腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)概論

前言

腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)源于腐蝕科學(xué),又超越腐蝕科學(xué)，是腐蝕科學(xué)與工業(yè)實(shí)踐緊密結(jié)合而繁衍發(fā)展的一門新的多學(xué)科的邊緣科學(xué)。它強(qiáng)調(diào)人的作用，強(qiáng)調(diào)在腐蝕控制過程中設(shè)計(jì)師、制造工程師的責(zé)任、知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)；它強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)腐蝕控制與經(jīng)濟(jì)、管理、設(shè)計(jì)、制造的緊密結(jié)合，以及由此而繁衍的設(shè)計(jì)、制造、使用技術(shù)細(xì)則，具有用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)、制造、使用的成套理論、原則、技術(shù)和措施。其中心思想是：腐蝕控制要從制件的設(shè)計(jì)開始，貫穿于制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用、維護(hù)、維修全過程，進(jìn)行全員、全方位的控制，研究每一個(gè)零部件的制造環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和周圍自然環(huán)境及其協(xié)同作用，提出控制大綱和實(shí)施細(xì)節(jié)，進(jìn)行“精心設(shè)計(jì)、精心制造、精心維護(hù)”，以獲得最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)的思想源于1984年出版的《航空產(chǎn)品腐蝕及其控制手冊(cè)》及其后陸續(xù)發(fā)表的十幾部專著和近百篇論文，集中體現(xiàn)于2006年出版的《腐蝕控制設(shè)計(jì)手冊(cè)》，本書是該手冊(cè)的靈魂和精華，是該手冊(cè)所表達(dá)的腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)要概述。本書比較全面地闡述了密封設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)選材、表面層設(shè)計(jì)等方面的理論、原則、技術(shù)和措施；較為周到地闡述了如何進(jìn)行腐蝕控制設(shè)計(jì)的實(shí)用內(nèi)涵；闡述了在制造過程中不損傷材料固有的耐蝕性的技術(shù)措施和技術(shù)保障；闡述了從材料進(jìn)廠，歷經(jīng)工序間的過程、以及儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中的銹蝕控制技術(shù)；闡述了腐蝕經(jīng)濟(jì)學(xué)這門腐蝕科學(xué)及其技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，而目前在“腐蝕控制領(lǐng)域”又還不太成熟的新的學(xué)問；還借助航空制造業(yè)和埋地管道等防腐蝕工程的管理，闡述了腐蝕控制技術(shù)管理系統(tǒng)的方方面面；最后，提供了腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)的應(yīng)用實(shí)例。在系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕控制的每個(gè)環(huán)節(jié)，不僅具有理論、原則、技術(shù)和措施的指導(dǎo)作用，還擁有許多具有專利性質(zhì)的設(shè)計(jì)、制造和使用細(xì)則，內(nèi)容豐富翔實(shí)。 腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)從誕生到廣泛應(yīng)用，歷經(jīng)二十多年，是千百人參與研究、應(yīng)用的結(jié)果。直接為腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)的形成做出了重大貢獻(xiàn)的有：航空界的劉士簡(jiǎn)、莫龍生、趙閨彥、毛立信、戴挺洪、魏曾甦、陳家珠、章怡寧、郭顯華、曹壽德、張康夫等；防腐蝕科學(xué)與工程界的肖紀(jì)美、張文奇、吳蔭順、曹備、陳仲德、陳棟、楊樹梅、胡士信等；表面工程界的肖定全、朱建國(guó)、劉家浚、劉若愚、劉邦津、戴達(dá)煌等；經(jīng)濟(jì)界的何北超、李全、李劍虹等，在此，向他們特別表示衷心的感謝和敬意！ 毛主席在《反對(duì)黨八股》一文中強(qiáng)調(diào)寫文章要通俗、易懂；的確，能將最復(fù)雜的學(xué)術(shù)問題說得最簡(jiǎn)單、最通俗、最易懂，才最便于接受、最便于施行、最能有效地推動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展。筆者努力在作品中這樣去做。但目標(biāo)并不就是現(xiàn)實(shí)，加上所掌握的知識(shí)十分有限，書中定有不足之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正、補(bǔ)充、發(fā)展。 著者 2009年2月18日

內(nèi)容概要

本書在系統(tǒng)進(jìn)行腐蝕控制的每個(gè)環(huán)節(jié)，不僅具有理論、原則、技術(shù)和措施的指導(dǎo)作用，還擁有許多具有專利性質(zhì)的設(shè)計(jì)、制造和使用原則。 　　內(nèi)容豐富翔實(shí)，可供各種行業(yè)的設(shè)計(jì)師、工程師和管理人員使用，也可作為相關(guān)專業(yè)高等院校本科生及研究生的教材。

書籍目錄

第1章　緒論 　1.1　腐蝕問題及其嚴(yán)重性 　　1.1.1　腐蝕問題的客觀性 　　1.1.2　腐蝕問題的普遍性、嚴(yán)重性與危害性 　1.2　航空腐蝕調(diào)查及其啟示 　1.3　腐蝕控制系統(tǒng)工程的提出 　1.4　腐蝕控制系統(tǒng)工程的基本觀點(diǎn) 　參考文獻(xiàn) 第2章　腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)的理論基礎(chǔ)　2.1　概述 　2.2　腐蝕學(xué)概論 　　2.2.1　對(duì)“腐蝕”定義的詮釋 　　2.2.2　電化學(xué)腐蝕理論 　　2.2.3　金屬氧化理論 　　2.2.4　腐蝕環(huán)境 　　2.2.5　腐蝕分類 　　2.2.6　腐蝕預(yù)防與控制 　2.3　腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)概論 　　2.3.1　“腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)”的形成 　　2.3.2　腐蝕控制系統(tǒng)工程綱要 　　2.3.3　各階段任務(wù) 　　2.3.4　防腐蝕設(shè)計(jì)定則 　2.4　腐蝕系統(tǒng)控制總原則 　參考文獻(xiàn) 第3章　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　3.1　概述 　　3.1.1　腐蝕影響因素 　　3.1.2　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的職責(zé) 　3.2　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 　　3.2.1　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則 　　3.2.2　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體原則 　3.3　合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì) 　　3.3.1　介質(zhì)流動(dòng)管道及容器內(nèi)腔的設(shè)計(jì) 　　3.3.2　避免冷熱不均誘發(fā)腐蝕的設(shè)計(jì) 　　3.3.3　結(jié)構(gòu)組合件的裝配設(shè)計(jì) 　　3.3.4　合理設(shè)計(jì)連接結(jié)構(gòu) 　3.4　通風(fēng)與侵蝕介質(zhì)排除的設(shè)計(jì) 　　3.4.1　通風(fēng)設(shè)計(jì) 　　3.4.2　排水設(shè)計(jì) 　3.5　預(yù)防電偶腐蝕的設(shè)計(jì) 　　3.5.1　概述 　　3.5.2　電偶腐蝕的控制原理 　　3.5.3　電偶腐蝕控制的一般原則 　　3.5.4　具體措施 　　3.5.5　按保護(hù)有效性順序推薦的表面處理方案 　3.6　預(yù)防應(yīng)力作用下的腐蝕斷裂 　　3.6.1　概述 　　3.6.2　應(yīng)力的作用和影響 　　3.6.3　預(yù)防應(yīng)力腐蝕的設(shè)計(jì) 　　3.6.4　防止零部件腐蝕疲勞的設(shè)計(jì) 　　3.6.5　環(huán)境損傷額定值的應(yīng)用 　參考文獻(xiàn) 第4章　防腐蝕密封設(shè)計(jì) 第5章　陰極保護(hù)設(shè)計(jì) 第6章　電子電器產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性第7章　防腐蝕設(shè)計(jì)選材 第8章　近代表面工程技術(shù)的應(yīng)用（一） 第9章　近代表面工程技術(shù)的應(yīng)用（二） 第10章　高溫防護(hù)涂層和選擇第11章　制造與使用維護(hù)過程中的腐蝕控制第12章　儲(chǔ)運(yùn)及使用過程中的防銹 第13章　腐蝕控制管理系統(tǒng) 第14章　腐蝕經(jīng)濟(jì)學(xué) 第15章　腐蝕控制系統(tǒng)工程的實(shí)際應(yīng)用 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：這種處理方法是目前最常用的，但由于承受介質(zhì)作用的部位往往同時(shí)受到應(yīng)力的作用，有時(shí)還處在應(yīng)力最大的部位（如受內(nèi)壓的容器內(nèi)壁應(yīng)力最大），因此如果外力作用對(duì)腐蝕速度產(chǎn)生影響，就需要加以考慮或修正。大多數(shù)金屬材料在外力作用下，腐蝕行為都會(huì)產(chǎn)生不同程度的變化。外力比較小時(shí)，材料僅僅產(chǎn)生彈性變形，這時(shí)作為腐蝕行為重要指標(biāo)的電極電位會(huì)發(fā)生變化。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，拉應(yīng)力作用下電位降低，腐蝕電流增加，相應(yīng)腐蝕率會(huì)增加：而壓應(yīng)力使電位增高，腐蝕電流減小，相應(yīng)腐蝕率會(huì)減低。但是當(dāng)應(yīng)力超過材料的屈服極限、產(chǎn)生塑性變形時(shí)，影響就急劇增大，電極電位和陽極溶解電流密度均產(chǎn)生急劇變化，應(yīng)變對(duì)大多數(shù)金屬的平衡電位都有影響，并且越是活潑的金屬影響越大，電位降低值較彈性變形時(shí)（此時(shí)E=2mV）要高出許多.在腐蝕行為上會(huì)表現(xiàn)出腐蝕電流密度增加，以及與其他未產(chǎn)生塑性變形部位之間由于電位差而引起的腐蝕。因此，從控制腐蝕出發(fā)，應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能避免尺寸突變和尖銳過渡，以避免局部應(yīng)力集中和局部加速腐蝕，這一點(diǎn)從強(qiáng)度和腐蝕來說要求是一致的。（2）對(duì)應(yīng)力腐蝕的考慮①應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）設(shè)計(jì)時(shí)首先要盡量避免會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的“金屬一環(huán)境”組合但完全避免是有困難的，這時(shí)，就必須仔細(xì)在結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度以及加工方法上采取措施，盡量減輕或避免應(yīng)力（拉應(yīng)力的來源很多.在特定腐蝕環(huán)境下，除外載荷外，還可能有加工和焊接引發(fā)的殘余應(yīng)力、溫差引起的熱應(yīng)力）。②應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力對(duì)于是否存在一個(gè)與溫度、環(huán)境、材料有關(guān)的產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的最小應(yīng)力值問題，在理論上尚沒有統(tǒng)一的看法，但是在許多情況下，通過試驗(yàn)并將結(jié)果加以處理，可以看出這個(gè)趨勢(shì)。這在工程設(shè)計(jì)上是很實(shí)用的，可以將它像疲勞強(qiáng)度極限、持久強(qiáng)度等一樣用于設(shè)備設(shè)計(jì)中，作為一種破壞形式的臨界應(yīng)力值來考慮。③應(yīng)力腐蝕界限強(qiáng)度因子KISCC由于真實(shí)的金屬材料往往不可避免地會(huì)存在裂紋或類似裂紋的缺陷，如表面裂紋、焊接裂紋、未焊透、夾渣等，因而光滑試件的試驗(yàn)結(jié)果往往與實(shí)際情況出現(xiàn)誤差，因此在處理這種情況下的應(yīng)力腐蝕問題時(shí)，同其他強(qiáng)度問題一樣要采用斷裂韌性指標(biāo)，即“應(yīng)力腐蝕界限強(qiáng)度因子KISCC（單位：N／mm2／3）”，它定義為在一定時(shí)間周期內(nèi)不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的最大初始應(yīng)力強(qiáng)度因子。也就是說如果材料的初始應(yīng)力強(qiáng)度因子KlC

后記

人類所經(jīng)歷的石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代以及近代出現(xiàn)的新材料時(shí)代都表明：材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會(huì)進(jìn)步的里程碑，又是社會(huì)現(xiàn)代化的先導(dǎo)。但是，材料不可避免地會(huì)受到環(huán)境的侵蝕，這不僅包括大氣、海洋、土壤這些自然環(huán)境的作用，還有材料加工過程及其制品都要經(jīng)受周圍環(huán)境的考驗(yàn)，特別是這些環(huán)境的聯(lián)合協(xié)同作用，引發(fā)材料意想不到的腐蝕損傷。因此，研究腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)顯得十分重要。北京航空材料研究院副總工程師李金桂研究員是國(guó)家科委“腐蝕科學(xué)”學(xué)科組成員，又先后擔(dān)任中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)及三屆副理事長(zhǎng)。1984年他提出“腐蝕要進(jìn)行系統(tǒng)控制”的新理念，歷經(jīng)二十多年的努力在兩型飛機(jī)的研制和1100多項(xiàng)民用工程中得到應(yīng)用，先后出版著作十幾部、論文百余篇，2006年主編出版的《腐蝕控制設(shè)計(jì)手冊(cè)》系統(tǒng)地提出了腐蝕控制系統(tǒng)工程的理念及其成套的理論、原則、技術(shù)和措施，實(shí)際上形成了腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)，這是腐蝕科學(xué)與工業(yè)建設(shè)緊密結(jié)合的結(jié)晶，具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性和普遍的實(shí)用性。中國(guó)科學(xué)院肖紀(jì)美院士等四位院士和九位教授給予了“世界領(lǐng)先”的評(píng)價(jià)，并建議進(jìn)行廣泛的宣傳教育，本書實(shí)際上就是對(duì)評(píng)審專家的一個(gè)回應(yīng)，對(duì)腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)進(jìn)行的扼要的闡述。可以預(yù)料，這本書的出版將有助于各個(gè)行業(yè)的設(shè)計(jì)師、工程師應(yīng)用腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)，以減少腐蝕損失，降低腐蝕對(duì)環(huán)境的污染，在一定程度上支持我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，成為科學(xué)發(fā)展觀的重要組成部分。

編輯推薦

《腐蝕控制系統(tǒng)工程學(xué)概論》由化學(xué)工業(yè)出版社發(fā)行部出版。

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