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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HLB652

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