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第一章 绪论1

§1 目的和意义1

§2 回顾与展望1

§3 内容和任务2

前言3

第二章 电化学保护原理及应用4

§1 电化学保护4

§1．1 分类4

§1．2 应用范围4

§2 阴极保护原理4

§2．1 电化学腐蚀的概念4

一、电极电位4

二、腐蚀电池6

三、极化6

§2．2 阴极保护原理7

一、保护电位8

§2．3 阴极保护参数8

二、保护电流密度9

三、最佳保护参数9

§3 牺牲阳极11

§3．1 对牺牲阳极性能的要求11

§3．2 镁阳极12

一、纯镁12

二、Mg-Mn系合金13

三、Mg-Al-Zn-Mn系合金14

§3．3 锌阳极14

一、纯锌15

二、Zn-Al-Cd系合金16

三、其他锌合金16

§3．4 铝阳极18

一、Al-Zn-Hg系合金18

三、Al-Zn-In系合金19

二、Al-Zn-Sn系合金19

§3．5 牺牲阳极电化学性能的测试方法21

一、试样制备21

二、试验条件21

三、试验步骤22

§3．6 牺牲阳极的形状及尺寸22

§4 外加电流阴极保护系统22

§4．1 辅助阳极22

一、可溶性阳极材料24

二、微溶性阳极材料25

三、不溶性阳吸材料26

§4．2 阳极屏27

§4．3 参比电极28

一、铜/硫酸铜电极28

二、银/氯化银电极29

§4．4 供电电源30

四、甘汞电极30

三、锌电极30

一、恒电位仪31

二、整流器32

三、直流发电机33

四、太阳能电池33

§5 阴极保护在工业上的应用34

§5．1 阴极保护的应用34

§5．2 近海平台的阴极保护34

一、阴极保护设计的准备34

二、阴极保护设计35

三、牺牲阳极系统和外加电流系统的比较37

四、对阴极保护系统的监控39

§5．3 船舶的阴极保护39

一、船舶的外加电流阴极保护40

一、土壤的腐蚀性40

§2 防蚀设计前应考虑酌腐蚀环境和因素41

二、船舶的牺牲阳极阴极保护41

三、船舶阴极保护的数据42

一、阴极保护设计参数43

§5．4 港湾设施的阴极保护43

二、码头的阴极保护44

三、港湾设施阴极保护数据46

§5．5 地下管线的阴极保护46

二、地下管线阴极保护参数46

三、地下管线阴极保护设计48

五、热试探伤法48

三、铬镍不锈钢阴极50

三、氯碱二效蒸发罐53

四、联碱冷析结晶器53

五、不绣钢(SuS 33)结晶槽53

六、不锈钢冷却蛇管53

§6 阳极保护原理53

§6．1 金属的钝性53

§5．6 化工设备的阴极保护53

一、碱液蒸发锅53

§6．9 阳极保护原理54

一、致钝电流密度55

二、维钝电流密度55

§6．3 阳极保护参数55

§7 阳极保护系统55

三、稳定钝化区的电位范围55

§7．1 辅助阴极材料57

一、包铂阴极58

二、哈氏合金C阴极58

二、碱液贮槽59

四、其他阴汲材料59

一、汞/硫酸汞电极60

二、金属氧化物电极60

§7．2 参比电极60

三、金属电极61

§7．3 恒电位仪62

§8 阳极保护在工业中的应用62

§8．1 硫酸生产62

一、贮槽的保护63

二、热交换器的保护63

三、三氧化硫发生器的保护64

§8．2 化肥生产64

一、碳化塔的保护65

二、氨水罐群的保护65

§8．3 纸浆生产66

三、其他设备的保护66

参考文献66

§1 概论68

§1．1 金属镀层68

一、热镀68

二、渗镀68

三、电镀68

第三章 金属表面防护技术68

§1．2 非金属涂层69

一、无机涂层69

二、有机涂层69

§2 金属表面预处理69

§2．1 除油69

一、碱液化学除油69

四、喷镀69

二、电化学除油71

一、化学酸洗72

三、有机溶剂除油72

§2．2 除锈72

§3．1 热镀锌73

二、电化学酸洗76

三、机械除锈77

一、热镀锌原理78

§3 热镀78

二、热镀锌方法81

三、热镀锌制品的发展83

四、镀锌层的防蚀性能83

一、热镀铝原理86

§3．2 热镀铝86

二、热镀铝方法87

三、镀铝钢材的性能88

四、55%铝-锌合金镀层钢板90

§3．3 热镀锡90

一、热镀锡钢板90

四、铬-钛共渗91

一、热镀铅-锡合金原理91

二、镀锡铜丝91

§3．4 热镀铅-锡合金91

二、热镀铅-锡合金的方法92

三、铅-锡合金镀层钢板的特性94

§4 渗镀95

§4．1 扩散镀层形成的机理95

§4．2 渗锌98

一、渗锌的形成方法99

二、锌扩散镀层的成分和结构99

三、影响渗锌层厚度、结构和性能的主要因素100

四、渗锌层的性能101

一、渗铝层的形成方法103

§4．3 渗铝103

二、渗铝层的组分与结构104

三、影响渗铝层厚度的因素105

四、渗铝钢材的特性106

§4．4 渗铬107

一、渗铬层的形成方法107

二、影响渗铬层形成的因素108

三、渗铬层的组分与结构109

四、渗铬钢材的性能110

§4．5 渗硅113

一、渗硅层的形成方法113

二、渗硅层的组分与结构114

三、影响渗硅层厚度和质量的因素115

四、渗硅层的性能116

§4．6 渗硼116

一、渗硼层的形成方法117

二、渗硼层的组分与性能119

§4．7二元和三元渗镀层120

三、铬-硅共渗120

二、铬-镍共渗120

一、铝-铬共渗120

五、铝-钛共渗122

六、铬-硅-铝共渗122

§6 电镀124

一、氰化物镀铜124

§5．1 镀铜124

二、焦磷酸盐镀铜126

三、硫酸铜镀铜127

§5．2 镀黄铜128

§5．3 镀镍129

一、普通镀镍129

三、黑色镀镍131

二、光亮镀镍131

§5．4 镀铬132

一、电镀铬的工艺特点132

二、镀铬过程的电极反应132

三、镀铬电解液红分及其对电镀工艺的影响133

四、镀铬的种类134

§5．5 镀锡136

一、硫酸亚锡型电解液136

二、卤化亚锡型电解液137

三、氟硼酸亚锡型电解液137

四、碱性锡酸盐电解液137

§5．6 镀锌138

一、氰化镀锌138

二、硫酸盐镀锌139

三、锌酸盐镀锌140

§5．7 快速电镀140

一、快速电镀的特点140

二、快速电镀的应用范围141

§5．8 电铸141

一、电铸镍142

二、电铸铜143

§6 化学转化涂层143

一、阳极氧化膜的形成机理144

二、阳极氧化膜的组织结构144

§6．1 铝及铝合金的阳极氧化144

三、阳极氧化胰的性能145

四、阳极氧化方法145

五、氧化膜的染色148

六、封闭处理149

§6．2 磷酸盐膜149

一、磷酸盐膜的形成机理149

二、磷酸盐膜的组分与结构150

四、影响磷酸盐膜质量的主要因素152

三、磷酸盐膜的性能152

五、磷酸盐处理工艺154

§6．3 铬酸盐膜156

一、铬酸盐膜的形成过程157

二、铬酸盐膜的组分与结构157

三、铬酸盐膜的防蚀作用157

四、铬酸盐膜的其他特征158

五、影响铬酸盐膜厚度和性质的各种因素159

参考文献161

六、铬酸盐处理工艺161

一、化学氧化膜的形成机理162

§6．4 钢铁上的化学氧化膜162

三、影响氧化膜质量的因素163

四、氧化处理的工艺过程163

二、氧化膜的性能163

§7 其他表面镀层技术164

§7．1 喷镀164

一、喷镀方法164

二、喷镀层的性质及应用166

§7．2 离子镀167

一、离子镀的原理167

二、离子镀的工艺特征168

§7．3 离子注入168

一、离子注入技术的特点168

二、离子注入技术的发展前景169

一、阳极、阴极和混合型缓蚀剂171

§1 概论171

第四章 缓蚀剂171

§1．2 缓蚀剂的作用特征及其分类171

§1．1 缓蚀剂的定义、特点和使用情况171

二、吸附型、钝化型和沉淀型缓蚀剂172

一、腐蚀介质173

§1．3 缓蚀剂的选用原则173

二、金属174

三、缓蚀剂的复配问题174

四、缓蚀剂的毒性问题174

§1．4 缓蚀剂的测试和研究174

二、实验室测试方法Ⅱ——电化学法175

一、实验室测试方法Ⅰ——失重法175

三、实验室腐蚀测试方法的标准化问题177

五、缓蚀剂的研究、开发和展望177

六、缓蚀剂专业会议和专门文献177

四、现场测试和监控177

§2 酸性介质缓蚀剂178

§2．1 概述178

§2．2 酸性介质的类型、特性及使用场合178

一、硫酸178

二、盐酸179

四、氢氟酸180

六、磷酸180

七、柠檬酸180

三、硝酸180

五、氨基磺酸180

八、甲酸181

九、乙酸181

十、环烷酸181

十一、硫化氢181

§2．3 酸性介质缓蚀剂182

一、硫酸溶液中的缓蚀剂182

十二、碳酸182

二、盐酸溶液中的缓蚀剂183

三、硝酸溶液中的缓蚀剂184

四、氢氟酸溶液中的缓蚀剂184

五、氨基磺酸溶液中的缓蚀剂185

十、石油工业用缓蚀剂186

九、硫化氢用的缓蚀剂186

七、柠檬酸溶液中的缓蚀剂186

八、甲酸、乙酸溶液中的缓蚀剂186

六、磷酸溶液中的缓蚀剂186

三、酸的浓度187

四、缓蚀剂浓度187

五、温度187

一、金属187

二、酸的种类187

§2．4 各种工艺条件对腐蚀及缓蚀剂缓蚀效果的影响187

六、介质流动速度188

七、三价铁离子(Fe3+)188

§2．5 缓蚀剂的选择及应用实例189

二、循环冷却水系统产生的危害196

§3 中性介质缓蚀剂196

§3．2 水质稳定剂196

一、使用循环冷却水的意义196

§3．1 中性介质的类型和应用场合196

三、水处理的意义——水质稳定剂的应用198

四、水质稳定剂的主要类型及分子结构198

五、几种主要缓蚀剂的缓蚀效果与缓蚀机理198

六、几种常用阻垢剂的阻垢效果与作用机理204

一、机床206

七、几种常用杀菌灭藻剂的效果与作用机理206

八、水质分析与水质类型的判断209

九、缓蚀、阻垢效果的评价210

十、冷却水处理工艺过程与应用配方示例211

§3．3 其他中性介质缓蚀剂214

§4 大气腐蚀缓蚀剂216

§4．1 大气腐蚀的特征及影响因素216

§4．2 大气腐蚀的形成和腐蚀产物217

§4．3 防止大气腐蚀的缓蚀剂218

一、作用机理218

二、大气缓蚀剂的分类219

§4．4 大气缓蚀剂应用示例229

参考文献232

第五章 防腐蚀油漆及涂料234

§1 概论234

§1．1 定义及基本概念234

§1．2 涂装目的和涂料的构成234

§2 防腐蚀涂料235

§1．3 涂装系235

§2．1 概述235

§2．2 防绣颜料与防绣底漆236

二、铁红237

四、片状铝粉237

三、云母氧化铁(MIO)237

五、红丹(Red Lead)238

六、铅酸钙(CaO·2PbO2)238

七、氰氨化铅(PbCN2)238

十一、碱式硅铬酸沿239

十、四盐基铬酸锌239

九、碱式铬酸锌239

八、碱式硫酸铅(PbO·2PbS04)239

十三、金属锌粉——富锌底漆240

十四、其他240

十二、偏硼酸钡(BaB2O4·H2O)240

§2．3 用于保护性涂料的漆科242

一、油和油性树脂242

二、酚醛树脂242

四、乙烯树脂244

五、环氧树脂245

三、醇酸树脂245

六、聚氨酯树脂248

七、聚酯树脂250

八、丙烯酸树脂251

九、氯化橡胶漆251

十、有机硅树脂254

十一、氟树脂254

§2．4 防蚀涂料的新发展254

一、厚膜涂料254

二、粉末涂料255

三、高固体份涂料256

四、水性漆257

§3．1 涂装前的表面处理258

§3 防腐蚀涂装258

五、其他258

§3．2 钢铁材料的前处理260

一、喷射除锈260

二、使用工具的表面处理261

一、锌262

§3．3 非铁金属材料的表面处理262

四、脱脂262

五、化学处理262

三、酸洗262

六、磷化底漆262

二、铝263

三、铜265

§3．4 涂装方法265

一、刷涂265

四、涂料和涂装工艺266

二、喷涂266

三、高压无气喷涂268

四、静电喷涂270

五、电泳涂装272

六、其他涂装方法274

§4 漆膜的防腐蚀评价276

七、涂料干燥276

§4．1 影响保护作用的漆膜的物理化学特性277

一、附着力277

二、漆膜的浸渗特性278

三、某些力学性质280

四、涂层耐久性281

§4．2 漆膜的曝露试验283

一、天然曝露试验283

二、人工加速老化试验285

一、分类及临界颜料体积浓度286

三、加速腐蚀试验286

§4．3 电化学腐蚀试验287

一、电位测定287

二、漆膜阻抗的测定288

一、桥梁290

§5．1 钢结构290

§5 防腐蚀涂装实例290

四、其他290

三、漆膜的CRM仪器测定290

二、海洋钢结构292

三、工业设备294

一、结构设计方面295

二、材质方面295

三、制造和修理工艺295

§5．2 铁道车辆295

§5．3 船舶298

§5．4 汽车302

§7 耐腐蚀胶合剂303

§5．5 机械类306

二、工矿机械307

§5．6 其他309

三、精密机器309

一、集装箱309

二、埋设管道310

三、贮罐311

参考文献312

第六章 耐腐蚀非金属材料313

§1 概论313

§2 塑料314

§2．1 聚氯乙烯314

一、聚氯乙烯的物理性能314

二、聚氯乙烯的力学性能315

三、聚氯乙烯的耐腐蚀性能315

一、聚丙烯的物理性能324

§2．2 聚丙烯324

二、聚丙烯的力学性能325

三、聚丙烯的耐腐蚀性能325

§2．3 聚乙烯331

§2．4 聚四氟乙烯331

§6 不透性石墨333

§2．5 聚三氟氯乙烯333

§2．6 聚全氟乙丙烯335

§2．7 聚苯硫醚336

§2．8 氯化聚醚338

§2．9 酚醛树脂340

二、固化后酚醛树脂的性能340

一、酚醛树脂的固化340

§2．10 环氧树脂341

二、环氧树脂的性能342

一、环氧树脂的固化剂342

§2．11 不饱和聚酯345

一、辅助剂345

二、不饱和聚酯的耐腐蚀性能346

§2．12 呋喃树脂347

§3 橡胶348

§3．1 天然橡胶348

一、天然橡胶板的配方349

二、三种橡胶板的选用350

二、丁苯橡胶351

三、使用条件351

§3．2 合成橡胶351

一、氯丁橡胶351

三、丁腈橡胶352

四、丁基橡胶354

五、氯磺化聚乙烯橡胶355

六、氟橡胶356

§4 玻璃钢358

§4．1 玻璃钢的性能特征358

一、轻质高强358

二、耐腐蚀性能好358

三、电绝缘性能优良358

五、优良的工艺性能359

四、具有一定的耐热性能359

§4．2 影响玻璃钢耐腐蚀性能的因素359

一、合成树脂的种类及固化度359

二、玻璃纤维及其制品363

三、玻璃钢的结构364

§4．3 耐腐蚀玻璃钢设备、装置破坏原因分析364

§4．4 玻璃钢的耐腐蚀性能367

§4．5 玻璃钢的选用371

§4．6 玻璃钢应用实例371

§5 耐腐蚀硅酸盐材料371

§5．1 天然耐腐蚀硅酸盐材料372

二、石棉372

一、花岗岩372

二、化工陶瓷性能374

一、化工陶瓷的组成与分类374

§5．2 化工陶瓷374

四、化工陶瓷设备的安装与使用375

三、化工陶瓷设备及管道适用范围375

五、高铝陶瓷和氮化硅陶瓷376

§5．3 玻璃377

一、化工玻璃的种类及组成377

二、化工玻璃的性能377

三、玻璃衬里(钢衬玻璃)378

四、玻璃管道的使用379

§5．4 化工搪瓷379

一、化工搪瓷设备的性能380

三、化工搪瓷设备的维护与修补381

二、化工搪瓷设备的使用范围381

四、搪瓷设备应用实例382

§6．1 浸渍类不透性石墨384

一、酚醛树脂浸渍石墨384

二、呋喃树脂浸渍石墨385

三、水玻璃浸渍石墨387

§6．2 压型不透性石墨388

一、酚醛压型不透性石墨性能388

二、制造过程简介388

三、高温炭化管391

一、浇注类不透性石墨的物理及力学性能392

二、制造工艺过程简介392

§6．3 浇注类不透性石墨392

§7．1 水玻璃胶合剂394

一、水玻璃胶合剂的性能394

二、水玻璃胶合剂的原料394

三、水玻璃胶合剂的配制396

四、水玻璃胶合剂的硬化和酸化处理397

五、改性水玻璃胶合剂397

六、水玻璃胶合剂应用实例399

§7．2 硫胶合剂399

一、硫胶合剂的性能400

二、硫胶合剂的原料和配比400

三、硫胶合剂的熔制401

§7．3 酚醛树脂胶合剂401

四、施工中注意事项401

一、酚醛胶合剂的性能403

二、酚醛胶合剂的原材料403

三、酚醛胶合剂的配制403

§7．4 改性酚醛胶合剂403

一、环氧改性酚醛胶合剂405

二、糠醇改性酚醛胶合剂405

三、酚醛-有机硅、酚醛-环氧-有机硅胶合剂406

§7．5 呋喃树脂胶合剂406

一、糠醇胶合剂406

二、糠酮胶合剂407

三、糠酮甲醛胶合剂408

一、使用介质条件的调查研究410

二、初步确定可用材料的种类410

三、耐腐蚀试验410

§8 材料的选择与测试方法410

§8．1 材料选择程序410

四、呋喃系胶合剂应用实例410

六、其他411

七、综合判断411

§8．2 耐腐蚀试验测试方法411

一、静态浸渍法411

五、耐水蒸汽渗透扩散试验411

四、模拟及挂片试验411

二、动态浸渍法412

参考文献414

第七章 防蚀设计415

§1 防蚀设计的意义及主要内容415

§3 选材417

§3．1 材料性能的鉴别与评定417

一、金属材料性能417

二、非金属材料性能417

§3．2 选材顺序418

§3．3 选材应考虑的因素418

§4 防蚀结构设计425

§4．1 结构件形状应尽可能简单和合理426

§4．2 防止残余水分和冷凝液的腐蚀426

§4．3 防止电偶腐蚀428

§4．4 防止缝隙腐蚀433

§4．5 防止应力腐蚀断裂434

§4．6 防止环境差异引起的腐蚀436

§4．7 防止液体流动形式(湍流、涡流等)造成的腐蚀436

§4．8 设备和构筑物的位置合理性438

§4．9 非金属材料的结构设计439

§6 其他防蚀设计440

§5 防蚀强度设计440

§7 防蚀管理441

参考文献441

第八章 金属腐蚀失效分析442

§1 概论442

§1．1 定义442

§1．2 腐蚀失效分析的目的和意义442

一、腐蚀失效造成了巨大的经济损失442

四、腐蚀毒化、污染了环境443

二、腐蚀带来了许多灾难性的事故443

三、腐蚀耗竭了有限的资源和宝贵的能源443

§2 金属腐蚀失效的类型及其特征444

§2．1 金属腐蚀失效的类型及其在失效中所占的比例444

§2．2 腐蚀环境与腐蚀失效类型间的关系445

§2．3 工程中常见的金属腐蚀失效类型的特征及其产生的条件446

三、设备的结构设计及加工制造因素448

四、操作因素448

五、储运包装因素448

二、材质因素448

一、环境因素448

§2．4 影响金属腐蚀失效破坏的主要因素448

六、偶然因素449

七、管理因素449

§3 金属腐蚀失效分析的原则、程序和步骤449

§3．1 金属腐蚀失效分忻的基木原则449

一、对体系进行完整的分析研究449

二、调查研究的原则449

三、分析验证的原则450

§3．2 腐蚀失效分析的程序和步骤450

一、调查阶段450

四、实验室的分析研究阶段451

二、腐蚀事故残骸的查找与拼凑451

三、对调查的材料进行综合分析研究、制订腐蚀失效事故的分析研究方案451

五、模拟验证阶段452

六、总结讨论453

七、写出腐蚀失效分析报告453

§4 金属腐蚀失效分析的基本方法453

§4．1 试样453

一、取样的原则453

二、必须保持试样的原始状态和腐蚀产物453

§4．2 宏观分析方法及其在腐蚀失效分析中的应用454

四、断口的保护和清洗454

五、试详的保存454

三、止确的取样方法454

§4．3 化学分析方法在腐蚀失效分析中的应用455

一、材质成份的分扩与复验455

二、对产生腐蚀破坏的环境介质进行化学组成的分析455

三、腐蚀产物的成份分析455

§4．4 力学性能试验方法在腐蚀失效分析中的应用456

四、渗透探伤法457

三、声试验探伤法457

§4．5 无损检验方法在腐蚀失效分行中的应用457

一、射线探伤法457

二、电磁探伤法457

§4．6 光学显微分析技术在腐蚀失效分析中的应用458

§4．7 电子光学显微分析技术在腐蚀失效分析中的应用462

一、透射电子显微镜技术462

二、扫描电子显微镜技术464

三、电子探针X射线显微分析技术467

四、俄歇电子能谱分析技术469

一、按断裂的方式分类470

二、按断裂的性质分类470

§5 金属材抖断裂的断口分析470

§5．1 断口的类型470

三、按宏观断口的外貌及材料的冶金缺陷分类471

§5．2 断口的宏观分析471

一、拉伸断口的特征——断口三要素471

二、冲击断口的宏观形貌472

三、疲劳断口473

四、应力腐蚀与氢脆断口475

五、实际部件断口的宏观分析476

§5．3 断口的微观分析479

一、解理断口的微观特征479

二、准解理断口的微观特征481

三、韧窝断口的微观特征482

四、疲劳断口的微观特征483

五、晶间断裂断口的微观特征485

六、应力腐蚀断裂及氢脆断口的微观特征486

一、不锈钢的应力腐蚀断裂实例487

§6．1 应力腐蚀断裂失效实例487

§6 腐蚀失效的实例分析487

二、碳钢及低合金钢的应力腐蚀断裂实例494

§6．2 点腐蚀和缝隙腐蚀失效实例498

一、热交换器的点腐蚀破坏498

二、法兰与密封圈接触产生的缝隙腐蚀498

§6．3 晶间腐蚀破裂实例分析499

§6．4 高温腐蚀破坏实例分析500

乙烯裂解炉炉管破坏分析500

参考文献501