海洋工程材料叢書--海洋工程材料腐蝕行為與機理 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書可供從事材料科學與工程、海洋工程、機械製造等專業的工程技術人員參考，也是高等工科院校中相關專業師生的教學參考書。
《海洋工程材料叢書》是我國近30位院士，百餘位海洋工程及材料領域的技術專傢、學者共同完成的大型齣版工程項目,共11捲。 本書是其中的一個分冊，是國傢 齣版基金項目、“十三五”國傢重點圖書。
本書的內容以科技部科技基礎條件平颱項目（2005DKA10400）、國傢973計劃項目“海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎研究”（2014CB643300）為基礎，反映瞭作者的原創性工作。

內容簡介

《海洋工程材料腐蝕行為與機理》是國傢齣版基金項目“海洋工程材料叢書”的分冊之一。
本書是編者基於國傢材料環境腐蝕平颱和國傢973計劃項目的研究工作，以我國海洋開發和海防安全為背景，介紹海洋工程材料腐蝕研究進展的一部專著。全書共12章，重點介紹瞭海洋大氣區�蔔山η��渤輩釙��踩�浸區和海泥區的海洋環境腐蝕行為與機理、深海環境腐蝕行為與機理、海洋大氣中高溫環境腐蝕行為與機理、海洋微生物環境腐蝕和生物汙損的行為與機理，以及力學�駁緇�學交互作用下的材料海洋環境應力腐蝕和磨損腐蝕行為與機理等方麵的新研究成果。
本書可供從事材料科學與工程、海洋工程、機械製造等專業的工程技術人員參考，也是高等工科院校中相關專業師生的教學參考書。

作者簡介

李曉剛，男，1963年10月齣生。北京科技大學新材料技術研究院副院長、教授、博導；國傢材料環境腐蝕科技平颱主任；國傢“海洋腐蝕973項目”首席科學傢；中國腐蝕與防護學會副理事長兼秘書長；教育部腐蝕與防護國防科技重點實驗室主任；北京市百名科技領軍人物。政府特殊津貼獲得者。
我國科技條件平颱建設和科學數據共享工程的早期推動者之一；主持瞭科技部基礎條件平颱建設重大項目“國傢材料環境腐蝕野外颱站建設與資源共享”。2007年創辦瞭“中國腐蝕與防護網”，積纍瞭大量材料在我國自然環境下的腐蝕數據，為三峽工程、西氣東輸、海上石油平颱和路橋工程等國傢重大建設工程；為航空、航天、陸軍、海軍等數十傢國防和民用單位提供數據共享與應用服務。2009年6月，獲得“全國野外科技先進個人”稱號，所領導的團隊獲得“全國野外科技先進集體”稱號。2011年獲科技部執行“十一五”國傢重大科技計劃xx團隊奬。2012年成功解決“天宮一號”某關鍵部件的腐蝕問題，為按時發射提供瞭堅實的科學基礎。
目前所領導的研究團隊有教師14名，博士後、博士生和碩士生共計120人。團隊承擔瞭大量的國傢自然科學基金麵上（16項）、重點（3項）和重大基金子課題（3項）；科技部平颱建設項目；軍工基礎研究項目和大量來自廠礦企業的項目，長期在材料自然環境（大氣、海水和土壤）腐蝕數據積纍與機理研究方嚮上堅持係統研究，在國內外發錶研究論文711篇（其中SCI和EI 400多篇）。齣版《x70鋼的腐蝕行為與試驗研究》，《金屬大氣早期腐蝕行為與機理》，《高分子材料老化機理與規律》譯著《斷口學》（科學齣版社）等專著八部。獲2008年度、2007年度部級一等奬各一項，2009年度獲得國傢科技進步二等奬項（“鋼鐵材料及製品大氣腐蝕數據積纍、規律和共享服務”）。獲國傢授權專利60餘項.

目錄

第1章海洋腐蝕環境特徵與分類
1.1海洋腐蝕環境的類型與劃分2
1.1.1海洋的劃分2
1.1.2海洋腐蝕環境的劃分4
1.2海洋腐蝕環境縱嚮分類及其主要影響因素10
1.2.1海洋大氣高溫腐蝕環境及其主要影響因素11
1.2.2海洋飛濺區腐蝕環境及其主要影響因素13
1.2.3海洋潮差區的腐蝕環境及其主要影響因素14
1.2.4海洋全浸區的腐蝕環境及其主要影響因素14
1.2.5海泥區腐蝕環境及其主要影響因素21
1.3海洋腐蝕環境隨時間變化23
1.3.1海水溫度變化23
1.3.2海水鹽度變化25
1.3.3海洋酸化25
1.4海洋腐蝕環境中的海洋生物因素26
1.4.1海洋生物汙損的主要環境影響因素26
1.4.2海洋微生物腐蝕的主要環境因素27
參考文獻29

第2章海洋大氣環境腐蝕行為與機理
2.1海洋大氣環境腐蝕試驗方法31
2.1.1海洋大氣環境腐蝕室外暴露試驗方法31
2.1.2海洋大氣環境腐蝕室內模擬試驗方法33
2.2海洋大氣腐蝕性分級分類34
2.2.1環境因素觀測與我國海洋大氣腐蝕性分級分類34
2.2.2材料暴露試驗與我國海洋大氣腐蝕性分級分類35
2.3碳鋼和耐候鋼的海洋大氣腐蝕行為39
2.3.1碳鋼在青島和西沙海洋大氣環境下的腐蝕行為39
2.3.2碳鋼在西沙模擬溶液中的腐蝕電化學行為43
2.3.3碳鋼在室內模擬汙染海洋大氣環境下的腐蝕行為44
2.4海洋大氣腐蝕機理分析48
參考文獻50

第3章海洋飛濺區環境腐蝕行為與機理
3.1海洋飛濺區環境腐蝕室內試驗方法51
3.1.1穩態薄液膜電化學行為研究52
3.1.2乾濕交替膜研究52
3.1.3不同濕度條件下薄液膜研究52
3.2環境因素對E690鋼海洋飛濺區環境電化學行為的影響53
3.2.1pH值對乾濕交替環境下E690鋼電化學行為的影響53
3.2.2Cl-濃度對乾濕交替環境下E690鋼電化學行為的影響53
3.2.3乾濕交替頻率對乾濕交替環境下E690鋼電化學行為的影響55
3.2.4氧濃度對E690鋼海洋薄液環境腐蝕行為的影響56
3.3環境因素對E690鋼海洋飛濺區環境應力腐蝕行為的影響58
3.3.1海洋乾濕交替環境下的應力腐蝕行為58
3.3.2氧濃度對海洋薄液環境下SCC行為的影響60
3.3.3氫對E690鋼海洋薄液環境下應力腐蝕行為的影響66
3.3.4應變對E690鋼海洋薄液環境SCC行為的影響67
3.4E690鋼在海洋飛濺區環境中的應力腐蝕機理71
3.4.1E690鋼在海洋薄液環境下的應力腐蝕機理分析71
3.4.2薄液環境下應力狀態�駁緇�學過程的交互作用機製71
參考文獻73

第4章海水潮差區和全浸區環境腐蝕行為與機理
4.1海水潮差區和全浸區環境腐蝕試驗方法75
4.1.1自然環境暴露腐蝕試驗75
4.1.2實驗室模擬腐蝕試驗75
4.2碳鋼和低閤金鋼在潮差和全浸環境下的腐蝕規律77
4.2.1碳鋼和低閤金鋼在潮差區的實海腐蝕規律77
4.2.2碳鋼和低閤金鋼在全浸區的實海腐蝕規律78
4.2.3低碳鋼在室內模擬海水溶液中的腐蝕行為85
4.3不銹鋼在潮差和全浸環境下的腐蝕規律92
4.4有色金屬在潮差和全浸環境下的腐蝕規律94
4.5海水潮差區和全浸區環境腐蝕機理分析98
參考文獻101

第5章海泥區環境腐蝕行為與機理
5.1海泥區環境腐蝕試驗方法103
5.1.1海泥區環境室外腐蝕試驗方法104
5.1.2海泥區環境室內腐蝕試驗方法104
5.2研究結果與分析107
5.2.1海洋用鋼在海泥中的均勻腐蝕行為107
5.2.2海泥環境中的電偶腐蝕結果109
5.2.3含活性SRB海泥中的腐蝕行為112
5.2.4海泥環境中的應力腐蝕行為118
5.2.5活性硫酸鹽還原菌對試樣在海泥中氫滲透行為的影響119
5.2.6海泥環境中的陰極保護行為120
5.3海泥環境腐蝕機理分析120
5.4結論122
參考文獻123

第6章海水中微生物腐蝕行為與機理
6.1SRB腐蝕試驗與電化學研究方法125
6.2硫酸鹽還原菌主要代謝産物對Q235碳鋼腐蝕行為的影響125
6.2.1胞外多聚物的組成分析126
6.2.2硫化物和胞外多聚物對Q235碳鋼腐蝕電化學行為的影響127
6.2.3硫化物和胞外多聚物對Q235碳鋼腐蝕形貌與産物的影響129
6.3溶解氧對硫酸鹽還原菌所緻Q235碳鋼腐蝕行為的影響131
6.3.1不同溶解氧濃度下硫酸鹽還原菌生長及環境因素變化規律131
6.3.2溶解氧濃度對SRB所緻Q235碳鋼腐蝕行為的影響132
6.4硫酸鹽還原菌對Q235碳鋼溶解氧還原反應的作用機製136
6.4.1硫酸鹽還原菌菌液對氧還原反應的影響機製136
6.4.2硫酸鹽還原菌典型代謝産物對氧還原反應的影響機製140
6.5硫酸鹽還原菌所緻Q235碳鋼局部腐蝕機製144
參考文獻149

第7章海洋生物汙損行為與防護
7.1海洋生物汙損行為試驗研究方法152
7.1.1海洋汙損生物實海調查與評價方法152
7.1.2材料防汙性能室內評價試驗方法152
7.2主要研究結果與分析153
7.2.1典型汙損生物黏附物質組成與黏附機製153
7.2.2海水環境主要因素對汙損生物附著行為的影響155
7.2.3材料錶麵特性因素對汙損生物附著行為的影響157
7.3生物惰性吸附材料的設計159
7.3.1設計材料特性降低黏附作用力159
7.3.2乾擾生物黏附物的分泌和附著167
7.4結論169
參考文獻169

第8章深海環境腐蝕行為與機理
8.1深海腐蝕試驗方法171
8.1.1深海實海腐蝕投樣試驗171
8.1.2深海環境室內模擬方法172
8.2我國南海深海環境下的腐蝕規律172
8.2.1南海深海環境投樣腐蝕試驗結果172
8.2.2腐蝕宏觀形貌分析175
8.2.3腐蝕微觀形貌分析180
8.2.4腐蝕産物成分分析185
8.3南海深海環境腐蝕機理分析189
8.3.1銅閤金腐蝕機理分析189
8.3.2鋁閤金點蝕機理分析190
8.3.3鎳閤金局部腐蝕機理分析191
8.4深海環境模擬試驗結果與分析191
8.4.1QSn6.5��0.1青銅的腐蝕行為隨模擬海水深度的變化規律191
8.4.2深海環境因素對QSn6.5��0.1青銅腐蝕行為的影響規律193
參考文獻196

第9章海水衝刷腐蝕和空泡腐蝕行為與機理
9.1衝刷腐蝕和空泡腐蝕試驗方法197
9.2海水衝刷腐蝕的行為規律200
9.2.1臨界流速現象及規律200
9.2.2含砂海水泵的塗層防護205
9.2.3船用螺鏇槳的空蝕與防護211
9.3力學和化學交互作用理論與機理217
9.3.1衝刷和腐蝕的交互作用218
9.3.2空蝕和腐蝕的交互作用218
參考文獻219

第10章海水應力腐蝕行為與機理
10.1試驗模擬加速腐蝕試驗方法221
10.2模擬海洋環境下的應力腐蝕研究222
10.2.1A537鋼在模擬海洋環境中的SCC行為222
10.2.2E690鋼在模擬海洋環境中的SCC行為226
10.2.3等靜壓對X70鋼應力腐蝕門檻應力的影響230
10.2.4深海等靜壓下的氫滲透行為231
10.3海洋環境下SCC機理模型233
參考文獻235

第11章海洋磨蝕行為與機理
11.1海洋磨蝕的測試方法236
11.1.1磨蝕性能測試設備236
11.1.2磨蝕性能測試方法237
11.2不同材料的海洋磨蝕行為與機理239
11.2.1碳鋼的海水磨蝕行為及機理239
11.2.2不銹鋼的海水磨蝕行為及機理241
11.2.3銅閤金的海水磨蝕行為及機理250
11.2.4鈦閤金的海水磨蝕行為及機理250
11.3塗/鍍層的海水磨蝕行為及機理255
11.3.1電化學化學共沉積非晶/納米晶鎳鍍層的磨蝕行為及機理255
11.3.2硬鉻塗層的磨蝕行為及機理257
11.3.3等離子噴塗WC增強鎳基復閤塗層的磨蝕行為及機理258
參考文獻263

第12章海洋大氣中高溫環境腐蝕行為與機理
12.1試驗模擬加速腐蝕試驗方法265
12.1.1試驗模擬裝置搭建266
12.1.2試驗方法建立267
12.2海洋大氣中高溫鹽水協同作用下金屬腐蝕行為研究269
12.2.1海洋大氣中溫鹽霧環境下金屬的腐蝕行為269
12.2.2海洋高溫固態鹽水協同作用下金屬的腐蝕行為272
12.3海洋高低溫交替環境下金屬腐蝕行為研究279
12.4理論與機理模型283
12.4.1海洋高溫固態鹽-水蒸氣協同作用下不銹鋼係列材料的化學-電化學交互作用機製283
12.4.2海洋高溫固態鹽-水蒸氣協同作用下的Ti閤金腐蝕機製287
12.4.3海洋高低溫交替環境下的金屬腐蝕機製288
參考文獻289

索引291

前言/序言

海洋是地球生命之母，人類來自於海洋，人類在陸地“頑劣”百萬年之後，又將重迴海洋。重迴的序幕已經拉開，不過這一重迴過程與衝齣海洋的進程有著本質的差彆。的差彆是人類由於陸地“頑劣”百萬年的積纍，是帶著各種高級工具重迴海洋“頑劣”的。這些高級工具都是各類材料構成的，材料在海洋環境中使用，必將發生腐蝕失效。人類在海洋中“頑劣”的代價——材料海洋腐蝕，比在陸地上“頑劣”付齣的代價更高。因此，人們對材料海洋腐蝕機理與規律研究的興趣日益倍增。
由於地球上陸地資源的逐漸枯竭以及人類不斷拓展生存空間的要求，人類進入瞭大規模開發利用海洋的時期。海洋在國傢經濟發展格局和對外開放中的作用更加重要，在維護國傢主權、安全、發展利益中的地位更加突齣，在國傢生態文明建設中的角色更加顯著，在國際政治、經濟、軍事、科技競爭中的戰略地位也明顯上升。國際間的競爭重點也已從陸地轉嚮瞭海洋，海洋具有潛在的巨大經濟利益和戰略性的國防地位，我國作齣瞭建設海洋強國的重大部署。海洋事業的發達程度是一個國傢科技力量和水平的綜閤體現，也是一個國傢經濟發展和國傢地位的標誌。
海洋工程材料特彆是新材料作為拓展海洋空間、開發海洋資源的物質前提，是實現海洋科技創新、海洋可持續發展的基礎和先導。目前，我國海洋用新材料的發展仍然麵臨著諸多問題，比如涉及艦船、海洋平颱、油氣管綫以及離岸建築等方麵使用的高品質鋼鐵材料、鈦閤金、有色金屬、復閤材料等大量依賴進口，很多材料的關鍵應用技術落後，海洋用材料標準不夠完善，這種現狀嚴重製約瞭我國建設海洋強國的步伐。另外，鑒於海洋裝備和海洋工程長期處於嚴酷海洋環境下工作，服役中無法迴避的問題是海洋工程材料的腐蝕損傷、磨蝕失效和生物汙損。海洋工程材料的腐蝕和生物汙損問題每年給國傢造成近萬億元的經濟損失和30%以上海中航行體的能源浪費，已成為嚴重製約重大海洋工程技術和裝備發展的技術瓶頸之一，其腐蝕失效機理與規律的認識問題更是嚴重影響海洋工程和裝備的可靠性和壽命，材料的腐蝕失效機理與防護技術已成為我國海洋工程領域亟待解決的問題。
海洋是一個復雜多變的環境，不同海域、不同季節、離海平麵不同距離的區域，所麵臨的海洋環境就大不相同，加之海洋力學載荷復雜和生物物種的多樣性，使得海洋腐蝕環境極其復雜，其所對應的腐蝕、磨蝕和汙損等環境損傷形式和機理也不可能相同。特彆是高濕熱、深海、大載荷、高流速等嚴酷海洋環境中的腐蝕理論與防護技術的研究基礎相對薄弱，已成為製約我國海洋工程及其裝備製造發展的瓶頸和關鍵基礎問題。海洋環境中材料腐蝕損傷的本質是電化學腐蝕，但目前腐蝕電化學不能滿足高濕熱、低溫高壓、復雜應力或微生物等多重海洋環境因素偶閤作用下的腐蝕研究，缺乏對材料在嚴酷或海洋環境中電極過程、腐蝕動力學以及防護關鍵技術等的基礎研究，我國尚未形成具有自己特色的海洋環境腐蝕學科。
2013～2014年，中國工程院分彆啓動瞭關於中國海洋工程材料的谘詢項目，由周廉、薛群基、翁宇慶三位院士所負責的中國海洋工程材料谘詢項目的主要任務之一，即齣版係列“海洋工程材料叢書”。本書作為“海洋工程材料叢書”的一本分冊，是以我國海洋開發和海防安全為背景，基於國傢材料環境腐蝕平颱和國傢973計劃項目“海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎研究”的數據積纍和研究工作，選擇典型的海洋環境，在海洋空間和時間的域度坐標上，重點介紹瞭海洋大氣區�蔔山η��渤輩釙��踩�浸區和海泥區等區帶的海洋環境腐蝕行為與機理、深海環境腐蝕行為與機理、海洋大氣中高溫環境腐蝕行為與機理、海洋微生物環境腐蝕和生物汙損的行為與機理，以及力學�駁緇�學交互作用下的材料海洋環境應力腐蝕、腐蝕疲勞和磨損腐蝕行為與機理等方麵的新研究成果，力圖為本係列叢書提供腐蝕理論研究的支撐，發展我國特色的海洋環境腐蝕學科。
本書研究工作得到科技部科技基礎條件平颱項目（2005DKA10400）、國傢973計劃項目“海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎研究”（2014CB643300）的資助。
國傢973計劃項目“海洋工程裝備材料腐蝕與防護關鍵技術基礎研究”的全體研究人員參加瞭本書編寫工作。由於受工作和認識的局限，書中存在一些不妥之處在所難免，敬請讀者賜教與指正。

編者
2016年8月

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