电化学保护和缓蚀剂应用技术PDF电子书下载

第1篇 电化学保护 3

第1章 绪论 3

1.1 防腐蚀工程技术的目的和任务 3

1.1.1 目的 3

1.1.2 任务 5

1.2 腐蚀与防腐蚀工程技术的定义和分类 5

1.2.1 定义 5

1.2.2 腐蚀类型 5

1.2.3 防腐蚀工程技术分类 11

参考文献 13

2.1.1 腐蚀原电池 14

2.1 金属腐蚀的电化学电池 14

第2章 腐蚀电化学基础 14

2.1.2 双电层与电极电位 16

2.1.3 平衡电位与非平衡电位 17

2.1.4 可逆电极的类型 19

2.1.5 标准电极电位表与电偶序 21

2.2 电位-pH图 23

2.2.1 电位-pH图原理 23

2.2.2 金属的电位-pH图 23

2.2.3 电位-pH图应用及其局限性 27

2.3 极化与腐蚀速度 30

2.3.1 电极过程的控制性步骤与极化 30

2.3.2 电化学极化方程式 31

2.3.3 浓差极化方程式 32

2.3.4 腐蚀极化图 33

2.3.5 极化曲线与电极反应 35

2.4 析氢腐蚀与耗氧腐蚀 39

2.4.1 金属腐蚀的阳极过程和阴极过程 39

2.4.2 析氢腐蚀 40

2.4.3 耗氧腐蚀 42

2.5 金属的钝化 45

2.5.1 钝化现象 45

2.5.2 具有活化－钝化转变特征的阳极极化曲线 46

2.5.3 金属钝化理论 47

参考文献 49

3.1.1 阴极保护技术发展史 50

第3章 阴极保护原理与主要参数 50

3.1 阴极保护原理 50

3.1.2 阴极保护原理 53

3.2 阴极保护方法及主要参数 56

3.2.1 两种主要的阴极保护方法 56

3.2.2 阴极保护的主要参数 59

3.2.3 影响因素 66

3.3 阴极保护判据和有效性 74

3.3.1 阴极保护判据 74

3.3.2 保护电位判据应用的有效性 76

参考文献 81

4.1 牺牲阳极法阴极保护系统 83

4.1.1 电偶序与牺牲阳极法阴极保护 83

第4章 牺牲阳极法阴极保护技术 83

4.1.2 牺牲阳极法阴极保护系统构成 85

4.2 牺牲阳极材料 86

4.2.1 牺牲阳极材料的作用与要求 86

4.2.2 牺牲阳极的种类与规格 87

4.2.3 牺牲阳极材料的性能 94

4.3 牺牲阳极环境与填包料 115

4.3.1 牺牲阳极工作的环境介质 115

4.3.2 牺牲阳极填包料 116

4.4 牺牲阳极法阴极保护设计 120

4.4.1 牺牲阳极种类的选择 120

4.4.2 牺牲阳极法阴极保护的设计计算 121

4.5.1 阳极分布与安装 126

4.5 牺牲阳极安装与保护效果检测 126

4.5.2 检测站（测试桩） 128

4.5.3 保护效果检测 130

4.6 牺牲阳极的其他用途 135

4.6.1 牺牲阳极用作接地极 135

4.6.2 牺牲阳极用作参比电极 136

4.6.3 牺牲阳极用作接地电池 138

4.6.4 牺牲阳极用于接地排流和安全防范 138

参考文献 139

第5章 外加电流法阴极保护技术 141

5.1 外加电流法阴极保护系统 141

5.1.1 外加电流法阴极保护技术特点 141

5.1.2 外加电流法阴极保护系统构成 142

5.2 外加电流法阴极保护的电源设备 144

5.2.1 整流器 144

5.2.2 恒电位仪 145

5.2.3 恒电流式整流器 147

5.2.4 其他形式的电源 147

5.3 外加电流法阴极保护的辅助阳极 152

5.3.1 辅助阳极的作用与性能 152

5.3.2 辅助阳极材料 154

5.3.3 阳极床与填充料 166

5.4 外加电流法阴极保护设计 175

5.4.1 外加电流法阴极保护设计的条件和原则要求 175

5.4.2 保护参数选择与判据 178

5.4.3 工艺计算 179

5.4.4 管道沿线的电位分布和电流分布 184

5.5安装与施工 189

5.5.1 阳极地床处理 189

5.5.2 检测站（测试桩） 190

5.5.3 参比电极 191

5.5.4 导线敷设与接头处理 192

参考文献 194

第6章 阴极保护检测技术 196

6.1 概述 196

6.1.1 阴极保护检测技术的基本要求 196

6.1.2 阴极保护检测的任务 197

6.2 电位测试方法 197

6.2.1 直接参比法 197

6.2.2 地表参比法 198

6.2.3 近参比法 199

6.2.4 远参比法 200

6.2.5 断电法 201

6.2.6 近间距电位测量法 208

6.2.7 在杂散电流影响下的无电压降电位测量 215

6.2.8 极化试片法 220

6.3 电流测试方法 221

6.3.1 牺牲阳极输出电流的测量 221

6.3.2 管内电流测量 224

6.4 电阻测试方法 225

6.4.1 绝缘连接器的绝缘性能测试 225

6.4.2 接地电阻测试 228

6.4.3 土壤电阻率测试 231

6.5 管道外防腐层绝缘电阻测试及故障点检测 237

6.5.1 管道外防腐层绝缘电阻测试 237

6.5.2 防腐层漏点（缺陷）检测技术 243

6.5.3 故障点检测 250

参考文献 257

第7章 海水中金属结构物的阴极保护工程技术 258

7.1 海水腐蚀的特点 258

7.2 船舶的阴极保护 259

7.2.1 牺牲阳极法阴极保护 259

7.2.2 外加电流法阴极保护 270

7.3.1 阴极保护实施前的准备 278

7.3 港口码头的阴极保护 278

7.3.2 港口码头的阴极保护参数 280

7.3.3 牺牲阳极法阴极保护的设计计算 281

7.3.4 外加电流法阴极保护的设计计算 285

7.3.5 港口码头阴极保护效果的监测 287

7.3.6 数值计算方法在钢质码头和近海工程结构物阴极保护中的应用 287

7.4 海水冷却系统的阴极保护 289

7.4.1 冷凝器的阴极保护 289

7.4.2 泵的阴极保护 292

7.4.3 滤网和闸门的阴极保护 294

7.4.4 海水管道内的阴极保护 296

7.5.2 阴极保护判据和保护电流密度 297

7.5.1 混凝土中钢筋的腐蚀行为 297

7.5 海水中钢筋混凝土结构的阴极保护 297

7.5.3 阴极保护前的结构准备 298

7.5.4 阴极保护方式和阳极系统 299

7.6 检测与运行管理 299

7.6.1 阴极保护系统的调试 300

7.6.2 阴极保护系统的运行与维护 301

7.6.3 阴极保护系统的故障原因和消除 304

参考文献 305

第8章 土壤中金属结构物的阴极保护工程技术 307

8.1 土壤腐蚀的特点 307

8.1.1 土壤腐蚀的性质 307

8.1.2 土壤腐蚀的影响因素 308

8.1.3 土壤腐蚀的分级标准 312

8.1.4 土壤腐蚀的综合评价 313

8.2 埋地钢质管道的阴极保护 316

8.2.1 管道／土壤系统的状况与条件（涂覆层） 316

8.2.2 电绝缘与电连续性 319

8.2.3 抗杂散电流的措施 320

8.2.4 阴极保护设计（方法选择与设计计算） 326

8.2.5 安装与运行 333

8.3 储罐外侧底部的阴极保护 348

8.3.1 储罐底部阴极保护的特殊性 348

8.3.2 区域性阴极保护 348

8.3.3 阴极保护方法选择与设计计算 349

8.3.4 安装与运行 349

8.4.1 检测内容 352

8.4 检测与运行管理 352

8.4.2 主要故障与分析判断 353

参考文献 355

第9章 其他结构物的阴极保护工程技术 356

9.1 混凝土中钢筋的阴极保护 356

9.1.1 阴极保护方法 356

9.1.2 外加电流阴极保护系统 356

9.1.3 牺牲阳极阴极保护 360

9.1.4 保护电位判据 360

9.1.5 保护电流密度 362

9.1.6 混凝土中钢筋的阴极保护设计 362

9.1.7 安装与应用中的特殊性 363

9.2 储罐内的阴极保护 364

参考文献 365

第10章 阳极保护原理与主要参数 366

10.1 引言 366

10.2 金属钝性与阳极保护 368

10.2.1 可施加阳极保护体系的阳极极化曲线 368

10.2.2 钝性及表面膜 371

10.2.3 钝性的破坏与建立 375

10.3 阳极保护原理 378

10.3.1 阳极保护原理 378

10.3.2 钝化过程 383

10.3.3 钝化膜结构 384

10.4 实现阳极保护的方法 386

10.4.1 在溶液中添加氧化剂（钝化剂） 386

10.4.2 合金的阳极改性 387

10.4.3 保护器法 389

10.4.4 外电源法 389

10.5 阳极保护的主要参数 390

10.5.1 致钝电流密度和致钝电位 390

10.5.2 维钝电流密度 393

10.5.3 稳定钝态区电位范围 393

10.5.4 自活化时间 397

10.5.5 分散能力与保护距离 399

参考文献 400

第11章 阳极保护系统及其设计 401

11.1 阳极保护系统 401

11.1.1 辅助阴极 401

11.1.2 参比电极 405

11.1.3 阳极保护电源 410

11.2 阳极保护系统的设计与安装 412

11.2.1 阳极保护系统的设计 412

11.2.2 阳极保护系统的构型配置与安装 418

11.3 阳极保护致钝、维钝及运行管理 421

11.3.1 阳极保护致钝方法 421

11.3.2 阳极保护维钝方法 425

11.3.3 阳极保护的运行管理 431

参考文献 433

12.2 硫酸体系中的阳极保护 435

12.2.1 硫酸腐蚀特点 435

12.1 阳极保护技术的适用范围 435

第12章 阳极保护技术的工业应用 435

12.2.2 硫酸储存设备的阳极保护 439

12.2.3 硫酸换热器的阳极保护 441

12.2.4 硫酸运输车船的阳极保护 445

12.2.5 三氧化硫发生器的阳极保护 446

12.3 氨水及铵盐溶液中的阳极保护 448

12.3.1 碳钢在化肥溶液中的阳极保护 448

12.3.2 碳化塔的阳极保护 450

12.3.3 氨水储槽的阳极保护 452

12.4 纸浆及造纸工业中的阳极保护 455

12.4.1 碳钢在纸浆液中的电化学行为 455

12.4.2 纸浆液设备的阳极保护设计和系统操作 461

12.4.3 纸浆蒸煮釜的阳极保护 464

12.5 其他材料／介质体系的阳极保护应用 465

参考文献 466

第2篇 缓蚀剂与防锈技术 471

第13章 缓蚀剂概述 471

13.1 缓蚀剂在国民经济中的意义 471

13.2 缓蚀剂研究发展简史 471

13.3 缓蚀剂的定义、特点和使用概况 472

13.4 缓蚀作用和缓蚀效率 473

13.5 缓蚀剂的分类 473

13.5.1 按缓蚀剂的化学组成分类 473

13.5.2 按对电极过程的影响分类 474

13.5.3 按缓蚀剂在金属表面形成保护膜特征分类 475

13.6.1 金属材料 476

13.6.2 腐蚀介质 476

13.6 缓蚀剂的选用原则 476

13.5.4 其他分类方法 476

13.6.3 缓蚀剂的用量和复配 477

13.6.4 缓蚀剂使用时的环境保护 477

参考文献 477

第14章 缓蚀剂的缓蚀理论 478

14.1 无机缓蚀剂的缓蚀作用理论 478

14.1.1 阳极型缓蚀剂钝化（氧化）膜理论 478

14.1.2 阴极去极化型钝化剂的成膜理论 479

14.1.3 阴极型缓蚀剂在金属表面形成沉淀膜理论 480

14.1.4 混合型缓蚀剂阻滞阳极、阴极过程理论 482

14.2 有机缓蚀剂的缓蚀理论 483

14.2.1 有机缓蚀剂极性基团的物理吸附 484

14.2.2 有机缓蚀剂极性基团的化学吸附 486

14.2.3 有机缓蚀剂吸附和络合（螯合）作用 493

14.2.4 有机缓蚀剂分子π键吸附 493

14.2.5 有机缓蚀剂在金属表面的吸附规律 496

14.3 有机缓蚀剂非极性基的屏蔽效应（作用） 499

14.4 缓蚀剂的协同效应和拮抗效应 502

14.4.1 缓蚀剂的协同效应 502

14.4.2 缓蚀剂的拮抗效应 506

14.5 软硬酸碱（HSAB）理论在缓蚀剂研究中的应用 506

14.6 有机缓蚀剂的覆盖效应和负催化效应 508

14.6.1 覆盖效应 508

14.6.2 催化效应 509

14.7 缓蚀剂过电位理论 510

参考文献 511

第15章 缓蚀剂的试验研究方法 513

15.1 失重法 513

15.1.1 物理方法 513

15.1.2 化学方法 514

15.1.3 电化学方法 514

15.1.4 石油工业推荐试行的油气井酸化缓蚀剂腐蚀速率、缓蚀效率（静态失重）测试方法 514

15.1.5 电力工业火力发电厂锅炉化学清洗导则 515

15.2 电化学方法 515

15.2.1 极化曲线法评选缓蚀剂 516

15.2.2 线性极化法检测缓蚀剂 518

15.2.3 电化学法测量缓蚀剂对金属氢脆的影响 519

15.3.1 缓蚀剂的红外光谱（IR）测量分析 522

15.3 微观分析方法 522

15.3.2 紫外光谱在缓蚀剂研究中的应用 524

15.4 缓蚀剂的光电化学法测试 525

15.5 放射化学示踪原子方法 528

15.6 室内和现场评价缓蚀剂性能的测试仪器 528

15.6.1 CMB-410A缓蚀剂快速评定仪 528

15.6.2 CMB-1510B瞬时腐蚀速测量仪 529

15.6.3 Corr Test腐蚀电化学测试系统 530

参考文献 533

16.1.1 酸浸 534

16.1.2 酸洗 534

16.1 概述 534

第16章 酸性介质缓蚀剂 534

16.1.3 油井酸化 535

16.1.4 硫化氢和二氧化碳腐蚀 535

16.2 无机酸类缓蚀剂 536

16.2.1 硫酸溶液缓蚀剂 536

16.2.2 盐酸溶液酸洗作用机理和缓蚀剂 540

16.2.3 硝酸溶液缓蚀剂 545

16.2.4 氢氟酸、土酸溶液缓蚀剂 547

16.2.5 磷酸溶液缓蚀剂 548

16.2.6 氨基磺酸缓蚀剂 549

16.2.7 硫化氢的腐蚀机理及其缓蚀剂 549

16.2.8 二氧化碳腐蚀和缓蚀剂 552

16.3.2 乙酸缓蚀剂 556

16.3 有机酸类缓蚀剂 556

16.3.1 甲酸缓蚀剂 556

16.3.3 柠檬酸缓蚀剂 557

16.3.4 羟基乙酸（乙醇酸）缓蚀剂 558

16.3.5 乙二胺四乙酸（EDTA）缓蚀剂 558

16.4 酸性介质缓蚀剂在工业中的应用 560

16.4.1 石油化工生产中使用的缓蚀剂 560

16.4.2 冶金、机械和电力工业使用的酸洗缓蚀剂 575

参考文献 577

第17章 碱性溶液缓蚀剂 578

17.1 铝的缓蚀剂 578

17.2.2 碱性锌锰电池缓蚀剂 582

17.2.1 氯化铵型锌锰干电池缓蚀剂 582

17.2 锌、铅腐蚀与缓蚀剂 582

17.2.3 铅酸蓄电池缓蚀剂 583

17.3 铜、银金属的腐蚀与缓蚀剂 583

17.3.1 铜及其合金在自然界中的腐蚀 583

17.3.2 缓蚀剂在金属文物保护中的应用 585

17.3.3 银的变色与缓蚀剂保护 585

参考文献 587

第18章 中性介质缓蚀剂 588

18.1 中性介质溶液的类型和应用范围 588

18.2 油田污水腐蚀和缓蚀剂 588

18.2.1 油田污水中常见的腐蚀形式 588

18.2.2 油田污水缓蚀剂的研究和应用 589

18.2.3 杀菌剂在油田注水中应用 590

18.3 工业冷却水系统的腐蚀及缓蚀剂 592

18.3.1 水资源与节约用水 592

18.3.2 冷却水系统中的腐蚀、腐蚀形态及影响因素 593

18.3.3工业循环冷却水缓蚀剂 595

18.4 中性盐类水溶液中使用的缓蚀剂 619

18.4.1 脂肪胺和酰胺类 619

18.4.2 烷氨基醇类 620

18.4.3 肟和羟基喹啉 621

18.4.4 葡萄糖酸锌 621

18.5 中性有机溶液中使用的缓蚀剂 623

18.5.1 油／醇燃料用缓蚀剂 623

18.5.2 防冻液用缓蚀剂 624

18.5.3 液态烃中的缓蚀剂 627

18.5.4 醇与苯酚介质中的缓蚀剂 628

18.5.5 卤代烃中和三氯化铝的苯溶液中的缓蚀剂 628

参考文献 631

第19章 防锈、除锈技术的基础 633

19.1 防锈技术概论 633

19.1.1 防锈的目的及研究（范围）内容 633

19.1.2 防锈技术发展简史 634

19.2 金属在大气中腐蚀的原理 634

19.2.1 金属的化学、电化学和物理腐蚀 634

19.2.2 金属的大气腐蚀 635

19.3 试件清洗及干燥 639

19.3.1 清洗方法分类 639

19.3.2 清洗方法的选择 640

19.3.4 卤代烃溶剂清洗 641

19.3.3 石油系溶剂清洗 641

19.3.5 碱性水溶液清洗 642

19.3.6 乳剂清洗液 643

19.3.7 水剂清洗液 643

19.3.8 干燥 644

19.4 除锈及除氧化皮 644

19.4.1 有色金属在大气中的腐蚀产物 644

19.4.2 化学和电化学法除锈 645

19.4.3 机械法除锈及除氧化皮 646

19.5.1 表面活性剂概述 648

19.5.2 表面活性剂的各种性能和作用 648

19.5 表面活性剂 648

19.5.3 表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB 652

19.5.4 表面活性剂的结构与分类 654

19.6 防锈水和防锈切削液 656

19.6.1 防锈水 656

19.6.2 切削液 657

参考文献 659

第20章 油溶性和气相缓蚀剂 660

20.1 油溶性缓蚀剂 660

20.1.1 油溶性缓蚀剂定义 660

20.1.2 油溶性缓蚀剂的缓蚀作用机理 660

20.1.3 油溶性缓蚀剂的分类 662

20.2.1 防锈油脂的分类 665

20.2 防锈油脂 665

20.1.4 国内常用油溶性缓蚀剂和石油产品有关的技术名称、含义 665

20.2.2 防锈油脂质量和有关标准 666

20.3 气相缓蚀剂和防锈包装材料 670

20.3.1 气相缓蚀剂的种类和性质 670

20.3.2 气相缓蚀剂的使用方法 674

20.3.3 气相防锈包装材料及试验方法标准 676

20.4 防锈油脂和气相防锈材料性能的试验方法 677

20.4.1 防锈油脂性能的试验方法 677

20.4.2 气相防锈材料性能的评价试验方法 681

参考文献 684

21.1 涂料缓蚀剂 685

21.1.1 缓蚀涂料的防蚀机理 685

第21章 涂料缓蚀剂和钢筋混凝土缓蚀剂 685

21.1.2 涂料缓蚀剂类型 686

21.1.3 涂料缓蚀剂的研究和应用情况 688

21.2 钢筋混凝土缓蚀剂 690

21.2.1 混凝土中钢筋腐蚀机理及影响因素 690

21.2.2 缓蚀剂在钢筋混凝土中的应用 693

21.2.3 钢筋混凝土失效的检测方法 694

参考文献 695

附录A 油溶性缓蚀剂—览表 697

附录B 石油产品有关技术指标含义 706

附录C 防锈油脂配方及使用说明 708

附录D 常用的气相防锈纸的配方和适用对象及效果 725

附录E 气相防锈薄膜和气相防锈油配方及用途 727