材料腐蚀原理及应用

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1、材料腐蚀原理及应用东北大学材料研究所李国喜课程内容腐蚀概念腐蚀发生的原因——原理腐蚀发生的地点与方式——腐蚀类型降低腐蚀速度或防止腐蚀发生的方法——应用腐蚀失效的分析腐蚀研究的方法腐蚀监测1.腐蚀概念1.1腐蚀的定义广义:对所有材料腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。狭义:对金属腐蚀是金属材料和周围环境（介质）发生化学或电化学反应而被破坏的现象．1.2腐蚀研究的意义金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，从日常生活到工农业生产，从尖端科学技术到国防工业的发展，凡是使用金属材料的地方．都不同程度上存在着腐蚀问题。它给人们带来了巨大的经济损失，造成了

2、灾难性的事故．消耗了宝贵的资源与能源，且污染了环境，危害甚大。金属腐蚀给国民经济带来巨大的损失金属腐蚀带来的经济损失约占当年国民生产总值的1.8％~4.2％左右，见表1-1。1975年美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，为当年国民生产总值的4.2％，是当年由于水灾、火灾、地震、飓风等自然灾害损失(125亿美元)的5倍多。腐蚀耗竭了宝贵的资源和能源每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的10％～40％，其中2／3可再生，而1／3的金属材料被腐蚀掉无法回收。我国目前年产钢以6亿t计，则每年因腐蚀消耗掉的钢材近6千万t。这个数字相当

3、于一个特大型钢铁企业的年产量。腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量的人力和能源。从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问题，已刻不容缓。腐蚀事故危及人身安全腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。美1965.3一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17人死亡。日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯爆炸，当场死亡75人。日本1985.8一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断裂而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损失1亿多美元。中国1979某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，伤亡几十人．直接经济损失达630万元。由于意外事故而引起的

4、停工、停产所造成的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。1966年某天然气井套管因硫化物应力腐蚀开裂发生井喷造成特大爆炸和人员伤亡事故，日产百万立方米的高产气井报废；1971年某天燃气管线腐蚀断裂、爆炸，仅第一次爆炸的直接经济损失达7000万元；1979年由于环境敏感断裂引起某液化气罐爆炸当场炸死30余人，重伤50多人；1997年6月27日北京某化工厂18个乙烯原料储罐发生火灾（因硫化物腐蚀），停产达半年，直接经济损失达2亿多元，间接损失巨大；2000年6月16日广东某石化厂焦化装置由于高温管线硫化物腐蚀发生重大火灾，大火烧了25min。腐蚀引

5、起严重的环境污染腐蚀增加了工业废水、废渣的排放处置和处理难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海洋中的有害物质。造成了自然环境的污染，破坏了生态平衡，危害了人民健康，妨碍了国民经济的可持续发展。解决腐蚀问题促进新技术发展不锈钢发明和应用，促进了硝酸和合成氨工业的发展。美国的阿波罗登月飞船贮存N2O4的高压容器曾发生应力腐蚀破裂，经分析研究，加入质量数量为0.6％的NO之后才得以解决。美著名腐蚀学家方坦纳(Fontana)认为，如果找不到这个解决办法．登月计划会推迟若干年。因此，材料腐蚀研究具有很大的现实意义和经济意义。依据腐蚀理论控制材料的腐蚀实践表

6、明，若充分利用现有的腐蚀理论和防腐蚀技术，广泛开展防腐蚀教育，实施严格的科学管理，因腐蚀而造成的经济损失中有30％～40％是可以避免的。但目前仍有一半以上的腐蚀损失还没有行之有效的防蚀方法来避免，这就需要加强腐蚀基础理论与工程应用的研究。1.3腐蚀科学技术的发展史18世纪中叶经验性防腐系统研究开始20世纪了解了基本规律，提出腐蚀理论1979年中国腐蚀与防护学会成立A.罗蒙诺索夫解释了金属氧化现象(1748)B.Keir描述了Fe在HNO3中的钝化现象(1790)C.金属腐蚀微电池概念提出D.La.Rive（1830）D.Faraday提出了电解定律(

7、1883~1884)U.R.Evance（UK)T.P.Hoar（UK)H.H.Uhlig,（USA)M.G.Fantana,（USA)K.Hauffe（Germany)C.Wagner(Germany)M.Pourbaix(Belgium)中国科学院院士:曹楚南中国科学院院士:肖纪美中国工程院院士:柯伟腐蚀科学与防护技术中国腐蚀与防护学报中国科学院金属腐蚀与防护研究所中国科学院金属腐蚀与防护研究所机械工业部武汉材料保护研究所中国腐蚀与防护学会中国表面工程协会中国机械工程学会表面工程分会材料保护表面技术全面腐蚀控制四川化工与腐蚀控制腐蚀与防护上海市腐

8、蚀科学技术学会上海材料研究所中国兵器工业第五四研究所(双月刊)中国化工防腐蚀技术协会四川省化工信息中心四川省