海洋工程材料和结构的腐蚀与防护PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 腐蚀防护及其简要历史 1

1.2 腐蚀对人类的影响 2

1.3 腐蚀的分类 3

1.4 海洋环境与海洋腐蚀的特点 3

1.5 海洋腐蚀防护的重要性与主要腐蚀防护技术 4

参考文献 5

第2章 金属腐蚀与防护的基础理论 7

2.1 腐蚀电化学热力学 7

2.1.1 电极电位与能斯特方程 7

2.1.2 电位-pH图的原理 11

2.1.3 电位-pH图的应用 13

2.1.4 电位-pH图的局限性 14

2.2 腐蚀电化学动力学 15

2.2.1 极化和去极化 16

2.2.2 极化曲线 18

2.2.3 腐蚀极化图及其应用 26

2.3 金属腐蚀防护的基本原理 27

2.3.1 金属的钝化 27

2.3.2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 31

2.3.3 电化学保护 34

2.4 海水腐蚀的特点与防护原理 37

2.4.1 海水腐蚀的电化学特征 37

2.4.2 海水腐蚀的影响因素 40

2.4.3 海水腐蚀的防护原理 43

2.5 腐蚀的评定方法 46

2.5.1 材料的（耐）腐蚀性能测试 46

2.5.2 耐蚀性能的评定及表示方法 47

参考文献 51

第3章 海洋腐蚀的主要形式 52

3.1 海洋腐蚀的分类 52

3.1.1 无应力作用下的腐蚀 52

3.1.2 应力作用下的腐蚀 53

3.2 均匀腐蚀 53

3.2.1 均匀腐蚀概述 53

3.2.2 均匀腐蚀的电化学特点 54

3.2.3 均匀腐蚀测量方法 54

3.3 局部腐蚀 55

3.3.1 点蚀 55

3.3.2 电偶腐蚀 59

3.3.3 缝隙腐蚀 62

3.4 环境断裂 64

3.4.1 应力腐蚀 64

3.4.2 氢脆 66

3.4.3 腐蚀疲劳 69

3.5 腐蚀磨损 73

3.5.1 湍流腐蚀 74

3.5.2 空泡腐蚀 75

参考文献 75

第4章 海洋腐蚀环境 76

4.1 海洋环境及腐蚀性概述 76

4.1.1 地球海洋环境综述 76

4.1.2 海洋环境的腐蚀性因素 80

4.2 不同海域海洋腐蚀环境 81

4.2.1 全球不同海域腐蚀环境的差异 81

4.2.2 中国近海海域腐蚀环境的差异 81

4.2.3 中国不同海域腐蚀特征 81

4.3 不同深度海洋腐蚀环境 84

4.3.1 不同深度海洋腐蚀环境概述 84

4.3.2 海洋大气腐蚀环境 85

4.3.3 海水腐蚀环境 87

4.3.4 深海腐蚀环境 91

4.4 海洋环境腐蚀试验 93

参考文献 97

第5章 海洋工程常用金属材料与主要失效形式 99

5.1 海洋用钢的腐蚀和环境断裂 99

5.1.1 海洋用钢概述 99

5.1.2 海洋用钢在不同区带的腐蚀 99

5.1.3 合金元素对腐蚀的影响 101

5.1.4 海洋用钢的应力腐蚀 102

5.1.5 海洋高强钢的氢脆 102

5.1.6 海洋用钢的腐蚀疲劳 104

5.2 海洋用不锈钢的点蚀和环境断裂 106

5.2.1 海洋用不锈钢概述 106

5.2.2 不锈钢的点蚀 106

5.2.3 不锈钢的缝隙腐蚀 107

5.2.4 不锈钢的应力腐蚀 110

5.2.5 不锈钢的氢脆 114

5.2.6 不锈钢的腐蚀疲劳 115

5.3 铝合金的腐蚀和环境断裂 118

5.3.1 铝合金的腐蚀 118

5.3.2 铝合金的应力腐蚀 119

5.3.3 铝合金的腐蚀疲劳 120

5.4 镁合金的腐蚀 121

5.4.1 镁的电化学特性及耐蚀性 122

5.4.2 镁合金的氢脆和应力腐蚀 122

5.4.3 镁合金的腐蚀疲劳 124

5.5 钛合金的环境断裂 125

5.5.1 钛及钛合金概述 125

5.5.2 海洋环境中的腐蚀行为 126

5.5.3 钛及钛合金的局部腐蚀 126

5.5.4 钛合金的应力腐蚀 127

5.6 非晶合金的腐蚀 127

5.6.1 非晶合金材料概述 127

5.6.2 合金元素对耐蚀性的影响 127

5.6.3 非晶合金的耐蚀机理 128

5.6.4 非晶合金在NaCl溶液中的应力腐蚀 128

参考文献 132

第6章 海洋生物及其对材料的作用 135

6.1 海洋生物的分类 135

6.2 海洋污损生物及其附着过程 137

6.2.1 海洋污损生物附着过程 137

6.2.2 影响生物附着的主要环境因素 139

6.3 典型污损生物及其对材料的影响 139

6.3.1 典型污损生物 139

6.3.2 污损生物对工程材料的影响 142

6.4 海洋腐蚀微生物及其对材料的影响 143

6.4.1 主要的腐蚀微生物 143

6.4.2 微生物对典型材料的腐蚀破坏 143

6.5 海洋生物污损与腐蚀控制 144

6.5.1 耐蚀防污表面层材料 145

6.5.2 杀菌剂 145

6.5.3 电解防污 145

6.5.4 防污涂料与材料 145

6.5.5 环境因素控制 145

参考文献 146

第7章 金属表面处理与改性 148

7.1 金属表面与表面工程 148

7.1.1 金属表面结构与性能 148

7.1.2 金属表面工程技术 152

7.2 金属表面钝化技术 153

7.2.1 钝化现象及定义 153

7.2.2 金属表面钝化类型 154

7.2.3 金属表面钝化机理 154

7.2.4 金属表面钝化技术 155

7.2.5 金属表面钝化技术的应用 157

7.3 金属表面薄膜防护技术 158

7.3.1 液相薄膜防护技术 158

7.3.2 气相薄膜防护技术 161

7.4 金属表面涂层防护技术 164

7.4.1 涂层防护技术应用基础 164

7.4.2 各种金属表面涂层防护技术 165

7.4.3 涂层防护技术的应用 168

参考文献 168

第8章 海洋防腐蚀涂料 169

8.1 海洋涂料防腐原理及选用原则 169

8.1.1 海洋涂料防腐原理 169

8.1.2 海洋涂料选用原则 170

8.2 提高海洋涂料性能的方法 171

8.2.1 物理填充改性方法 171

8.2.2 化学改性方法 173

8.3 海洋大气区防腐涂料 175

8.3.1 海洋大气区腐蚀特点 175

8.3.2 海洋大气区典型防腐涂料 176

8.3.3 海洋大气区涂料配套体系 179

8.4 海洋飞溅区及潮差区防腐涂料 180

8.4.1 海洋飞溅区及潮差区腐蚀特点 180

8.4.2 海洋飞溅区与潮差区典型防腐涂料 182

8.4.3 海洋飞溅区涂料配套体系 184

8.5 海洋全浸区防腐涂料 184

8.5.1 海洋全浸区腐蚀特点 184

8.5.2 海洋全浸区典型防腐涂料 185

8.5.3 海洋全浸区涂料配套体系 186

8.6 海洋钢结构防火涂料 187

8.6.1 钢结构防火保护的必要性 187

8.6.2 防火涂料的组成及防火原理 187

8.6.3 海洋钢结构防火涂料的特点 190

8.7 海洋涂料研究发展趋势 190

8.7.1 海洋钢结构防腐涂料发展趋势 190

8.7.2 海洋钢结构防火涂料发展趋势 192

8.7.3 海洋混凝土防腐涂料发展趋势 194

8.8 海洋涂料性能试验及微观分析方法 195

8.8.1 海洋涂料常规性能测试方法 195

8.8.2 海洋涂料腐蚀与老化加速试验方法 196

8.8.3 海洋涂料微观分析方法 197

8.9 涂装工艺技术及装备 200

8.9.1 涂装工艺技术 200

8.9.2 涂装设备 201

参考文献 201

第9章 防污涂料与材料 210

9.1 防污涂料的原理与分类 210

9.1.1 防污剂型防污涂料 210

9.1.2 污损释放型防污涂料 213

9.2 防污涂料组成特点、配方设计、防污性能评价与涂装 214

9.2.1 防污涂料的组成特点 214

9.2.2 防污涂料的配方设计 215

9.2.3 防污涂料的防污性能评价与涂装 217

9.3 防污涂料最新研究进展 218

9.3.1 环境友好防污涂料 218

9.3.2 未来发展趋势 224

参考文献 224

第10章 海洋工程关重件防护涂层技术 228

10.1 关重件的服役环境及失效 228

10.2 关重件的防护涂层材料及制备 230

10.2.1 涂层材料 230

10.2.2 制备技术 232

10.3 关重件防护涂层应用 241

10.3.1 耐磨损腐蚀涂层 241

10.3.2 抗冲刷腐蚀涂层 243

10.3.3 抗高温腐蚀涂层 246

10.3.4 绝缘耐磨涂层 249

10.3.5 环保耐蚀涂层 250

10.3.6 尺寸及功能恢复涂层 253

参考文献 258

第11章 阴极保护技术 261

11.1 阴极保护技术简介 261

11.1.1 阴极保护原理 261

11.1.2 阴极保护的发展历史 262

11.1.3 阴极保护的应用范围 262

11.2 牺牲阳极阴极保护 263

11.2.1 牺牲阳极材料 263

11.2.2 牺牲阳极结构 266

11.3 外加电流阴极保护 268

11.3.1 电源设备 268

11.3.2 辅助阳极 269

11.3.3 参比电极 271

11.3.4 阳极屏蔽层 272

11.4 阴极保护准则 272

11.4.1 碳钢 272

11.4.2 高强钢 273

11.4.3 其他金属材料 273

11.5 阴极保护设计 273

11.5.1 阴极保护方法的选择 274

11.5.2 阴极保护设计计算 274

11.6 阴极保护系统的布置与安装 279

11.6.1 牺牲阳极阴极保护系统 279

11.6.2 外加电流阴极保护系统 280

参考文献 280

第12章 缓蚀剂 285

12.1 缓蚀剂的定义、特点及表示方法 285

12.1.1 缓蚀剂的定义 285

12.1.2 缓蚀剂的技术特点 286

12.1.3 缓蚀剂效果的表示方法 286

12.2 缓蚀剂的分类 286

12.2.1 按化学组成分类 286

12.2.2 按电化学机理分类 287

12.2.3 按物理化学机理分类 287

12.2.4 按应用介质分类 288

12.2.5 按所使用金属材料分类 288

12.3 缓蚀剂化合物和商品缓蚀剂 289

12.3.1 缓蚀剂化合物 289

12.3.2 商品缓蚀剂 291

12.4 影响缓蚀剂缓蚀效果的因素 292

12.4.1 缓蚀剂使用浓度的影响 292

12.4.2 温度的影响 292

12.4.3 介质流速的影响 292

12.4.4 CO2分压的影响 293

12.4.5 H2S含量的影响 294

12.4.6 离子的影响 294

12.4.7 pH的影响 295

12.5 缓蚀剂的作用机理 296

12.5.1 缓蚀剂的电化学机理 296

12.5.2 缓蚀剂的物理化学机理 298

12.5.3 缓蚀剂的其他机理 300

12.6 缓蚀剂性能评价方法 301

12.6.1 实验室中缓蚀剂性能评价方法 302

12.6.2 缓蚀剂现场使用性能评价方法 302

12.7 缓蚀剂在海洋工程上的应用 304

12.7.1 缓蚀剂在海管清管试压上的应用 304

12.7.2 缓蚀剂在海上油气田采油系统上的应用 307

12.8 应用缓蚀剂必须注意的问题 310

参考文献 310

第13章 结构健康监测与检测 311

13.1 引言 311

13.1.1 结构健康监测与检测的意义 311

13.1.2 腐蚀监检测技术的发展 311

13.2 常用腐蚀监测与检测方法 312

13.2.1 现场调查法 312

13.2.2 腐蚀挂片法 313

13.2.3 超声波测厚法 315

13.2.4 声发射法 317

13.2.5 涡流法 318

13.2.6 红外成像法 320

13.2.7 射线照相法 320

13.2.8 腐蚀电位监测法 321

13.2.9 线性极化法 322

13.2.10 交流阻抗法 322

13.2.11 电化学噪声法 323

13.2.12 电偶电流法 324

13.2.13 电阻探针法 324

13.2.14 电感探针法 326

13.2.15 腐蚀监测方法的合理选用 326

13.2.16 腐蚀监测点的选择 326

13.3 特殊环境下的智能腐蚀监测仪器应用 327

13.3.1 微生物腐蚀监测 327

13.3.2 混凝土腐蚀监测 328

13.3.3 土壤腐蚀监测 329

13.3.4 大气腐蚀监测 330

13.3.5 阴极保护监测 331

13.3.6 防腐涂层下腐蚀监测 331

13.4 腐蚀监测技术发展趋势 332

13.4.1 智能传感器管理（ISM） 332

13.4.2 智能仪器“私人订制” 333

13.4.3 腐蚀监测与互联网＋ 335

13.4.4 腐蚀监测技术面临的机遇与挑战并存 335

参考文献 337

第14章 海洋工程材料和结构的安全评估与寿命预测 338

14.1 概述 338

14.2 海洋钢结构安全评估与寿命预测模型 340

14.2.1 基于风险的安全评估模型 340

14.2.2 基于腐蚀类型的寿命预测模型 341

14.2.3 基于管道腐蚀完整性的直接评估方法 345

14.2.4 基于含缺陷结构剩余强度评价的寿命预测 346

14.3 基于腐蚀的海洋平台结构安全评估 349

14.3.1 海洋平台结构的腐蚀失效类型 349

14.3.2 海洋平台结构的安全评估应用实例 350

14.4 海底管道结构的安全评估与寿命预测 352

14.4.1 基于剩余强度的海底管道安全评估 353

14.4.2 基于内腐蚀风险的海底管道安全评估 354

14.5 深水水下设施的安全评估 355

参考文献 357

第15章 船舶的腐蚀防护 359

15.1 船舶结构特点和腐蚀特征 359

15.1.1 船底部位 360

15.1.2 水线部位 360

15.1.3 干舷部位 360

15.1.4 甲板部位 360

15.1.5 干货舱 360

15.1.6 液舱 360

15.2 船舶涂料特征 361

15.3 船舶涂料品种 361

15.3.1 车间底漆 361

15.3.2 船底防锈涂料 362

15.3.3 船底防污涂料 364

15.3.4 船壳涂料 367

15.3.5 甲板涂料 368

15.3.6 压载水舱涂料 369

15.3.7 饮水舱涂料 370

15.3.8 成品油、化学品舱涂料 371

15.3.9 原油舱涂料 372

15.3.10 干货舱涂料 373

15.4 船舶涂料涂装配套 373

15.5 船舶涂料的涂装 374

15.5.1 船舶涂料涂装方法 374

15.5.2 涂装质量管理 374

参考文献 374

第16章 海洋油气生产设施的腐蚀防护 375

16.1 海洋油气生产设施类型与腐蚀环境 375

16.1.1 海洋油气生产主要过程 375

16.1.2 海洋油气生产主要设施 376

16.1.3 海洋油气生产设施的主要腐蚀环境 378

16.2 海洋油气生产设施的主要腐蚀类型与防护技术 379

16.2.1 海洋油气生产设施的内腐蚀及其防护技术 379

16.2.2 海洋油气生产设施的外腐蚀及其防护技术 383

16.2.3 海洋油气生产设施的其他腐蚀类型 383

16.3 典型海洋油气生产设施的腐蚀与防护应用 384

16.3.1 油气水下生产设施的腐蚀与防护 384

16.3.2 海底油气管线的腐蚀与防护 385

16.3.3 海洋油气立管类结构的腐蚀与防护 386

16.3.4 海洋石油平台导管架结构的阴极保护 388

16.3.5 海洋油气生产平台上部工艺设施的腐蚀与防护 389

参考文献 390

第17章 海上风电设备的腐蚀防护 391

17.1 海上风电的发展现状 391

17.2 海上风电设备的腐蚀与防护 392

17.2.1 风机水下基础的腐蚀与防护 392

17.2.2 海上风电钢结构的防护措施 393

17.2.3 塔筒钢结构的腐蚀与防护 399

17.2.4 风机机舱／轮毂的腐蚀与防护 403

17.2.5 风机叶片的腐蚀与防护 403

17.3 海上风电公司在役设备防腐蚀现状 404

17.4 海上风电设备防腐蚀技术展望 405

参考文献 406

第18章 岛礁工程的腐蚀防护 409

18.1 概述 409

18.2 岛礁工程钢结构防腐蚀技术应用 410

18.2.1 岛礁工程钢结构防腐蚀设计 411

18.2.2 岛礁工程钢结构防腐蚀涂料应用 412

18.2.3 岛礁工程金属热喷涂技术应用 416

18.2.4 阴极保护技术应用 416

18.3 岛礁混凝土腐蚀防护技术应用 419

18.3.1 岛礁混凝土腐蚀防护基础措施 419

18.3.2 岛礁混凝土表面涂层防护技术应用 421

18.3.3 钢筋涂层防护 422

18.3.4 钢筋阻锈剂 423

18.4 岛礁工程腐蚀与防护的未来发展趋势 424

18.4.1 岛礁工程新涂料新工艺的发展 424

18.4.2 建立健全岛礁工程防腐技术选用标准 425

参考文献 425

第19章 海洋桥梁的腐蚀防护 427

19.1 海洋桥梁的腐蚀问题 427

19.1.1 混凝土结构的腐蚀 427

19.1.2 钢结构的腐蚀 431

19.1.3 长耐久性需求下腐蚀防护新问题 432

19.2 腐蚀防护方法 433

19.2.1 腐蚀防护方法选择的原则 434

19.2.2 混凝土结构防护方法 434

19.2.3 钢结构的防护方法 440

19.2.4 腐蚀防护新方法 448

19.2.5 长耐久性需求下腐蚀防护监测 451

19.3 结语 452

参考文献 452

第20章 海底隧道与沿海钢筋混凝土结构的腐蚀防护 455

20.1 钢筋混凝土的腐蚀 455

20.2 混凝土中钢筋腐蚀机理 456

20.2.1 影响钢筋腐蚀的因素 456

20.2.2 钢筋腐蚀的理论模型 456

20.3 海洋环境对钢筋混凝土结构腐蚀的影响 457

20.3.1 沿海环境 457

20.3.2 海底隧道环境 457

20.4 钢筋混凝土结构的腐蚀监测 457

20.4.1 物理监测技术 458

20.4.2 电化学监测技术 459

20.4.3 传感器技术 461

20.5 钢筋混凝土结构的腐蚀防护 464

20.5.1 海洋环境钢筋混凝土结构设计 464

20.5.2 高性能混凝土 464

20.5.3 阴极保护 465

20.5.4 电化学除氯与再碱化 466

20.5.5 涂层钢筋保护 467

20.5.6 钢筋混凝土缓蚀剂 470

20.5.7 混凝土表面涂层 471

20.6 国内外海底隧道与沿海钢筋混凝土结构腐蚀防护实例 474

20.6.1 国外海洋混凝土结构的腐蚀控制工程实例 474

20.6.2 中国海洋混凝土结构的腐蚀控制工程实例 475

参考文献 480

第21章 深海工程的腐蚀防护 486

21.1 深海工程及其环境效应 486

21.1.1 深海工程概况 486

21.1.2 深海环境特点 487

21.1.3 材料的深海环境效应 488

21.2 深海工程的防腐蚀设计 491

21.2.1 防腐蚀结构设计 491

21.2.2 合理选材 492

21.2.3 系统腐蚀控制 494

21.3 深海工程的防腐保护 494

21.3.1 深海工程装备的涂层保护 494

21.3.2 深海工程装备的阴极保护 496

参考文献 501

第22章 海上飞机的腐蚀防护 505

22.1 海上飞机的使用环境 505

22.1.1 总体环境 505

22.1.2 局部环境 506

22.2 海上飞机腐蚀的特点 507

22.2.1 腐蚀特点 507

22.2.2 腐蚀规律 509

22.2.3 腐蚀原因 510

22.2.4 腐蚀的危害 510

22.3 海上飞机外场的腐蚀防护 510

22.3.1 腐蚀的通用检查方法 510

22.3.2 外场飞机的腐蚀防护 512

22.3.3 外场腐蚀损伤修理技术 517

22.4 海上飞机大修中的腐蚀修理 519

22.4.1 腐蚀损伤等级评定 519

22.4.2 腐蚀损伤修理的基本原则及制定修理方法注意事项 520

22.4.3 大修阶段腐蚀损伤修理 520

22.4.4 腐蚀修理安全规程 525

参考文献 526

第23章 陆基海岸带工程结构的腐蚀防护 527

23.1 陆基海洋带工程结构设施 527

23.2 陆基海洋工程的腐蚀特征 527

23.3 陆基海洋工程的腐蚀原因与失效机理 531

23.3.1 材料本征因素 531

23.3.2 环境介质因素 531

23.3.3 应力因素 532

23.4 陆基海洋工程的腐蚀防护措施 533

23.4.1 防腐蚀涂料和涂层 533

23.4.2 氧化聚合型包覆防腐蚀技术 535

23.4.3 表面阳极氧化膜处理 539

23.4.4 钢筋混凝土防护技术 540

参考文献 542

索引 543