钢材的腐蚀与防护土木工程材料建筑材料.pptx
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1、钢材的腐蚀与防护(一)什么(一)什么是钢材腐蚀是钢材腐蚀钢材在使用过程中,经常与环境中的介质钢材在使用过程中,经常与环境中的介质接触,由于环境介质的作用,其中的铁与接触,由于环境介质的作用,其中的铁与介质产生化学反应,逐步被破坏,导致钢介质产生化学反应,逐步被破坏,导致钢材腐蚀,亦可称为锈蚀。材腐蚀,亦可称为锈蚀。(二)钢材(二)钢材腐蚀的危害腐蚀的危害钢材锈蚀不仅使截面积减小,性能降低甚至报废,而且因产生锈钢材锈蚀不仅使截面积减小,性能降低甚至报废,而且因产生锈坑,可能造成应力集中,加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环坑,可能造成应力集中,加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下,将产
2、生锈蚀疲劳现象,使钢材的疲劳强度大为交变荷载作用下,将产生锈蚀疲劳现象,使钢材的疲劳强度大为降低,甚至出现脆性断裂。降低,甚至出现脆性断裂。材料腐蚀带来的损失:材料腐蚀带来的损失:材料材料腐蚀带来的腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的经济损失约占国民生产总值的1.81.84.24.2左右左右. .每年由于腐蚀可使大约每年由于腐蚀可使大约10102020的金属损失掉了。的金属损失掉了。19751975年年,美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为,美国由于金属腐蚀造成的经济损失约为700700亿美元,为亿美元,为当年国民生产总值的当年国民生产总值的4.24.2,是当年水灾、火灾、地震、飓风等自,是当年
3、水灾、火灾、地震、飓风等自然灾害损失(然灾害损失(125 125 亿美元)的亿美元)的5 5倍多。倍多。20022002年年中国工程院的调查结果表明,我国腐蚀损失(包括直接和中国工程院的调查结果表明,我国腐蚀损失(包括直接和间接损失)达到间接损失)达到4979.24979.2亿元。亿元。(三)钢材(三)钢材腐蚀的类型腐蚀的类型钢材受腐蚀的原因很多,可根据其与环境介质的作用分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。钢材在大气中的腐蚀,实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀同时作用所致,但以电化学腐蚀为主。化学腐蚀化学腐蚀亦称干腐蚀,属纯化学腐蚀。是指钢材在常温和高温时发亦称干腐蚀,属纯化学腐蚀。是指钢材在常温和高温时
4、发生的氧化或硫化作用生的氧化或硫化作用。氧氧化作用的原因是钢铁与氧化性介质接触产生化学反应化作用的原因是钢铁与氧化性介质接触产生化学反应。氧氧化性气体有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和化性气体有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和氯等,反应后生成疏松氧化物氯等,反应后生成疏松氧化物。其其反应速度随温度、湿度提高而加速。干湿交替环境下腐反应速度随温度、湿度提高而加速。干湿交替环境下腐蚀更为厉害,在于燥环境下腐蚀速度蚀更为厉害,在于燥环境下腐蚀速度缓慢缓慢。电化学腐蚀电化学腐蚀也称湿腐蚀,是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池也称湿腐蚀,是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。例
5、如在水溶液中的腐蚀,在大气,土壤中的作用的腐蚀。例如在水溶液中的腐蚀,在大气,土壤中的腐蚀等。腐蚀等。钢材钢材在潮湿的空气中,由于吸附作用,在其表面覆盖一层在潮湿的空气中,由于吸附作用,在其表面覆盖一层极薄的水膜,由于表面成分或者受力变形等的不均匀,使极薄的水膜,由于表面成分或者受力变形等的不均匀,使邻近的局部产生电极电位的差别,形成了许多微电池邻近的局部产生电极电位的差别,形成了许多微电池。在在阳极区,铁被氧化成阳极区,铁被氧化成Fe+2离子进入水膜。因为水中溶有离子进入水膜。因为水中溶有来自空气中的氧,在阴极区氧被还原为来自空气中的氧,在阴极区氧被还原为OH-离子,两者结合离子,两者结合成
6、不溶于水的成不溶于水的Fe(OH)2,并进一步氧化成疏松易剥落的红棕,并进一步氧化成疏松易剥落的红棕色铁锈色铁锈Fe(OH)3。在在工业大气的条件下,钢材较容易锈蚀。工业大气的条件下,钢材较容易锈蚀。(四)钢材(四)钢材的防腐的防腐影响钢材腐蚀的主要因素有环境中的湿度、氧,介质中的影响钢材腐蚀的主要因素有环境中的湿度、氧,介质中的酸、碱、盐,钢材的化学成分及表面状况等,其中有材质酸、碱、盐,钢材的化学成分及表面状况等,其中有材质的原因,也有使用环境和接触介质等原因。因此,防腐蚀的原因,也有使用环境和接触介质等原因。因此,防腐蚀的方法有所侧重。的方法有所侧重。目前所使用的防腐蚀方法主要有如下目前
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