金屬腐蝕理論及腐蝕控制

前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的建立和蓬勃發(fā)展，金屬作為機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料得到大量而廣泛的應(yīng)用，同時金屬材料的腐蝕問題也日益突出，這就對解決設(shè)備腐蝕問題提出了迫切的要求?？梢赃@樣說，人類從開始利用金屬材料制造工具和武器時起，就面臨著金屬腐蝕的問題，并不斷地和腐蝕作斗爭。經(jīng)過電化學(xué)、電極過程動力學(xué)、金屬學(xué)等學(xué)科科學(xué)家的辛勤努力，奠定了現(xiàn)代腐蝕科學(xué)的理論基礎(chǔ)。特別是Evans的腐蝕電池理論、wagner的混合電位理論，是電化學(xué)腐蝕理論最重要的成果。20世紀(jì)50年代后，Pourbaix在發(fā)展電位一pH平衡圖中的貢獻(xiàn)，Stern提出的線性極化技術(shù)，以及其他腐蝕科學(xué)家的卓越工作，再加上先進(jìn)的儀器設(shè)備和實驗手段的大量采用，其他相關(guān)學(xué)科理論發(fā)展的推動，使腐蝕科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步得到完善、充實和提高。在腐蝕工程方面取得的成果也是十分顯著的。有些腐蝕問題在尚未從理論上徹底明了之前，在防護(hù)技術(shù)上就已經(jīng)提出了許多有效的解決方法。比如不銹鋼的發(fā)明以及在硝酸和尿素工業(yè)上的應(yīng)用，陰極保護(hù)在艦船和輸油輸氣管道上的應(yīng)用，不銹鋼晶間腐蝕問題的解決等。所以有人說，如果沒有腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代交通（特別是航空、航海）、現(xiàn)代石油工業(yè)、現(xiàn)代能源工業(yè)要發(fā)展到今天這樣的水平和規(guī)模是難以想象的。腐蝕科學(xué)技術(shù)可以分為腐蝕科學(xué)和腐蝕工程學(xué)兩大部分，或者稱為腐蝕科學(xué)與腐蝕控制學(xué)。國內(nèi)習(xí)慣稱為腐蝕與防護(hù)。腐蝕科學(xué)研究金屬腐蝕的普遍規(guī)律，特別是電化學(xué)腐蝕過程以及各種腐蝕形態(tài)的基本特征及其影響因素，為控制金屬設(shè)備的腐蝕指明途徑，為各種防腐蝕技術(shù)提供堅實的理論基礎(chǔ)。腐蝕工程學(xué)則涉及如何應(yīng)用腐蝕理論來解決金屬設(shè)備材料的實際腐蝕問題，以及控制設(shè)備腐蝕的各種途徑、措施和方法。本書同樣按照該劃分來安排內(nèi)容。第一篇為金屬腐蝕原理，首先介紹腐蝕電池基本概念和腐蝕電池的工作過程，使讀者可對金屬電化學(xué)腐蝕有一個初步的定性認(rèn)識。然后分別從熱力學(xué)角度討論電化學(xué)腐蝕的可能性及腐蝕傾向，從動力學(xué)角度討論電化學(xué)腐蝕的速度。在此基礎(chǔ)上對兩種最常見的腐蝕類型——析氫腐蝕和吸氧腐蝕進(jìn)行了綜合評述。金屬的鈍化是一個很重要的課題，單獨列為一章。這樣，水溶液中的電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律就全部完成。考慮到現(xiàn)代觀點認(rèn)為金屬高溫氧化歷程也具有電化學(xué)的特征，故將這部分內(nèi)容作為單獨一章，放在水溶液電化學(xué)腐蝕理論之后，以便于比較。第一篇最后一章是局部腐蝕形態(tài)，局部腐蝕是非常重要的內(nèi)容，各種局部腐蝕既有電化學(xué)腐蝕的普遍規(guī)律，又有各自的特征，涉及內(nèi)容很多，只能擇要進(jìn)行介紹。第二篇是腐蝕控制。按照全面腐蝕控制的含義，分別敘述了材料選擇、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的設(shè)計、加工制造、維護(hù)管理、防護(hù)技術(shù)等腐蝕控制環(huán)節(jié)。重點是各種防護(hù)技術(shù)的原理和應(yīng)用。在學(xué)習(xí)了腐蝕基本理論和腐蝕控制方法以后，再以幾種自然環(huán)境（大氣、海水、土壤）和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境（高溫氣體、工業(yè)冷卻水、建筑物）下的腐蝕作為對象，將一般的腐蝕理論和腐蝕控制知識應(yīng)用于這些體系，進(jìn)行了具體的分析。最后一章是關(guān)于腐蝕經(jīng)濟(jì)學(xué)的簡單介紹。腐蝕科學(xué)技術(shù)是一門理論與實踐聯(lián)系很緊密的學(xué)科，本書在腐蝕控制部分提供了較多防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用案例和腐蝕控制的措施及對策，以供讀者參考。同時各章附有習(xí)題、思考題以及部分例題，以便使讀者在使用中加深對書本內(nèi)容的理解和知識的鞏固。

內(nèi)容概要

　　《金屬腐蝕理論及腐蝕控制》選擇結(jié)構(gòu)材料中應(yīng)用最多的金屬材料為主要對象，重點介紹金屬腐蝕的原理、規(guī)律、影響因素等。在腐蝕控制部分選擇了石油化工行業(yè)中防腐蝕工程的一些典型案例和防腐蝕措施，突出理論與實踐的結(jié)合?！督饘俑g理論及腐蝕控制（龔敏）》可供材料及相關(guān)專業(yè)本科及研究生教學(xué)使用，也可作工程技術(shù)人員和施工人員的參考用書。

書籍目錄

第一篇 金屬腐蝕原理第1章 緒論1.1 腐蝕1.2 腐蝕的危害思考題習(xí)題第2章 腐蝕電池2.1 腐蝕電池的工作過程2.2 腐蝕電池的形成原因2.3 腐蝕電池的極化思考題習(xí)題第3章 電化學(xué)腐蝕的傾向（腐蝕熱力學(xué)問題）3.1 電極電位3.2 電化學(xué)腐蝕傾向的判斷3.3 電位-pH平衡圖思考題習(xí)題第4章 電化學(xué)腐蝕的速度（腐蝕動力學(xué)問題）4.1 單一電極反應(yīng)的速度4.2 均相腐蝕電極的極化4.3 復(fù)相電極和腐蝕電池思考題習(xí)題第5章 析氫腐蝕和吸氧腐蝕5.1 析氫腐蝕5.2 吸氧腐蝕思考題習(xí)題第6章 金屬的鈍化6.1 鈍化現(xiàn)象6.2 鈍化體系的極化曲線6.3 金屬鈍化的理論思考題習(xí)題第7章 金屬的高溫氧化7.1 高溫氧化的熱力學(xué)問題7.2 金屬表面上的膜7.3 高溫氧化理論簡介思考題習(xí)題第8章 局部腐蝕8.1 概述8.2 電偶腐蝕8.3 晶間腐蝕8.4 選擇性腐蝕8.5 孔蝕和縫隙腐蝕8.6 應(yīng)力腐蝕8.7 磨損腐蝕8.8 氫損傷思考題習(xí)題第二篇 腐蝕控制概論第9章 腐蝕控制原理9.1 腐蝕控制的要求9.2 腐蝕控制的途徑9.3 腐蝕控制的環(huán)節(jié)思考題第10章 防腐蝕設(shè)計10.1 耐蝕材料的選擇10.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計10.3 應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計思考題第11章 加工建造和操作運行中的腐蝕控制11.1 加工建造11.2 工藝操作11.3 維護(hù)管理思考題第12章 防護(hù)方法12.1 電化學(xué)保護(hù)12.2 控制環(huán)境方法12.3 覆蓋層保護(hù)思考題習(xí)題第13章 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)13.1 大氣腐蝕與防銹13.2 土壤腐蝕與地下金屬管道保護(hù)13.3 海水腐蝕與海洋設(shè)施防護(hù)13.4 高溫氣體腐蝕及防護(hù)13.5 循環(huán)冷卻水的腐蝕和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)13.6 工業(yè)建筑物和構(gòu)筑物的腐蝕與保護(hù)思考題習(xí)題第14章 腐蝕控制的經(jīng)濟(jì)問題14.1 腐蝕損失調(diào)查14.2 腐蝕控制措施的經(jīng)濟(jì)評價參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一篇　金屬腐蝕原理第1章　緒論1.1　腐蝕1.1.1　腐蝕的定義在近幾十年中，腐蝕科學(xué)有了很大的發(fā)展，在腐蝕理論和解決實際腐蝕問題等方面都取得了許多重大的成果。同時，關(guān)于“腐蝕”這個專業(yè)術(shù)語定義的討論也一直沒有停止過。下面引用兩個定義進(jìn)行說明?！っ绹珖g工程協(xié)會（NACE）在1985年公布的“腐蝕術(shù)語匯編”中對腐蝕的定義如下。腐蝕：材料（通常是金屬）由于和周圍環(huán)境的作用而造成的破壞。·國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1986年公布的“金屬與合金的腐蝕——術(shù)語及定義”（ISO 8044）中對腐蝕的定義如下。腐蝕：金屬和環(huán)境之間的物理化學(xué)作用。這種作用引起金屬性能的變化，常常導(dǎo)致金屬、環(huán)境或其構(gòu)成的技術(shù)體系發(fā)生功能損害。對于腐蝕的對象，過去長期以來都局限在金屬材料，人們對金屬的腐蝕及其防護(hù)進(jìn)行了大量的深入研究。因為金屬材料一直是機(jī)器設(shè)備主要的結(jié)構(gòu)材料，而非金屬材料的應(yīng)用僅僅作為對金屬腐蝕的防護(hù)手段。但是，從20世紀(jì)60年代以來，隨著無機(jī)材料和高分子材料的迅速發(fā)展，非金屬材料的應(yīng)用越來越多，不僅作為覆層材料，而且作為整體結(jié)構(gòu)材料，進(jìn)入結(jié)構(gòu)材料的行列。非金屬材料在環(huán)境作用下同樣存在腐蝕問題。不少腐蝕學(xué)研究者指出，非金屬材料的腐蝕與金屬材料的腐蝕有著許多相同的地方，因此建議將腐蝕的定義擴(kuò)大到非金屬材料。NACE的定義反映了這一個認(rèn)識。當(dāng)然，就目前而言，金屬材料仍然是機(jī)器設(shè)備主要的結(jié)構(gòu)材料，特別是鋼鐵，可以說沒有鋼鐵就沒有現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代交通運輸，而且非金屬材料與環(huán)境的作用和金屬的腐蝕有著本質(zhì)的差別，這可能就是ISO的定義中將腐蝕局限在金屬材料的原因。關(guān)于金屬材料與環(huán)境相互作用的性質(zhì)，ISO定義中規(guī)定為物理化學(xué)作用，這包括化學(xué)作用和電化學(xué)反應(yīng)。絕大多數(shù)金屬腐蝕過程都是金屬與環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或（和）電化學(xué)反應(yīng)，特別是電化學(xué)反應(yīng)更為普遍。后文我們會看到，金屬在水溶液中（包括表面有一層水膜的情況）的腐蝕都具有電化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)。不過，也有不少學(xué)者提出應(yīng)將腐蝕的定義擴(kuò)大到一切相互作用，比如物理溶解、輻照等。金屬在液態(tài)金屬、某些熔堿、熔鹽中會由于發(fā)生物理溶解而減少，也應(yīng)屬于腐蝕作用。當(dāng)然，這種性質(zhì)的相互作用的實例是比較少的。

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《金屬腐蝕理論及腐蝕控制》由化學(xué)工業(yè)出版社出版。

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