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