第三章金属在某些环境中的腐蚀教程方案.ppt

硫化氢腐蚀 腐蚀类型和影响因素 硫化氢导致应力开裂的影响因素 材料因素 冷变形的影响 经轧制、冷锻或其他制造工艺以及机械咬伤等产生的冷变形，其不仅使冷变形区的硬度增大，而且还产生的残余应力，有时可高达钢材的屈服强度，从而导致对SSC敏感。从下页图可见，管材随着冷加工变形量（冷轧面缩率）的增加，硬度增大， Sc值下降，表明SSC敏感性增大。因此，通常规定铁基金属，当其因冷变形导致的纤维性永久变形量大于5%时，必须进行高温消除应力热处理，使最大硬度不超过HRC22 * * 硫化氢腐蚀 辐照环境中的腐蚀 辐照环境中的腐蚀特点 核反应堆是一个强大的核辐射源，常接触有α射线、β射线、γ射线、中子流、质子流和裂变碎片等，其中中子流和裂变碎片对材料的损伤较大。α射线是高速运动的氦原子核；β射线是高速运动的电子流；γ射线是原子核从激发态能级跃迁至基态时的产物，不带电，穿透能力较强；中子是构成原子核的基本粒子，不带电，总伴随核的裂变产生，容易使周围材料产生缺陷，造成辐照生长、辐照肿胀和辐照里蠕变，引起不同的尺寸变化和脆性失效，轰击固体时产生核转变而生成影响材料性能的不同量杂质原子，作用于腐蚀介质时导致介质成分改变，影响电极的电化学行为；质子实际上是被剥离了核外电子的氢原子核，与中子构成原子核；裂变碎片是重原子核裂变后形成的较轻新原子核，大多都有放射性，经多次蜕变后形成稳定物质，具有能量高、荷电多、质量大和穿透能力低的特点，对周围材料的性质影响较大 辐照环境中的腐蚀 辐照环境中的腐蚀特点 辐照会导致材料的结构、组成、相、晶型等发生变化，影响材料的电极过程，最终导致产生特殊的腐蚀。核辐射对材料腐蚀性能的影响主要是通过结构效应、辐解效应和辐射-电化学效应实现的。实际上，各种效应往往并不单独存在，在特定情况下会是某一种效应占主导，其大小受辐射的强度、辐射时间、环境状况、材料等的影响 辐照环境中的腐蚀 类型 特点 实例 结构效应 辐照引起晶格的化学无序，使原子离开原来的位置，形成缺陷，结构发生变化，可以在退火条件下部分或全部消除 在中子辐照下，18-8不锈钢由奥氏体转变成铁素体而降低在含氯化物介质中的耐蚀性，氧化锆由单斜结构转变成斜方结构且表面氧化膜产生缺陷而影响耐蚀性 辐解效应 辐照导致腐蚀介质分解，成分发生变化，产生氧化产物和还原性产物，反映辐照对腐蚀介质的作用 在充气的除盐水中，辐照产生O2、OH、HO2、H2O2等氧化性物质，将碳钢的高温腐蚀速度提高经3倍 辐射-电化学效应 金属表面原子由于吸收辐射能而能量增高，有利于电化学反应，受辐照强度，时间、电极材料及表面状态、溶液性质及流动状态等影响，从能量角度阐明辐照对金属腐蚀性能影响 5mol/L HNO3中的Al经3.9eA/(cm3.s)辐照剂量后电极电位负移0.06V，0.1mol/L NaOH中的Ni经0.5eV/(cm3.s)辐照剂量后电极电位正移0.28V 辐照环境中的腐蚀 辐照环境中的腐蚀特点 辐照使金属激发出更多的次级电子逸出，形成缺陷和放电，导致结构发生变化，也会使材料中的原子电离，促进腐蚀。高分子材料及其复合物更易受辐射的影响，辐射会造成蒸发、升化或分解，引起组分变化、质量损失和性能下降，强烈的紫外线照射会加速老化，高能带电粒子辐射会导致交联和降解 辐照环境中的腐蚀 辐射环境中的腐蚀防护 选用耐蚀材料 根据辐射对材料的影响程度和特点，通过合金化或改变组织、形貌等提高材料的抗辐射能力，如铁素体-马氏体双相钢中，用W、Ta、V可以提高抗中子辐射能力，调整Cr含量可以改善耐蚀性能和脆性；核反应堆的包壳材料用Zr-2、Zr-4等锆合金；蒸汽发生器传热管材料用Inconel-600合金和改进型Inconel-690合金 辐照环境中的腐蚀 辐射环境中的腐蚀防护 覆盖层保护 根据不同的射线特点、介质性质、环境状况等，采用相应的镀层或涂层等覆盖层防护，如采用热浸渍、热喷镀、电镀、微弧氧化等技术在材料表面形成一层致密的保护层，α射线可用厚纸等阻挡，β射线可用有机玻璃、铝等材料阻挡，γ射线可用混凝土、铅等阻挡，中子射线可用石腊等轻质材料阻挡，对水冷却系统采用胶衬里等 电化学保护 采用电化学保护影响电极过程，减少辐照造成的电极电位变化，同时可以弥补覆盖层中存在的气孔眼、擦伤和脱落等缺点，提高保护效果。 习题 金属Fe在PO2=1atm的环境中腐蚀达到平衡后，把其放入P=1atm的空气环境中，平衡将有何变化？为什么？ 如下图，造成氧化膜生长的位置不同的原因是什么？ 什么叫N型半导体氧化物和P型半导体氧化物？ 习题 金属表面膜完整的必要条件是什么？完整的表面膜一定是保护膜吗？简述保护膜的条件。 在氧化物中加入少量高价离子或低价离子对N型、P型半导体氧化物有何影响？ 铁有三种腐蚀产物FeO、Fe2O