚀合金比采用低合金钢所增加的费用； 涂层如热镀锌、电镀(化学镀)镍、涂料的费用等； 添加缓蚀剂的费用； 干燥贮存金属设备及零部件的费用； 阴极保护工程的费用等。 不包括腐蚀造成的设备与元件的更换及间接损失。 间接损失：停产损失、产品(原料)流失、降低生产效率、产品的污染、腐蚀容差设计、事故赔偿。,Hoar方法是按各使用领域的腐蚀损失和防蚀费的总和进行推算。 Battelle法，即根据企业生产关联表，用投入产出矩阵方法进行统计。计算出各部分直接消耗和间接消耗 生产某种产品所需的输入； 生产这种产品所需的设备投资； 设备的寿命； 社会对这种产品的需求。,二、我国在各种腐蚀防护方法所耗费的费用与比例,间接损失是直接损失的1.52倍。,部分行业损失,1.3 具体腐蚀造成严重破坏案例,一、油田输送,二、天然气输送,1971年5月四川威成线天然气管线腐蚀爆裂，造成爆炸和燃烧，导致直接经济损失7000万元。1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。 2006年12月21日19时许，中石化南方勘探开发分公司部署在川东一口重点预探井清溪1井发生天然气溢流事件，当地出现成千上万群众自发的、无序的逃命场面，随后，1.2万名当地群众被迫紧急转移。当晚22时左右，该气井被放喷点火。,三、药厂设备,四、其它个案,1984年12月3月，印度首府博帕尔联碳公司农药厂异氰酸甲酯泄漏事故，使4000名居民中毒死亡，200000人深受其害，是世界工业史上绝无仅有的大惨案。,调查表明，该事故是由于120240加仑水进入异氰酸甲脂(MIC)贮罐引起放热反应，致使压力升高，防爆膜破裂而造成的。另外还查明，由于贮罐内含有大量氯仿(氯仿是MIC制造初期作为反应抑制剂加入的)，氯仿分解产生氯离子，使贮罐(材质为304不锈钢)发生腐蚀，而产生游离铁离子，在铁离子催化作用下又加速了反应的进行。由于放热反应持续进行，贮罐内温度急剧升高，致使压力很快达40磅平方英寸以上，防爆膜破裂，安全阀打开，漏出大量MIC。漏出的MIC喷向氢氧化钠洗涤器，因该洗涤器能力太小，不可能将MIC全部中和。最后的安全防线是燃烧塔，但结果燃烧塔也未发挥作用。,1967年12月，位于美国西弗吉尼亚州和俄亥俄洲之间的俄亥俄桥突然塌入河中，死亡46人。事后检查，是由于钢梁应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳而产生裂缝所致。 同年，英国内普罗石油化工公司，环已烷氧化装置的旁通管发生硝酸盐应力腐蚀破裂，引起环已烷蒸气管爆炸，死28人，伤105人，损失达1亿美元。,山西火电厂锅炉酸腐蚀脆爆，直接累计损失3亿元。此外还将带来其他缺电引起的间接损失。,1965年3月4日，美国路易安那州输气管线破裂着火，死17人，事后检查是由于管线产生应力 腐蚀破裂。 1970年，日本大阪地铁的管道因腐蚀破坏而折断，引起瓦斯爆炸，乘客当场死亡75人。,1985年8月12日日本一架波音747客机由于发生应力腐蚀破裂而坠毁，一次死亡500多人。 1979年，我国某市液化石油气贮罐爆炸起火，死伤几十人。,1.4 金属腐蚀的危害总结,重大的经济损失（停产损失、产品损失、效率损失 、产品污染 、过度设计 ） 灾难性重大事故（有毒物质的泄漏，造成环境污染，危及人民健康） 资源与能源的巨大浪费 阻碍科技进步，延缓生产发展,1.5 腐蚀科学技术简史,应用：春秋时期青铜器表面有铬氧化层。 18-19世纪期间 1748年：罗蒙诺索夫解释了金属的氧化现象。 1790年：凯依尔（Keir）描述了铁在硝酸中的钝化现象。 1830年：德拉里夫(Dela Rive)提出了金属腐蚀微电池的概念。 1833年：法拉第(Faraday)提出了电解定律。 现代 英国：伊文思(Evans) 提出了金属腐蚀过程的电化学基本规律，现代腐蚀科学奠基人。 霍尔(Hoar) 美国：尤利格(Uhlig)、Mansfeld 德国：豪飞、瓦格纳 比利时：泡拜格斯(Pourbaix)(创立电位-pH图) 前苏联：阿基莫夫、弗鲁坶金、托马晓夫,腐蚀,材料学,金属学,化学,管理学,工程力学,生物学,电学,数学,计算机,1.6 腐蚀相关学科,1.7 金属腐蚀原理研究内容,(1)研究并确定金属材料与环境介质作用的普规律，既要从热力学方面研究金属腐蚀进行的可能性，更重要的是从动力学的观点研究腐蚀进行的速率及机理。 (2)研究在各种条件下控制或防止腐蚀的措施，以把腐蚀控制在合理的程度上。 (3)研究金属腐蚀速率的测试技术和方法，找出评定金属腐蚀的试验方法与标准，研究现场金属腐蚀的测试技术与监控方法。,学习达到目的： 系统地掌握腐蚀电化学的基本知识和基本原理 掌握各种腐蚀类型，各种局部腐蚀的特点、产生机理、影响因素及防护措施，了解局部腐蚀相关的正确设计思路； 能分析化工设备常见的腐蚀现象并提出防腐途径。 在化工设备设计中针对介质正确地选材，了解各种工程材料腐蚀和防腐的异同点和选材原则。,1.7 金属腐蚀原理研究内容,局 部 腐 蚀,腐 蚀 的 基 本 概 念,腐 蚀 热 力 学,腐 蚀 动 力 学,腐 蚀 阴 极 过 程,腐 蚀 阳 极 过 程,腐 蚀 的 类 型,应 力 腐 蚀,自然环境腐蚀,高 温 腐 蚀,腐 蚀 的 控 制,腐蚀工程事例分析,主要参考书,梁成浩主编 金属腐蚀学导论 机械工业出版社，1999年5月 刘永辉 张佩芬编 金属腐蚀原理 航空工业出版社 1993年12月 陈鸿海主编 金属腐蚀学 北京理工大学出版社1995年12月 H. H.尤里格著 腐蚀与腐蚀控制 中国科学出版社 1995年 曹楚南著 腐蚀电化学 化学工业出版社 2004年 金属腐蚀学冶金工业出版社，1989朱日彰等编 材料的腐蚀与防护西北工业大学出版社，2006刘道新,金属腐蚀学导论(高等学校适用) 作者:梁成浩 市场价：￥17.00 基本信息 出版社：机械工业出版社 ISBN：7111070135 条码：9787111070139,基本信息 出版社：化学工业出版社 页码：259 pages ISBN：7502573895 条码：9787502573898 市场价：￥29.00 版次：2005-08-01 装帧：平装 开本：16开,作 者： 曹楚南 编著 出 版 社： 化学工业出版社 出版时间： 2004-4-1 字 数： 385000 版 次： 2 页 数： 331 印刷时间： 2004/04/01 开 本： 印 次： 纸 张： 胶版纸 I S B N ： 9787502551872 包 装： 平装 定价：￥42.00,基本信息 出版社：冶金工业出版社 页码：351 pages ISBN：7502422692 条码：9787502422691 市场价：￥38.00 版次：1999年6月第2版 装帧：平装 开本：16开,作 者： 孙跃 编著 出 版 社： 哈尔滨工业大学出版社 出版时间： 2003-4-1 字 数： 373000 版 次： 1 页 数： 235 印刷时间： 2006/06/01 纸 张： 胶版纸 I S B N ： 9787560318370 包 装： 平装 定价：￥22.80,作 者： 黄建中，左禹 主编 出 版 社： 化学工业出版社 出版时间： 2003-1-1 字 数： 1000000 版 次： 1 页 数： 625 印刷时间： 2005/04/01 开 本： 印 次： 纸 张： 胶版纸 I S B N ： 9787502540678 包 装： 平装 定价：￥90.00,作 者： 加R温斯顿里维（Revie,R.W.） 主编，杨武 等译 出 版 社： 化学工业出版社 出版时间： 2005-8-1 字 数： 1692000 版 次： 1 页 数： 937 印刷时间： 2005/08/01 纸 张： 胶版纸 I S B N ： 9787502570033 包 装： 平装 定价：￥158.00,阴极保护手册(电化学保护的理论与实践原著第3版) （德）贝克曼（Baeckman,W.v.）,施文克（Schwenk,W.）,普林兹（Prinz,W.） 化学工业出版社 (2005-03出版) 市场价：￥68.00 元,主要参考期刊,Corrosion Science Corrosion Journal of the Electrochemical Society Electrochemical Acta 中国腐蚀与防护学报 腐蚀科学与防护技术 材料保护 腐蚀与防护 电化学,中国科学院院士-腐蚀科学专家曹楚南,曹楚南院士1952年毕业于同济大学化学系，分配至中国科学院上海物理化学研究所工作，后并入中国科院长春应用化学研究所，从事电化学与金属腐蚀科学研究，1982年任研究员。1987年调入中国科学院金属腐蚀与防护研究所，任中国科学院腐蚀科学开放研究实验室主任，研究所学术委员会副主任。1993年兼任金属腐蚀与防护国家重点实验室筹建领导小组组长，1994年调入浙江大学化学系，建立电化学研究室，从事应用电化学研究。1995年任金属腐蚀与防护国家重点实验室学术委员会主任。1995年5月被聘任为中国科学院东北高性能材料研究发展基地所级学术顾问。1999年8月兼任浙江大学环境与资源学院院长。,中国工程院院士 侯保荣,侯保荣，（1942.1.3）海洋腐蚀与防护专家。1942年出生于山东省曹县。1967年毕业于复旦大学化学系，1994年在日本东京工业大学获博士学位。曾任中国科学院海洋研究所副所长，现任中国科学院海洋研究所研究员、博士生导师。 我国海洋腐蚀环境研究和海洋腐蚀与防护的学科带头人之一，主持了我国近海腐蚀环境调查与研究，明确提出“海洋腐蚀环境“概念，建立了海洋腐蚀环境的理论体系。独立撰写的日文专著海洋腐食環境防食科学，作为第一作者撰写了海洋腐蚀环境理论及其应用和海洋腐蚀与防护两本专著和三本论文集。共发表论文160余篇（其中SCI收录21篇，CA收录70余篇）。建立了模拟海洋腐蚀环境的实验方法和在不同海洋环境下控制材料腐蚀的工程技术系统。综合多年研究成果提出的“钢铁设施在海洋环境中的腐蚀及其防腐蚀技术“，获2002年度国家科技进步二等奖；还获得山东省科技进步一、二等奖各一项和中科院科技进步二等奖两项及国家专利29项。 2003年当选为中国工程院院士。,