化工腐蚀与防护.ppt
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1、我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点Chemical Corrosion and Anticorrosion 主讲:张新强主讲:张新强我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 本课程以石油、化工生产的实践为背景,系统、简明地阐述了材料发生腐蚀破坏的普遍规律和特殊规律、腐蚀的基本理论和基本知识,着重介绍了常见的金属腐蚀形态及相应的防护措施,还简要介绍了非金属材料的腐蚀形式和石油工业中的腐蚀问题及相应的防护措施等。本课程是化学、化工类各专业的一门专业选
2、修课。共36学时,2学分。课程简介课程简介课程性质课程性质主要内容主要内容我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 通过本课程的学习,要掌握腐蚀的基本原理基本原理和基本基本知识知识,培养科学的思维方法科学的思维方法和分析问题、解决问题分析问题、解决问题的能力,为从事工业设计、生产实践和科学研究打下坚实而宽厚的基础。源头上设计中要考虑腐蚀的问题,谨防出现失败的设计;生产中要及时发现腐蚀的部位、程度以及预防的措施等,谨防造成严重事故;科学研究中重视腐蚀规律的研究与总结,谨防事故的发生。这门课是培养石油、化工人才厚基础、宽口径、
3、高素质、创新人才的科学素养和专业素质,以便于大家在以后的学习、工作、生活中对于一些腐蚀现象能给予事先考虑、判断和合理的处置。主要目的主要目的我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点教学中各环节互相渗透、互相促进教学中各环节互相渗透、互相促进教学中各环节互相渗透、互相促进教学中各环节互相渗透、互相促进典型的腐蚀现象典型的腐蚀现象典型的腐蚀现象典型的腐蚀现象分析腐蚀问题分析腐蚀问题分析腐蚀问题分析腐蚀问题采取措施减缓腐蚀采取措施减缓腐蚀采取措施减缓腐蚀采取措施减缓腐蚀从源头上避免腐蚀从源头上避免腐蚀从源头上避免腐蚀从源头上避免
4、腐蚀教学方法教学方法我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 本课程为考查考查课。平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%。平时成绩包括大作业、考勤、课堂回答问题等。考核方法考核方法我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点uu腐蚀电化学原理第二版腐蚀电化学原理第二版腐蚀电化学原理第二版腐蚀电化学原理第二版.曹楚南曹楚南曹楚南曹楚南.北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社,2004.4,2004.4,2004.4,
5、2004.4uu材料腐蚀与防护概论材料腐蚀与防护概论材料腐蚀与防护概论材料腐蚀与防护概论.何业东何业东何业东何业东,齐慧滨齐慧滨齐慧滨齐慧滨.北京:机械工业北京:机械工业北京:机械工业北京:机械工业出版社出版社出版社出版社,2005.2,2005.2,2005.2,2005.2uu材料的腐蚀与防护材料的腐蚀与防护材料的腐蚀与防护材料的腐蚀与防护.曾荣昌,韩恩厚曾荣昌,韩恩厚曾荣昌,韩恩厚曾荣昌,韩恩厚.北京:化学工业出北京:化学工业出北京:化学工业出北京:化学工业出版社版社版社版社,2006.5,2006.5,2006.5,2006.5uu腐蚀破坏事故腐蚀破坏事故腐蚀破坏事故腐蚀破坏事故100
6、100100100例例例例.张远声张远声张远声张远声.北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社北京:化学工业出版社,2000.1,2000.1,2000.1,2000.1参考书目参考书目我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的
7、自来水管生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的饰的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的饰的变色、塑料的
8、硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的饰的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿的坏烂、石头的风化等等。齿的坏烂、石头的风化等等。齿的坏烂、石头的风化等等。齿的坏烂、石头的风化等等。腐蚀事例(感性认识)腐蚀事例(感性认识)第一章第一章 概论概论我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 材料在和周围介质接触过程中,发生材料在和周围介质
9、接触过程中,发生材料在和周围介质接触过程中,发生材料在和周围介质接触过程中,发生物理、化学或电化物理、化学或电化物理、化学或电化物理、化学或电化学反应等学反应等学反应等学反应等而使材料遭受而使材料遭受而使材料遭受而使材料遭受破坏或性能恶化破坏或性能恶化破坏或性能恶化破坏或性能恶化的过程称作腐蚀。的过程称作腐蚀。的过程称作腐蚀。的过程称作腐蚀。1.1.腐蚀的定义腐蚀的定义出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀,而称为磨损出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀,而称为磨损或磨耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随或磨耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随发生的,物理损伤更是加速了腐蚀的进度。发生的,物理损
10、伤更是加速了腐蚀的进度。我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 严格讲,所有环境都有一定的腐蚀性,所以周围介严格讲,所有环境都有一定的腐蚀性,所以周围介严格讲,所有环境都有一定的腐蚀性,所以周围介严格讲,所有环境都有一定的腐蚀性,所以周围介质就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大,如质就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大,如质就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大,如质就称之为腐蚀环境。腐蚀环境对于腐蚀影响很大,如在无氧的盐酸中,铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀;在含在无氧的盐酸中,铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀;在
11、含在无氧的盐酸中,铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀;在含在无氧的盐酸中,铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀;在含氧的盐酸中,铁和铜都会发生腐蚀,但是铁的腐蚀速度氧的盐酸中,铁和铜都会发生腐蚀,但是铁的腐蚀速度氧的盐酸中,铁和铜都会发生腐蚀,但是铁的腐蚀速度氧的盐酸中,铁和铜都会发生腐蚀,但是铁的腐蚀速度大于铜的腐蚀速度。大于铜的腐蚀速度。大于铜的腐蚀速度。大于铜的腐蚀速度。苛刻的腐蚀环境:高温、高压、交流电场、低温、苛刻的腐蚀环境:高温、高压、交流电场、低温、苛刻的腐蚀环境:高温、高压、交流电场、低温、苛刻的腐蚀环境:高温、高压、交流电场、低温、粉尘、酸、碱、盐等。粉尘、酸、碱、盐等。粉尘、酸、碱、盐等。粉
12、尘、酸、碱、盐等。2.2.腐蚀环境腐蚀环境腐蚀程度和速度与腐蚀环境、作用时间、材质、结构、化学组成、腐蚀程度和速度与腐蚀环境、作用时间、材质、结构、化学组成、形状、表面状况、受力情况等密切相关。形状、表面状况、受力情况等密切相关。我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 腐蚀现象非常普遍,但却非常复杂。腐蚀现象非常普遍,但却非常复杂。腐蚀现象非常普遍,但却非常复杂。腐蚀现象非常普遍,但却非常复杂。由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科,涉由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科,涉由此而诞生的腐蚀科学是一门高
13、度交叉性的综合学科,涉由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科,涉及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金学、生物学等多个学科,它也将随着这些学科的发展而不断金学、生物学等多个学科,它也将随着这些学科的发展而不断金学、生物学等多个学科,它也将随着这些学科的发展而不断金学、生物学等多个学科,它也将随着这些学科的发展而不断发展前进。近年来,腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取发展前进。近年来,腐蚀科学的基础理论研究和
14、应用研究都取发展前进。近年来,腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取发展前进。近年来,腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取得了长足的发展,创造出了巨大的经济效益和社会效益。得了长足的发展,创造出了巨大的经济效益和社会效益。得了长足的发展,创造出了巨大的经济效益和社会效益。得了长足的发展,创造出了巨大的经济效益和社会效益。3.3.腐蚀科学腐蚀科学我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点4.4.腐蚀的特性腐蚀的特性 普遍性和广泛性:腐蚀无处不在。普遍性和广泛性:腐蚀无处不在。天上地下、陆上水下;金天上地下、陆上水下;金属、非金属
15、。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀;轮船、航空母舰的海水腐蚀。属、非金属。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀;轮船、航空母舰的海水腐蚀。持续性:腐蚀无时不在。持续性:腐蚀无时不在。腐蚀的发生是一个持续、累积过程。有腐蚀的发生是一个持续、累积过程。有可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。不是不爆,时候未到!腐蚀在我们身可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。不是不爆,时候未到!腐蚀在我们身边每时每刻悄悄地发生着,它吞噬着人们的劳动成果,改变了历史的原貌。边每时每刻悄悄地发生着,它吞噬着人们的劳动成果,改变了历史的原貌。悄悄进行的破坏悄悄进行的破坏金属腐蚀金属腐蚀曹楚南院士的科普著作。曹楚南院士的科普著作。非线性:腐
16、蚀的速度并非总是线性过程,会随外界非线性:腐蚀的速度并非总是线性过程,会随外界条件的变化而变化。条件的变化而变化。自发性:腐蚀的发生完全是一个自发过程,就像水自发性:腐蚀的发生完全是一个自发过程,就像水向低处流一样。向低处流一样。我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。从化学的角度我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。从化学的角度来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程。来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程。我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点危害性和严重性:很大。危害
17、性和严重性:很大。危害性:危害性:腐蚀会影响设备的使用寿命,严重的会危及设备安全及人身安全,腐蚀会影响设备的使用寿命,严重的会危及设备安全及人身安全,因而不可等闲视之。腐蚀造成的直接损失,如人员的伤亡、设备的破坏、装置的损因而不可等闲视之。腐蚀造成的直接损失,如人员的伤亡、设备的破坏、装置的损毁等造成直接的经济损失,大家是有目共睹的。但更为重要的是,腐蚀所造成的相毁等造成直接的经济损失,大家是有目共睹的。但更为重要的是,腐蚀所造成的相关间接损失也非常惊人。如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电,将导致大批的工厂关间接损失也非常惊人。如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电,将导致大批的工厂的巨大损失。桥梁、
18、压力容器、锅炉、贮有剧毒、放射性物质的金属容器、贮存核的巨大损失。桥梁、压力容器、锅炉、贮有剧毒、放射性物质的金属容器、贮存核废料的金属容器等。腐蚀废料的金属容器等。腐蚀停车停产停车停产该厂经济损失该厂经济损失连锁反应连锁反应其他相关厂经济其他相关厂经济损失损失国内的经济损失国内的经济损失国际的经济损失国际的经济损失总的经济损失。总的经济损失。儿歌儿歌:锈了一枚铁钉,坏了一只蹄铁;坏了一只蹄铁,折了一锈了一枚铁钉,坏了一只蹄铁;坏了一只蹄铁,折了一匹战马;折了一匹战马,损了一员大将;损了一员大将,匹战马;折了一匹战马,损了一员大将;损了一员大将,输了一场战役;输了一场战役,亡了一个帝国。输了一
19、场战役;输了一场战役,亡了一个帝国。铁钉铁钉帝国帝国 From bad to worse!据统计,全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的据统计,全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的1/41/4,每年腐蚀的,每年腐蚀的金属超过金属超过1 1亿吨。在这类损失中,约有亿吨。在这类损失中,约有1515只需应用目前已有的防腐蚀技术就只需应用目前已有的防腐蚀技术就可以避免。可以避免。我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点严重性:严重性:a a)造成资源、能源的巨大浪费,加剧了资源、能源的匮乏。)造成资源、能源的巨大浪费
20、,加剧了资源、能源的匮乏。据估计,每据估计,每年有大约年有大约30%30%的金属由于腐蚀而遭到报废。腐蚀掉的金属还得由重新的金属由于腐蚀而遭到报废。腐蚀掉的金属还得由重新冶炼来的金属补充,消耗电力、煤炭、石油等能源。冶炼来的金属补充,消耗电力、煤炭、石油等能源。b b)造成环境污染)造成环境污染(掉头发、猝死、怪病、非正常死亡、残废、患病),(掉头发、猝死、怪病、非正常死亡、残废、患病),而且环境污染有的还具有长效性,如核污染(日本偷袭珍珠港后广岛、而且环境污染有的还具有长效性,如核污染(日本偷袭珍珠港后广岛、长崎的核污染导致日后岛上居民患各种癌症而死亡)、长崎的核污染导致日后岛上居民患各种癌
21、症而死亡)、DDT(DDT(滴滴涕,滴滴涕,一种难以降解的杀虫剂,曾获得过一种难以降解的杀虫剂,曾获得过19481948年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖),19621962年年6 6月雷切尔月雷切尔卡森卡森 (Rachel Carson)(Rachel Carson)发表了她的醒世之作发表了她的醒世之作寂静的寂静的春天春天(Silent Spring)(Silent Spring),对大量使用以,对大量使用以DDTDDT为代表的杀虫剂和化学为代表的杀虫剂和化学药品对自然的伤害(食物链的破坏),号召人们迅速改变对世界的看药品对自然的伤害(食物链的破坏),号召人们迅速改变对世界的看法和观点,引
22、起公众对环境问题的高度关注,并掀起了全球性的环境法和观点,引起公众对环境问题的高度关注,并掀起了全球性的环境保护运动。保护运动。寂静的春天寂静的春天当年即销售了当年即销售了5050万册,成了轰动全国的畅万册,成了轰动全国的畅销书,激起了公众的环境保护意识,并引起了广泛的国际反响,至今销书,激起了公众的环境保护意识,并引起了广泛的国际反响,至今仍被认为是环境保护主义的奠基石。此书已成仍被认为是环境保护主义的奠基石。此书已成“绿色圣经绿色圣经”,由于它,由于它,世界各国已停止了世界各国已停止了DDTDDT的生产和使用。据试验,将死于滴滴涕的小鸟的生产和使用。据试验,将死于滴滴涕的小鸟埋于西红柿根下
23、,埋于西红柿根下,3 3年后结出的西红柿还有毒!可毙命!年后结出的西红柿还有毒!可毙命!我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 c c)造成产品污染,影响产品质量和企业的经济效益。)造成产品污染,影响产品质量和企业的经济效益。如少量的铜盐就可如少量的铜盐就可以毁坏整缸肥皂液,会加速肥皂变质,缩短肥皂的贮用时间。皂液盒以毁坏整缸肥皂液,会加速肥皂变质,缩短肥皂的贮用时间。皂液盒绝对不能用铜瓶、或镀铜的瓶子灌装!绝对不能用铜瓶、或镀铜的瓶子灌装!d d)引发灾难性事故,如中毒、火灾、爆炸等。腐蚀是引发石油化工企业)引发灾难性
24、事故,如中毒、火灾、爆炸等。腐蚀是引发石油化工企业“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”的主要原因及诱发灾难性事故的源头。的主要原因及诱发灾难性事故的源头。轻者造成轻者造成装置停车,重者引发安全事故。装置停车,重者引发安全事故。震惊世界的印度博帕尔公害事件:震惊世界的印度博帕尔公害事件:19841984年年1212月月3 3日凌晨,印度博日凌晨,印度博帕尔市郊的帕尔市郊的 联合碳化杀虫剂厂联合碳化杀虫剂厂 一贮罐的安全阀由于腐蚀发生毒气泄漏一贮罐的安全阀由于腐蚀发生毒气泄漏事故。事故。1 1小时后有毒烟雾袭向这个城市,形成了一个方圆小时后有毒烟雾袭向这个城市,形成了一个方圆2525英里的毒雾笼英里的
25、毒雾笼罩区。近邻的两个小镇上,有数百人在睡梦中死亡。火车站里的一些乞罩区。近邻的两个小镇上,有数百人在睡梦中死亡。火车站里的一些乞丐死亡。一周后,有丐死亡。一周后,有25002500人死于这场污染事故,另有人死于这场污染事故,另有10001000多人危在旦夕,多人危在旦夕,30003000多人病入膏肓,多人病入膏肓,2020多万人双目失明。博帕尔的这次公害事件是有史多万人双目失明。博帕尔的这次公害事件是有史以来最严重的污染事故惨案。以来最严重的污染事故惨案。我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新我们的目标:厚基础、宽口径、高素质、有创新每天进步一点点每天进步一点点 19671967年年12
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