海洋船舶常年处于腐蚀性强的海洋环境中，腐蚀及防护问题是船舶设计、建造、服役中必须面临的一大问题。《船舶腐蚀与防护》围绕船舶腐蚀与防护的特点进行编写，全书分3篇：第1篇金属腐蚀的原理，系统阐述了金属电化学腐蚀原理、析氢腐蚀与吸氧腐蚀、金属的钝化、局部腐蚀、金属的高温腐蚀及其防护；第2篇船舶相关环境的腐蚀，阐述了金属在海洋环境中的腐蚀、船舶动力装置的腐蚀；第3篇船舶腐蚀的控制与防护技术，介绍了金属腐蚀控制与防护方法分类、防腐蚀设计、缓蚀剂、阴极保护技术、金属覆盖层保护技术、化学转化膜、船舶涂料与涂装技术。

《船舶腐蚀与防护》可作为高等学校船舶与海洋工程、材料科学与工程、应用化学及相关专业的教材，对船舶设计人员在防腐蚀设计中具有指导作用，同时可供造船厂、修船厂相关技术人员、管理人员学习参考。

在海洋环境中服役的船舶，尤其是舰船，常年处于复杂海洋介质、严苛气候环境中，腐蚀问题突出，对舰船的影响尤为严重。腐蚀问题是船舶设计、建造、服役中必会面临而必须解决的重要问题，腐蚀与防护的基本原理应是从事船舶设计、建造、管理、使用维护、维修等的科研、管理和技术人员应该了解并初步掌握的基本知识，尤其是舰船的技术人员和管理人员更应具有腐蚀与防护的知识。为此，我校开设了船舶腐蚀与防护课程，该课程是我校材料科学与工程专业本科生的一门专业课，也是我校其他专业本科生的一门重要选修课。为适应材料科学与工程、船舶与海洋工程、应用化学等专业本科生的教学需要，编写了本教材。

本书是结合作者从事船舶腐蚀与防护多年的教学、科研经验，参考大量文献资料编写而成的，力求做到与船舶结合紧密，紧跟船舶防腐蚀技术的发展，理论系统、实用性强，同时可兼顾其他相关行业的使用。本书由三大部分组成，第1~5章为第1篇，系统地介绍了金属腐蚀的原理，其中第1~4章介绍常温的电化学腐蚀，内容从腐蚀电池入手，系统介绍了电化学腐蚀热力学、动力学、析氢腐蚀与吸氧腐蚀、金属的钝化和局部腐蚀，第5章介绍金属的高温腐蚀及其防护。第2篇介绍船舶相关环境的腐蚀，内容包括金属在海洋环境中的腐蚀和船舶动力装置的腐蚀。第3篇介绍船舶腐蚀的控制与防护技术，内容包括金属腐蚀的控制方法及其相关技术，其中第9~11章介绍目前防腐蚀常用的表面技术，考虑到表面技术的发展及今后可能的应用，该部分并不局限于目前船舶已应用的技术。每章后编有思考题与习题，供学生巩固所学理论知识，锻炼分析问题和解决问题的能力。

在本书的编写过程中得到了很多同仁和前辈的指导和建议，宋玉苏、刘信提供了宝贵资料，刘信、卜世超等对书稿进行了认真的校对，中国人民解放军海军研究院的方志刚研究员审阅了全书，并提出了宝贵意见，此外，还得到了孔小东、李国明、胡会娥、苏小红等的大力帮助，在此一并对他们表示衷心感谢。

由于编者水平所限，书中疏漏与不足在所难免，敬请读者批评指正。



中国人民解放军海军工程大学胡裕龙

2021年5月

胡裕龙，海军工程大学，副教授，从事船舶腐蚀与防护教学科研近20年，发表相关学术论文30余篇，获军队科技进步二等奖2项。

绪论001

0.1腐蚀的定义和分类001

0.1.1腐蚀的定义001

0.1.2腐蚀的分类001

0.2船舶腐蚀的特点002

0.2.1船舶制造工艺复杂，易产生腐蚀问题002

0.2.2船舶腐蚀介质环境特殊003

0.2.3船舶涂装工艺复杂，易产生腐蚀问题004

0.3船舶腐蚀与防护的重要性004

思考题与习题005



第1篇金属腐蚀的原理/006

第1章金属电化学腐蚀原理006

1.1腐蚀电池006

1.1.1电极系统007

1.1.2腐蚀电池的工作原理008

1.1.3腐蚀电池的类型009

1.1.4电化学腐蚀与化学腐蚀的区别011

1.2电化学腐蚀热力学012

1.2.1电极电位012

1.2.2电化学腐蚀热力学判据016

1.2.3电位-pH图018

1.3电化学腐蚀动力学022

1.3.1腐蚀电池的电极过程023

1.3.2极化现象及原因024

1.3.3单电极的极化方程026

1.3.4电极反应的耦合与腐蚀电位、腐蚀电流030

1.3.5金属腐蚀体系的极化033

1.3.6极化曲线035

1.3.7腐蚀速度的测定方法036

思考题与习题037



第2章析氢腐蚀与吸氧腐蚀040

2.1析氢腐蚀040

2.1.1氢去极化的基本步骤040

2.1.2氢去极化的阴极极化曲线和氢过电位040

2.1.3析氢腐蚀的影响因素041

2.2吸氧腐蚀042

2.2.1氧向金属表面的输送042

2.2.2氧离子化过程043

2.2.3氧去极化的阴极极化曲线043

2.2.4吸氧腐蚀体系043

2.2.5吸氧腐蚀的影响因素044

思考题与习题045



第3章金属的钝化048

3.1概述048

3.1.1钝化现象048

3.1.2钝化的有关概念048

3.1.3研究钝化的意义048

3.2钝化的特性极化曲线049

3.3影响钝态建立的因素049

3.3.1金属自钝化049

3.3.2阳极钝化外加阳极电流050

3.3.3温度050

3.3.4溶液中的溶解氧050

3.3.5其他因素050

3.4钝化理论051

3.4.1成相膜理论051

3.4.2吸附理论051

3.4.3两种理论比较051

3.5钝态的稳定性052

3.5.1再活化倾向和弗莱德（Flade）电位052

3.5.2过钝化052

3.5.3氯离子对钝化膜的破坏053

3.5.4实验电位-pH图054

思考题与习题054



第4章局部腐蚀055

4.1概述055

4.2电偶腐蚀056

4.2.1电偶腐蚀倾向与电偶序057

4.2.2影响电偶腐蚀的因素059

4.2.3电偶腐蚀评价方法及控制060

4.3点蚀061

4.3.1点蚀的特征061

4.3.2点蚀的机理062

4.3.3影响点蚀的因素063

4.3.4点蚀敏感性的评价方法064

4.4缝隙腐蚀065

4.4.1缝隙腐蚀的条件065

4.4.2缝隙腐蚀的机理065

4.4.3影响缝隙腐蚀的因素066

4.4.4缝隙腐蚀的控制067

4.4.5缝隙腐蚀敏感性的评价方法067

4.4.6特殊形式的缝隙腐蚀丝状腐蚀069

4.5应力作用下的腐蚀070

4.5.1应力腐蚀开裂070

4.5.2腐蚀疲劳076

4.5.3磨损腐蚀077

4.6其他类型的局部腐蚀084

4.6.1晶间腐蚀084

4.6.2选择性腐蚀087

4.6.3杂散电流腐蚀089

4.6.4微生物腐蚀089

思考题与习题094



第5章金属的高温腐蚀及其防护097

5.1概述097

5.2高温腐蚀热力学098

5.2.1金属在单一气体中腐蚀的热力学099

5.2.2氧化物固相的稳定性及保护作用101

5.3金属氧化物的结构及性质103

5.3.1氧化物的结构与缺陷103

5.3.2氧化物中的扩散和电导率108

5.4金属氧化过程的动力学109

5.4.1金属氧化的恒温动力学曲线110

5.4.2厚氧化膜的生长Wagner金属氧化理论111

5.4.3氧化膜中的应力与应力松弛113

5.4.4循环氧化114

5.5合金的氧化115

5.5.1反应类型分类116

5.5.2合金的选择氧化118

5.5.3合金的内氧化及外氧化120

5.5.4掺杂对合金氧化的作用121

5.5.5活性元素效应122

5.6高温腐蚀的防护123

5.6.1提高合金的抗氧化性123

5.6.2常见金属和耐热合金的抗氧化性124

5.6.3高温涂层保护127

思考题与习题128



第2篇船舶相关环境的腐蚀/129

第6章金属在海洋环境中的腐蚀129

6.1海水腐蚀129

6.1.1海水的特性129

6.1.2海洋环境分类及腐蚀特点130

6.1.3海水电化学腐蚀过程的特征132

6.1.4影响海水腐蚀的因素132

6.1.5海水腐蚀的防护135

6.2金属在大气中的腐蚀135

6.2.1大气腐蚀的分类135

6.2.2大气腐蚀的机理137

6.2.3影响大气腐蚀的因素138

6.2.4大气腐蚀的防护措施140

6.3船用金属材料在海洋环境中的腐蚀行为140

6.3.1碳素结构钢和低合金结构钢141

6.3.2不锈钢142

6.3.3铜及铜合金145

6.3.4铝及铝合金149

6.3.5钛及钛合金151

思考题与习题152



第7章船舶动力装置的腐蚀153

7.1概述153

7.1.1船舶动力装置的组成153

7.1.2船舶动力装置的腐蚀概况154

7.2高温高压水腐蚀155

7.2.1高温水的腐蚀产物155

7.2.2影响高温水腐蚀的因素156

7.2.3高温高压水中的碱腐蚀158

7.2.4高温高压水中的应力腐蚀断裂160

7.3锅炉的腐蚀162

7.3.1锅炉概述162

7.3.2水侧的腐蚀164

7.3.3烟气侧的腐蚀168

7.4核动力装置的腐蚀172

7.4.1包壳材料锆合金的腐蚀173

7.4.2蒸汽发生器的腐蚀179

思考题与习题185



第3篇船舶腐蚀的控制与防护技术/186

第8章金属腐蚀的控制186

8.1金属腐蚀控制与防护方法分类186

8.2防腐蚀设计187

8.2.1耐蚀材料的选择187

8.2.2防腐蚀结构设计188

8.2.3防腐蚀强度设计191

8.2.4船舶腐蚀控制与防护方法设计192

8.3缓蚀剂193

8.3.1缓蚀剂的分类194

8.3.2缓蚀剂的选用原则196

8.4阴极保护技术197

8.4.1阴极保护的基本原理197

8.4.2阴极保护的参数198

8.4.3阴极保护的应用范围199

8.4.4牺牲阳极阴极保护200

8.4.5外加电流阴极保护202

8.4.6牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法的比较205

8.4.7阴极保护与涂料联合保护205

思考题与习题206



第9章金属覆盖层保护技术207

9.1电镀208

9.1.1概述208

9.1.2电镀工艺208

9.1.3电镀合金209

9.1.4电刷镀210

9.2化学镀211

9.2.1化学镀简介211

9.2.2化学镀镍211

9.3热浸镀212

9.3.1热浸镀锌层的性能213

9.3.2热浸镀锌的工艺213

9.3.3热浸镀锌层的结构214

9.3.4热浸镀Zn-Al合金镀层215

9.4渗镀218

9.4.1渗锌的方法219

9.4.2粉末渗锌层的组织、性能及应用219

9.5热喷涂220

9.5.1热喷涂的原理221

9.5.2涂层的性能223

9.5.3热喷涂技术工艺方法224

9.5.4防腐蚀涂层225

9.5.5热喷涂技术的局限性及其应用229

思考题与习题230



第10章化学转化膜231

10.1铝合金的阳极氧化231

10.1.1阳极氧化技术概述231

10.1.2阳极氧化膜的结构与生成机理233

10.1.3阳极氧化膜的性能235

10.1.4铝合金阳极氧化工艺236

10.1.5着色和封孔处理239

10.2铝合金的微弧氧化241

10.2.1微弧氧化技术概述241

10.2.2微弧氧化工艺过程及原理241

10.2.3铝合金微弧氧化膜的结构243

10.2.4铝合金微弧氧化膜的性能243

10.2.5微弧氧化技术存在的问题245

10.3其他化学转化膜245

10.3.1钢铁的磷化处理245

10.3.2铬酸盐处理246

10.3.3钢铁的化学氧化247

思考题与习题248



第11章船舶涂料与涂装技术249

11.1涂料的作用及组成249

11.1.1涂料的作用249

11.1.2涂料的组成250

11.2船舶涂料的特点及要求254

11.2.1船舶涂料的特点254

11.2.2船舶涂料的分类及其要求254

11.3船舶涂装概述256

11.3.1船舶涂装三要素256

11.3.2船舶涂装的特点256

11.3.3船舶涂装的工艺流程257

11.4防污涂料概述260

11.4.1海生物的种类260

11.4.2海生物附着的防护方法261

11.4.3防污涂料262

思考题与习题264



主要符号表265



参考文献266