【腐蝕工程手册】（原著第三版）

內容簡介

本書是一本有關腐蝕科學技術的綜合性工具書。 內容包括水、大氣及土壤等主要環境中的腐蝕與控制問題，涉及生物汙損，腐蝕模型與壽命預測，腐蝕失效分析，腐蝕管理、維修與檢測，腐蝕監測，工程設計與選材，保護塗層，緩蝕劑和陰極保護等相關內容。 本書不僅涉及腐蝕與腐蝕控制的基本理論，而且還結合大量工業腐蝕實際案例進行了詳細闡述，並補充了現時腐蝕工程領域中一些重要進展，全面實用。

本書適合從事腐蝕工程的設計、生產、科研及管理人員使用，還可以作為高校相關專業師生的參考書。

作者簡介

皮埃爾·羅貝熱（Pierre R. Roberge），博士，腐蝕研究科學家、工程師、顧問。 2011年獲得國際腐蝕工程師協會T. J.Hull獎以及資料與加工技術集團頒發的非原子軍事研究與開發科技合作項目成就獎。

趙旭輝，北京化工大學，副教授。 1998年碩士畢業於北京化工大學腐蝕與防護專業，然後留校任教，在北京化工大學一直從事資料腐蝕與電化學監檢測科技相關的科研與教學工作，其中2009-2010年在日本名古屋工業大學做博士後研究，先後主講《材料腐蝕學》《材料保護學》《材料科學研究方法》《錶面工程學》等與腐蝕與防護相關的大學生與研究生課程，現時主要從資料效能的電化學評估、金屬腐蝕失效機理與監測、塗層服役效能快速評測及壽命預測等方面的研究工作，參譯著作1部，發表論文100餘篇。

目錄

第一章緒論001

1.1腐蝕概念的歷史演化001

1.2腐蝕電池的視覺化003

1.3一個簡單的腐蝕模型005

1.3.1陽極過程007

1.3.2陰極過程007

1.3.3法拉第定律009

1.4日常生活中的腐蝕010

1.4.1道路車輛010

1.4.2混凝土基礎設施012

1.4.3水質和供水系統013

1.5腐蝕成本和IMPACT研究014

1.5.1早期研究014

1.5.2 2002年聯邦高速公路管理局的研究015

1.5.3 2014年美國腐蝕工程師協會的IMPACT研究017

1.6腐蝕工程師的任務017

1.6.1團隊成員018

1.6.2腐蝕工程師教育018

1.6.3腐蝕工程師和管理019

參考文獻019

第二章大氣腐蝕021

2.1引言021

2.2戶外大氣環境021

2.3室內大氣環境024

2.4大氣腐蝕影響因素及其量測026

2.4.1相對濕度、露點、濕潤時間027

2.4.2懸浮微粒028

2.4.3污染物030

2.4.4大氣腐蝕性031

2.5大氣腐蝕試驗033

2.5.1戶外環境暴露試驗033

2.5.2戶外間歇式噴霧試驗035

2.5.3鹽霧箱試驗036

2.5.3.1鹽霧試驗037

2.5.3.2改進的鹽霧試驗038

2.6預防與控制039

2.6.1大氣腐蝕圖039

2.6.2追跡季節性和區域性變數040

2.6.3維修成本優化041

2.6.4資料選擇044

2.6.5除濕046

參考文獻047

第三章水和海水腐蝕049

3.1引言049

3.2腐蝕和水質/可用性049

3.2.1腐蝕影響050

3.2.1.1缺乏足够的腐蝕控制：弗林特危機實例050

3.2.1.2健康法規051

3.2.1.3美學和消費者感知051

3.2.1.4筦道過早損壞及其經濟影響051

3.2.1.5環境問題052

3.2.2腐蝕管理052

3.2.2.1短期腐蝕管理053

3.2.2.2長期腐蝕管理053

3.2.2.3長期腐蝕管理規劃的必要性054

3.2.2.4用水管線管理框架054

3.2.3狀態評估科技055

3.3水的類型056

3.3.1天然水057

3.3.1.1淡水057

3.3.1.2苦咸水060

3.3.2淨化水062

3.3.2.1飲用水062

3.3.2.2蒸餾水或軟化水062

3.3.2.3蒸汽冷凝水062

3.4冷卻水系統063

3.4.1直流式系統063

3.4.2密閉式循環系統064

3.4.3敞開式循環系統064

3.4.4換熱器066

3.5蒸汽發電系統067

3.5.1鍋爐給水補水處理067

3.5.2化石燃料蒸汽發電設備068

3.5.3超臨界蒸汽發電設備068

3.5.4廢熱鍋爐070

3.5.5核沸水反應堆070

3.5.6核壓水反應堆071

3.5.7電力行業腐蝕成本072

3.6水處理075

3.6.1緩蝕劑076

3.6.2阻垢076

3.6.3微生物控制077

3.6.4離子交換樹脂的類型077

3.6.4.1强酸性陽離子樹脂078

3.6.4.2弱酸性陽離子樹脂078

3.6.4.3强鹼性陰離子樹脂078

3.6.4.4弱鹼性陰離子樹脂079

3.7結垢指數079

3.7.1朗格利爾飽和指數079

3.7.1.1朗格利爾飽和指數計算舉例080

3.7.1.2朗格利爾飽和指數的誤用081

3.7.2其他結垢指數082

3.8鉛腐蝕：氯-硫質量比083

3.9海水腐蝕084

3.9.1鹽度085

3.9.2氧086

3.9.3有機質088

3.9.4污染海水088

3.9.5鈣質沉積物089

3.9.5.1計算示例090

3.9.6資料的耐海水腐蝕性092

3.9.6.1碳鋼093

3.9.6.2不銹鋼093

3.9.6.3鎳基合金094

3.9.6.4銅基合金094

3.9.6.5流速影響094

3.9.6.6溫度影響094

參考文獻095

第四章土壤腐蝕097

4.1引言097

4.2土壤分類097

4.3土壤腐蝕性的影響因素098

4.3.1水098

4.3.2土壤類型099

4.3.3含氣量100

4.3.4 pH值100

4.3.5土壤電阻率100

4.3.6結構-土壤間電位差和氧化還原電位100

4.3.7氯化物101

4.3.8硫酸鹽101

4.3.9微生物102

4.4土壤腐蝕性分級102

4.5土壤腐蝕電池104

4.5.1電偶腐蝕105

4.5.2濃度電池106

4.5.3氧濃度電池107

4.5.4溫度電池108

4.5.5雜散電流109

4.5.6應力電池110

4.5.7錶面膜電池111

4.6腐蝕電池的附加影響112

4.6.1氫112

4.6.2電滲113

4.6.3陰極結垢113

4.6.4點蝕113

4.7埋地系統實例114

4.7.1管線114

4.7.2分配系統115

4.7.3集氣系統115

4.7.4工廠筦道系統115

4.7.5油井套管115

4.7.6地下儲罐116

4.7.7鋼樁116

4.7.8傳輸和通信塔116

4.8碳鋼之外的其他資料的腐蝕116

4.8.1鑄鐵116

4.8.2鋁合金116

4.8.3鋅117

4.8.4鉛117

4.8.5不銹鋼117

4.8.6銅及其合金118

4.8.7混凝土118

4.8.8聚合物資料118

參考文獻119

第五章鋼筋混凝土腐蝕120

5.1引言120

5.2鋼筋混凝土的劣化120

5.2.1腐蝕萌生和擴展121

5.2.1.1萌生階段122

5.2.1.2擴展階段123

5.2.2氯離子侵蝕124

5.2.2.1氯離子來源124

5.2.2.2氯離子侵蝕機制和氯離子閾值125

5.2.2.3宏電池的形成125

5.2.3碳化腐蝕126

5.2.4氯離子和碳化腐蝕的協同作用127

5.3補救措施127

5.3.1修復科技128

5.3.2電化學科技129

5.3.2.1外加電流的陰極保護129

5.3.2.2犧牲陽極的陰極保護131

5.3.2.3電化學脫氯132

5.3.2.4再鹼化133

5.3.3新建結構——鋼筋選擇133

5.3.3.1環氧塗層鋼筋133

5.3.3.2不銹鋼鋼筋133

5.3.3.3鍍鋅鋼筋135

5.3.4緩蝕劑135

5.3.5混凝土保護層和拌合料設計135

5.4鋼筋混凝土結構的狀態評估136

5.4.1半電池電勢分佈圖138

5.4.2氯離子含量139

5.4.3岩相檢測139

5.4.4滲透性試驗139

5.5混凝土劣化的其他形式139

5.5.1堿-集料反應140

5.5.2凍融損傷140

5.5.3硫酸鹽侵蝕140

參考文獻140

第六章微生物和生物汙損142

6.1引言142

6.2微生物腐蝕實例142

6.3生物膜内容144

6.4生物膜的形成和生長145

6.5海洋生物汙損147

6.6與生物膜相關問題147

6.6.1摩擦係數147

6.6.2熱交換148

6.7生物腐蝕機制149

6.8微生物分類149

6.8.1真菌151

6.8.2藻類151

6.8.3細菌151

6.8.3.1硫酸鹽還原菌152

6.8.3.2硫/硫化物氧化菌153

6.8.3.3鐵/錳氧化菌153

6.8.3.4產甲烷菌154

6.8.3.5產有機酸菌154

6.8.3.6好氧黏泥菌154

6.9微生物腐蝕監測154

6.9.1取樣155

6.9.2生物學評估155

6.9.2.1直接檢查156

6.9.2.2生長試驗156

6.9.2.3活性試驗157

6.9.2.4標準樣片精細檢查158

6.9.3微生物腐蝕的影響監測159

6.9.3.1沉積物監測儀159

6.9.3.2電化學方法159

6.10生物膜的控制161

6.10.1殺生劑162

6.10.2一個實例：冷卻塔的臭氧處理165

參考文獻166

第七章腐蝕模型和壽命預測168

7.1模型、電腦與腐蝕168

7.2早期模型（歷史記錄）168

7.3自下而上的腐蝕模型171

7.3.1機械模型171

7.3.1.1污染物向表面的傳質171

7.3.1.2海洋懸浮顆粒傳輸172

7.3.1.3液滴下腐蝕172

7.3.1.4風速因數173

7.3.1.5離子締合模型173

7.3.2概率模型179

7.3.2.1常态分配180

7.3.2.2對數常态分配181

7.3.2.3指數分佈181

7.3.2.4泊松分布181

7.3.2.5極值統計181

7.3.2.6核廢物包裝容器的失效183

7.3.2.7腐蝕損傷函數183

7.3.2.8 ISO CORRAG計畫184

7.3.2.9關於資料影響因素的國際合作計畫（ICP資料）185

7.3.2.10伊比利亞-美洲大氣腐蝕圖計畫（MICAT）185

7.3.2.11地形對風速的影響186

7.4自上而下的腐蝕模型186

7.4.1腐蝕管理框架186

7.4.1.1政策和宗旨清晰187

7.4.1.2組織架構和職責187

7.4.1.3計畫、規程和實施188

7.4.1.4效能監測和量測188

7.4.1.5效能評估189

7.4.1.6稽核189

7.4.2風險模型189

7.4.3知識模型191

7.4.3.1專家系統192

7.4.3.2神經網路195

7.4.3.3案例推理198

7.4.4線上培訓或學習199

7.5腐蝕資訊與通信技術201

7.5.1腐蝕術語錶202

7.5.2腐蝕手册和專題報告202

參考文獻202