金属腐蚀理论及腐蚀控制（第二版）

　　本书分为金属腐蚀原理与金属腐蚀控制两篇，以结构材料中应用多的金属材料为主要对象，重点介绍金属腐蚀的原理、规律、影响因素等;在腐蚀控制部分选择了石油化工行业中防腐蚀工程的一些典型案例和防腐蚀措施，突出理论与实践的结合。本书可供材料类专业及相关专业本科及研究生教学使用，也可作为工程技术人员和施工人员的参考用书。

　　龚敏，国务院政府特殊津贴专家，四川省教学名师，材料类专业教学指导委员会委员。主持“金属腐蚀理论与腐蚀控制”国家 级一 流本科课程，是国家 级专业综合改革试点专业材料科学与工程、省级精品课程“金属腐蚀理论及腐蚀控制”、省级教学团队“材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室”和省级特色专业“材料科学与工程”的负责人。主要从事材料失效与保护的研究与应用，腐蚀电化学、电化学保护，缓蚀剂开发与应用等研究。主持或参与国家 级、省部级项目多项，获授权发明专利4项，先后在包括Corrosion Science， Industrial & Engineering Chemistry Resererch， Int.J.Electrochem.等国内外期刊上发表学术论文多篇；以第 一项目完成人获得四川省科技进步二等奖2项。

第1篇  金属腐蚀原理 
第1章  绪论 2
1.1　腐蚀 2
1.1.1　腐蚀的定义 2
1.1.2　腐蚀过程的本性 3
1.1.3　腐蚀的分类 4
1.1.4　均匀腐蚀速率的表示方法 4
1.2　腐蚀的危害 5
1.2.1　腐蚀造成巨大的经济损失 6
1.2.2　腐蚀造成金属资源和能源的大量浪费 6
1.2.3　腐蚀造成设备破坏事故和环境污染问题 6
1.2.4　腐蚀阻碍新技术的发展 7
思考题 7
习题 7

第2章  腐蚀电池 8
2.1　腐蚀电池的工作过程 8
2.1.1　什么是腐蚀电池 8
2.1.2　腐蚀电池的工作环节 10
2.1.3　腐蚀电流-腐蚀速率的指标 10
2.1.4　腐蚀过程的产物 11
2.2　腐蚀电池的形成原因 12
2.2.1　腐蚀电池的形成原因 12
2.2.2　腐蚀电池的种类 12
2.2.3　腐蚀电池的观察 13
2.3　腐蚀电池的极化 14
2.3.1　极化现象 14
2.3.2　极化曲线 15
2.3.3　Evans 极化图及其应用 16
思考题 18
习题 18

第3章  电化学腐蚀的倾向(腐蚀热力学) 19
3.1　电极电位 19
3.1.1　电极系统和电极反应 20
3.1.2　电极电位 21
3.1.3　平衡电位和能斯特公式 23
3.1.4　非平衡电位 26
3.2　电化学腐蚀倾向的判断 27
3.2.1　自由焓准则 27
3.2.2　电位比较准则 28
3.3　电位-pH 平衡图        32
3.3.1　电位-pH平衡图的定义 32
3.3.2　电位-pH平衡图的绘制 32
3.3.3　电位-pH 图上的区域 34
3.3.4　电位-pH平衡图的应用 35
3.3.5　电位-pH 平衡图的局限和发展 35
思考题 36
习题 36

第4章  电化学腐蚀速率(腐蚀动力学) 37
4.1　单一电极反应速率 38
4.1.1　过电位和电极反应速率 38
4.1.2　电极反应速率控制步骤 39
4.1.3　活化极化 39
4.1.4　浓度极化 43
4.1.5　活化极化与浓度极化共同存在时的阴极极化曲线 44
4.2　均相腐蚀电极的极化 46
4.2.1　腐蚀电位和腐蚀电流密度 46
4.2.2　腐蚀电极的极化 47
4.2.3　活化极化腐蚀体系 48
4.2.4　阳极反应受活化极化控制，阴极反应包括浓度极化的腐蚀体系 54
4.2.5　差数效应和阴极保护效应 55
4.3　复相电极和腐蚀电池 57
4.3.1　电位和电流关系 57
4.3.2　电偶腐蚀电池 59
4.3.3　氧浓差电池 63
4.3.4　腐蚀微电池 64
思考题 65
习题 65

第5章  析氢腐蚀和吸氧腐蚀 67
5.1　析氢腐蚀 67
5.1.1　发生析氢腐蚀的体系 67
5.1.2　析氢腐蚀的阴极过程 69
5.1.3　阳极过程 71
5.1.4　析氢腐蚀的控制类型 72
5.1.5　影响因素 74
5.1.6　讨论 75
5.2　吸氧腐蚀 77
5.2.1　发生吸氧腐蚀的体系 77
5.2.2　阴极过程 77
5.2.3　吸氧腐蚀体系 79
5.2.4　吸氧腐蚀的影响因素 81
5.2.5　讨论 82
5.2.6　析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较 83
思考题 83
习题 83

第6章  金属的钝化 85
6.1　钝化现象 85
6.1.1　研究钝化现象的意义 85
6.1.2　钝化现象的实验规律 86
6.1.3　金属钝化的定义 88
6.2　钝化体系的极化曲线 88
6.2.1　阳极钝化的阳极极化曲线 88
6.2.2　钝化体系的类型 90
6.2.3　实现自钝化的途径 92
6.3　金属钝化的理论 94
6.3.1　研究钝化的方法 94
6.3.2　主要的钝化理论简介 94
6.3.3　钝化研究中的几个问题 97
思考题 99
习题 100

第7章  金属的高温氧化 101
7.1　高温氧化的热力学问题 102
7.1.1　高温氧化倾向的判断 102
7.1.2　ΔG??-T 平衡图 104
7.2　金属表面上的膜 104
7.2.1　膜具有保护的条件 104
7.2.2　表面膜的破坏 105
7.2.3　氧化膜成长的实验规律 106
7.3　高温氧化理论简介 110 
7.3.1　氧化膜的半导体性质 110
7.3.2　氧化膜成长的电化学历程 112
7.3.3　合金的高温氧化 113
7.3.4　铁的高温氧化 115
7.4　材料高温氧化的研究 117
思考题 118
习题 118

第8章  局部腐蚀 119
8.1　概述 119
8.1.1　定义 119
8.1.2　主要类型 120
8.1.3　危害性 120
8.1.4　发生局部腐蚀的条件 120
8.2　电偶腐蚀 121
8.2.1　发生电偶腐蚀的几种情况 121
8.2.2　电偶腐蚀的影响因素 121
8.2.3　电偶腐蚀案例 125
8.3　晶间腐蚀 125
8.3.1　发生晶间腐蚀的电化学条件 125
8.3.2　不锈钢的晶间腐蚀 126
8.3.3　不锈钢晶间腐蚀理论 127
8.3.4　提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的冶金方法 128
8.3.5　晶间腐蚀的危害及案例 129
8.4　选择性腐蚀 129
8.4.1　黄铜脱锌 129
8.4.2　灰铸铁石墨化 130
8.5　孔蚀和缝隙腐蚀 131
8.5.1　孔蚀 131
8.5.2　缝隙腐蚀 134
8.5.3　闭塞腐蚀电池理论 136
8.5.4　孔蚀和缝隙腐蚀的比较 137
8.5.5　孔蚀和缝隙腐蚀案例 138
8.6　应力腐蚀 138
8.6.1　应力腐蚀破裂（SCC）的概况 139
8.6.2　SCC 的影响因素 140
8.6.3　应力腐蚀破裂的机理 144
8.6.4　腐蚀疲劳 147
8.6.5　应力腐蚀的案例 148
8.7　磨损腐蚀 149
8.7.1　定义和影响因素 149
8.7.2　磨损腐蚀的两种重要形式 150
8.7.3　空泡腐蚀的案例 151
8.8　氢损伤 152
8.8.1　氢损伤概况 152
8.8.2　氢损伤的影响因素 152
8.8.3　氢损伤机理 153
8.8.4　氢损伤的控制措施 154
8.8.5　氢脆的案例 155
思考题 155
习题 155


第2篇  金属腐蚀控制
第9章  腐蚀控制原理 158
9.1　腐蚀控制的要求 158
9.1.1　什么是腐蚀控制 158
9.1.2　确定腐蚀控制水平时需要考虑的因素 159
9.2　腐蚀控制的途径 159
9.2.1　从腐蚀体系的构成分析 159
9.2.2　从电化学腐蚀历程分析 160
9.2.3　腐蚀控制途径的归纳 160
9.3　腐蚀控制的环节 161
思考题 161

第10章  防腐蚀设计 163
10.1　耐蚀材料的选择 164
10.1.1　选择的依据 164
10.1.2　耐蚀材料评价 165
10.1.3　主要的金属材料 170
10.2　结构设计 177
10.2.1　腐蚀控制对结构设计的一般要求 177
10.2.2　防腐蚀结构设计的若干细则 178
10.3　应力影响和强度设计 185
10.3.1　应力对腐蚀的影响 185
10.3.2　消除残余应力影响的措施 186
思考题 188
习题 188

第11章  加工建造和操作运行中的腐蚀控制 189
11.1　加工建造 189
11.1.1　焊接对腐蚀的影响和对策 189
11.1.2　加工 191
11.1.3　安装，检修和贮运 191
11.2　工艺操作 192
11.2.1　一般原则 192
11.2.2　从工艺路线解决腐蚀问题的实例 192
11.3　维护管理 193
11.3.1　维护管理要求 193
11.3.2　设备腐蚀事故分析 194
11.3.3　腐蚀破坏分析实例 194
思考题 195

第12章  防护方法 196
12.1　电化学保护 197
12.1.1　保护原理及保护参数 197
12.1.2　电化学保护中的辅助电极系统 203
12.1.3　直流电源和控制方式 207
12.1.4　牺牲阳极法阴极保护 208
12.1.5　阴极保护和阳极保护的比较 210
12.1.6　电化学保护应用实例 211
12.2　控制环境方法 215
12.2.1　除去环境中的腐蚀性物质 215
12.2.2　缓蚀剂 216
12.3　覆盖层保护 231
12.3.1　概述 231
12.3.2　金属覆盖层 232
12.3.3　非金属覆盖层 241
12.3.4　化学转化膜 245
12.3.5　金属表面清洁处理 251
思考题 254
习题 254

第13章  特定环境的金属腐蚀与防护 256
13.1　大气腐蚀与防锈 257
13.1.1　大气的腐蚀性 257
13.1.2　大气腐蚀的特点 258
13.1.3　大气腐蚀的影响因素 260
13.1.4　防锈 261
13.1.5　钢铁大气腐蚀监测技术 264
13.1.6　大气腐蚀防护案例 265
13.2　土壤腐蚀与地下金属管道保护 265
13.2.1　土壤腐蚀的特点 265
13.2.2　土壤腐蚀的几种常见形式 267
13.2.3　埋地钢铁管道的保护 269
13.2.4　埋地钢铁管道的保护案例 271
13.3　海水腐蚀与海洋设施防护 271
13.3.1　海水腐蚀 271
13.3.2　船舶和海洋设施的保护 273
13.3.3　海洋工程及设施保护 274
13.4　高温气体腐蚀及防护 276
13.4.1　高温气体腐蚀 276
13.4.2　高温气体腐蚀的防护 277
13.5　循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术 279
13.5.1　循环冷却水 279
13.5.2　循环冷却水的腐蚀 281
13.5.3　循环冷却水的结垢 281
13.5.4　水质稳定技术 282
13.6　工业建筑物和构筑物的腐蚀与保护 285
13.6.1　建筑材料的腐蚀 285
13.6.2　建筑和构筑物的防护 286
思考题 290
习题 290

参考文献