第2章材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫

1、第二章第二章 材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫 本章主要內(nèi)容： 材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)基本原理 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 材料的選用 保溫目的 保溫材料介紹 保溫結(jié)構(gòu)與施工 u什么是腐蝕？什么是腐蝕？ 定義：定義：金屬材料金屬材料和周圍環(huán)境發(fā)生和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)化學(xué)或或 電化學(xué)電化學(xué)的作用而破壞的作用而破壞 。 非金屬材非金屬材料料和周圍環(huán)境發(fā)生和周圍環(huán)境發(fā)生相互作用相互作用而破壞而破壞。 u三個(gè)基本要素：三個(gè)基本要素： 腐蝕的對(duì)象腐蝕的對(duì)象 腐蝕的性質(zhì)腐蝕的性質(zhì) 腐蝕的后果腐蝕的后果 u耐蝕性耐蝕性 指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力 u腐蝕性腐蝕性 指環(huán)境介質(zhì)腐

2、蝕材料的強(qiáng)弱程度指環(huán)境介質(zhì)腐蝕材料的強(qiáng)弱程度 u腐蝕過程的本質(zhì)（以金屬為例）腐蝕過程的本質(zhì)（以金屬為例） 金屬金屬 金屬化合物金屬化合物 G0， 自發(fā)過程自發(fā)過程 不可逆過程不可逆過程 2.1 緒論緒論 u 腐蝕的危害腐蝕的危害 造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失 直接損失直接損失 間接損失間接損失 造成金屬資源和能源的浪費(fèi)造成金屬資源和能源的浪費(fèi) 造成設(shè)備的破壞事故造成設(shè)備的破壞事故 阻礙新技術(shù)的發(fā)展阻礙新技術(shù)的發(fā)展 2.1 緒論緒論 舉例 u1975年美國芝加哥一個(gè)大的煉油廠一根年美國芝加哥一個(gè)大的煉油廠一根15cm的的 不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停產(chǎn)不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停

3、產(chǎn)6周，周， 這次腐蝕事故總維修費(fèi)這次腐蝕事故總維修費(fèi)50萬美元，停產(chǎn)成的稅萬美元，停產(chǎn)成的稅 收損失高達(dá)收損失高達(dá)500萬美元。萬美元。 美國：美國：1949年年 55億美元億美元 19601969年年 150200億美元億美元 1975年年 700億美元億美元 1982年年 1269億美元億美元 1995年年 8000億美元億美元 英國：英國：1969年年 13.65億英鎊（億英鎊（27.3億美元）億美元） 腐蝕的分類 按環(huán)境分類：按環(huán)境分類： 大氣腐蝕大氣腐蝕 土壤腐蝕土壤腐蝕 海水腐蝕海水腐蝕 高溫氣體腐蝕高溫氣體腐蝕 化工介質(zhì)腐蝕化工介質(zhì)腐蝕 按形態(tài)分類：按形態(tài)分類： 全面腐蝕全面腐

4、蝕 局部腐蝕局部腐蝕 按相互作用的性質(zhì)：按相互作用的性質(zhì)： 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 物理腐蝕物理腐蝕 設(shè)備材料腐蝕圖片 設(shè)備材料腐蝕圖片 1、 金屬的化學(xué)腐蝕金屬的化學(xué)腐蝕 指金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，生成金屬化合物并使材指金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，生成金屬化合物并使材 料性能退化的現(xiàn)象。料性能退化的現(xiàn)象。 （1）金屬氧化及其氧化膜）金屬氧化及其氧化膜 金屬氧化膜要對(duì)金屬起到良好的保護(hù)作用，還必須滿足以金屬氧化膜要對(duì)金屬起到良好的保護(hù)作用，還必須滿足以 下條件：下條件： 生成的金屬膜必須生成的金屬膜必須致密、完整致密、完整，能把金屬表面全部遮蓋住。，能把金屬表面全部遮蓋住。

5、 金屬氧化物金屬氧化物本身是穩(wěn)定、難熔和不揮發(fā)的，不易與介質(zhì)作用本身是穩(wěn)定、難熔和不揮發(fā)的，不易與介質(zhì)作用而被破而被破 壞。壞。 氧化膜氧化膜與基體結(jié)合良好與基體結(jié)合良好，有相近的熱脹系數(shù)有相近的熱脹系數(shù)，不會(huì)自行或受外界作，不會(huì)自行或受外界作 用而剝離脫落。用而剝離脫落。 氧化膜有氧化膜有足夠的強(qiáng)度、塑性足夠的強(qiáng)度、塑性，足以經(jīng)受一定的應(yīng)力、應(yīng)變的作用。，足以經(jīng)受一定的應(yīng)力、應(yīng)變的作用。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 （2）鋼鐵的氣體腐蝕）鋼鐵的氣體腐蝕 高溫氧化高溫氧化 200300表面出現(xiàn)相對(duì)致密的氧化膜表面出現(xiàn)相對(duì)致密的氧化膜; 570以下以下Fe3O4和和Fe2O3；

6、溫度超過溫度超過570時(shí)，在氧化膜內(nèi)層生成時(shí)，在氧化膜內(nèi)層生成FeO； 溫度高于溫度高于800，表面上就開始形成多孔、疏松的，表面上就開始形成多孔、疏松的“氧氧 化皮化皮”。 脫碳脫碳 與氧化皮層相連的內(nèi)層滲碳體與氧化皮層相連的內(nèi)層滲碳體Fe3C與介質(zhì)中的氧、氫、與介質(zhì)中的氧、氫、 二氧化碳、水等作用，生成的氣體降低了膜的保護(hù)作用。二氧化碳、水等作用，生成的氣體降低了膜的保護(hù)作用。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 氫蝕氫蝕: 溫度超過200300，壓力高于30.4MPa時(shí)，氫將對(duì) 鋼產(chǎn)生顯著作用，使鋼劇烈脆化，造成氫蝕。 在第一階段是可逆氫脆在第一階段是可逆氫脆，在一定條件下韌性又

7、可以部分或 全部恢復(fù)。 第二階段是氫蝕階段第二階段是氫蝕階段。在該階段，侵入并擴(kuò)散到鋼中的氫 與不穩(wěn)定化合物發(fā)生反應(yīng)。 防止：降低含碳量、加合金元素。 鑄鐵的腫脹鑄鐵的腫脹 一種晶間氣體腐蝕。氧化物的生成使鑄鐵體積變大，產(chǎn)生 腫脹，其強(qiáng)度大大降低。 防止：見適量硅（5%10%） 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 （3）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法 合金化合金化 Cr、Al、Si等首先與氧結(jié)合形成極穩(wěn)定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，與金 屬基體結(jié)合，形成有效的保護(hù)層。 改善介質(zhì)改善介質(zhì) 通過設(shè)法改善介質(zhì)成分，可以減輕乃至消除某些特定環(huán)境條件下的 腐蝕危害。 應(yīng)用

8、保護(hù)性覆蓋層應(yīng)用保護(hù)性覆蓋層 利用金屬或非金屬涂層將金屬和氣體介質(zhì)隔離開來抗氧化合金 元素的表面合金化。 耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層 采用熱噴涂或等離子噴涂的方法將耐熱氧化物噴涂在金屬表面形成 耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層，達(dá)到抗高溫氧化的目的。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 2、金屬的電化學(xué)腐蝕、金屬的電化學(xué)腐蝕 金屬在電解質(zhì)介質(zhì)中所發(fā)生的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕。 （1）金屬的電化學(xué)腐蝕）金屬的電化學(xué)腐蝕 金屬的電化學(xué)腐蝕原理在本質(zhì)上與熟知的銅鋅原 電池是一樣的，這種引起金屬腐蝕的短路原電池，叫做 腐蝕原電池腐蝕原電池。 金屬表面的電極電位不同時(shí)，在電解質(zhì)溶液中就形成

9、 了腐蝕原電池。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 （2）腐蝕原理：腐蝕電池）腐蝕原理：腐蝕電池 什么是原電池什么是原電池 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蝕電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對(duì)外腐蝕電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對(duì)外 界作功的短路原電池。界作功的短路原電池。 腐蝕電池的特點(diǎn)：腐蝕電池的特點(diǎn)： u 腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成 金屬材料的破壞。金屬材料的破壞。 u 腐蝕電池的陰、陽極短路（即短路的原電池），電腐蝕電池的陰、陽極短路（即短路的原電池），電 池產(chǎn)生的電流全部消耗在內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔?/p>

10、不對(duì)外池產(chǎn)生的電流全部消耗在內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，不?duì)外 做功。做功。 u 腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行 。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 （3）腐蝕電池的工作環(huán)節(jié) 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)1：陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng) 通式：通式：MeMnn+ne 產(chǎn)物有兩種：產(chǎn)物有兩種： 可溶性離子，如可溶性離子，如Fe-2eFe2+ 不溶性固體不溶性固體,如如2Fe+3H2OFe2O3+6H+6e 環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)2：陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng) 通式：通式：D+meD.me 常見的去極化劑（氧化劑）是 H+和 O2 2H+2eH2 析氫腐蝕或氫去極化腐蝕 O2+2H2O+4e

11、4OH-（中性或堿性溶液中） 電流回路電流回路 金屬部分：電子由陽極流向陰極金屬部分：電子由陽極流向陰極 溶液部分：正離子由陽極向陰極遷移溶液部分：正離子由陽極向陰極遷移 以上三個(gè)環(huán)節(jié)既相互獨(dú)立，又彼此制約，其中任何一個(gè)受到以上三個(gè)環(huán)節(jié)既相互獨(dú)立，又彼此制約，其中任何一個(gè)受到 抑制，都會(huì)使腐蝕電池工作強(qiáng)度減少。抑制，都會(huì)使腐蝕電池工作強(qiáng)度減少。 HCl溶液 ZnCu A K ZnCu HCl溶液 CuCuCu Zn (a)Zn塊和塊和Cu塊通塊通 （b)Zn塊和塊和Cu塊直塊直 （c)Cu作為雜質(zhì)分作為雜質(zhì)分 過導(dǎo)線聯(lián)接過導(dǎo)線聯(lián)接 接接觸（接接觸（短路短路） 布在布在Zn表面表面 陽極陽極Zn

12、: Zn Zn2+2e （氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 陰極陰極Cu: 2H+2e H2 （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 腐蝕電池的構(gòu)成腐蝕電池的構(gòu)成 （4）形成腐蝕電池的原因 金屬方面金屬方面 環(huán)境方面環(huán)境方面 u成分不均勻成分不均勻 金屬離子濃度差異金屬離子濃度差異 u組織結(jié)構(gòu)不均勻組織結(jié)構(gòu)不均勻 氧含量的差異氧含量的差異 u表面狀態(tài)不均勻表面狀態(tài)不均勻 溫度差異溫度差異 u應(yīng)力和形變不均勻應(yīng)力和形變不均勻 u熱處理差異熱處理差異 腐蝕電池形成原因舉例 (a)不同金屬組合不同金屬組合 (b)金屬中含雜項(xiàng)金屬中含雜項(xiàng) 表面狀態(tài)不同表面狀態(tài)不同 （d）應(yīng)力及形變差異）應(yīng)力及形變差異 （e）氧濃度差異）氧濃

13、度差異 （f）金屬離子濃度差）金屬離子濃度差 異異 滲碳體滲碳體 鋁鋁 鋼鋼 鐵鐵 新管道新管道新管道新管道 應(yīng)力集中應(yīng)力集中 砂土砂土 粘土粘土 銅銅 銅銅 表面狀態(tài)不同縫內(nèi)表面狀態(tài)不同縫內(nèi)Cu2+濃度濃度 比縫外高比縫外高 ZnCu e NaCl溶液溶液 Zn2+ OH- Zn(OH)2 直立電極直立電極 NaCl溶液溶液 ZnCu 電偶電池電偶電池 e 水平電極水平電極 Zn2+OH-Zn(OH)2 。 u 初生產(chǎn)物：陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的生成物。初生產(chǎn)物：陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的生成物。 u 次生產(chǎn)物：初生產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)的產(chǎn)物。次生產(chǎn)物：初生產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)的產(chǎn)物。 u 初生產(chǎn)物和次生產(chǎn)物都有可溶

14、和不可溶性產(chǎn)物。初生產(chǎn)物和次生產(chǎn)物都有可溶和不可溶性產(chǎn)物。 u 只有不溶性產(chǎn)物才能產(chǎn)生保護(hù)金屬的作用。只有不溶性產(chǎn)物才能產(chǎn)生保護(hù)金屬的作用。 （6）腐蝕電池的極化 極化現(xiàn)象 u 原電池的極化 歐姆定律： u 極化現(xiàn)象：電流通過電極時(shí)，電極電勢(shì)偏 離可逆電極電勢(shì)的現(xiàn)象稱為電極的極化。 R EE R I 陽陰 氫去極化腐蝕：以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕：以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕稱為 氫去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱析氫腐蝕。顯然，只有當(dāng)金屬的電極電氫去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱析氫腐蝕。顯然，只有當(dāng)金屬的電極電 位較氫電極的平衡電位為負(fù)時(shí)，才有可能發(fā)生析氫腐蝕。位較氫電極的平衡電位為負(fù)時(shí)，才有可

15、能發(fā)生析氫腐蝕。 氫去極化過程包括以下幾個(gè)步驟：氫去極化過程包括以下幾個(gè)步驟： a. 水化氫離子脫水水化氫離子脫水 H nH2OH nH2O b. 形成吸附氫原子形成吸附氫原子 H M(e)MH （電化學(xué)步驟）（電化學(xué)步驟） c. 吸附氫原子脫附吸附氫原子脫附 MHMHH22M （脫附步驟）（脫附步驟） d. 氫分子形成氣泡，從表面逸出。氫分子形成氣泡，從表面逸出。 遲緩放電理論遲緩放電理論認(rèn)為控制反應(yīng)速度的步驟是放電，而認(rèn)為控制反應(yīng)速度的步驟是放電，而復(fù)合復(fù)合 理論理論認(rèn)為，放電速度很快，控制反應(yīng)的速度地復(fù)合成氫分子認(rèn)為，放電速度很快，控制反應(yīng)的速度地復(fù)合成氫分子 的這一步。的這一步。 （7

16、）氫去極化和氧去極化腐蝕 影響氫去極化腐蝕的主要因素影響氫去極化腐蝕的主要因素 注：實(shí)際的電極反應(yīng)在進(jìn)行的時(shí)候，會(huì)發(fā)生陰極電位比注：實(shí)際的電極反應(yīng)在進(jìn)行的時(shí)候，會(huì)發(fā)生陰極電位比 理論值低，陽極電位比理論值高的情況，這就叫做過電位。理論值低，陽極電位比理論值高的情況，這就叫做過電位。 金屬材料的性狀金屬材料的性狀 pH值值 陰極區(qū)的面積陰極區(qū)的面積 溫度溫度 （7）氫去極化和氧去極化腐蝕 氧去極化腐蝕氧去極化腐蝕: 氧去極化過程有以下幾個(gè)步驟組成：氧去極化過程有以下幾個(gè)步驟組成： a. 氧通過氣氧通過氣/液界面?zhèn)髻|(zhì)，由空氣進(jìn)入溶液；液界面?zhèn)髻|(zhì)，由空氣進(jìn)入溶液； b. 溶解氧通過對(duì)流擴(kuò)散均布在溶液

17、中；溶解氧通過對(duì)流擴(kuò)散均布在溶液中； c. 氧以擴(kuò)散方式通過電極表面的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的表面；氧以擴(kuò)散方式通過電極表面的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的表面； d. 氧在金屬表面進(jìn)行還原反應(yīng)氧在金屬表面進(jìn)行還原反應(yīng)。 Fe2e =Fe2 O24e 2H2O=4OH O3HOFe 2Fe(OH) 2323 3222 4Fe(OH) O2HO4Fe(OH) 2 -2 Fe(OH) 2OHFe （7）氫去極化和氧去極化腐蝕 影響氧去極化腐蝕的主要因素影響氧去極化腐蝕的主要因素： 陽極材料電極電位陽極材料電極電位 溶解氧濃度溶解氧濃度 溶液流速溶液流速 鹽濃度鹽濃度 溫度溫度 （7）氫去極化和氧去極化腐蝕 鈍化就是

18、金屬與介質(zhì)作用后，失去其化學(xué)活性，變得更鈍化就是金屬與介質(zhì)作用后，失去其化學(xué)活性，變得更 為穩(wěn)定的現(xiàn)象。為穩(wěn)定的現(xiàn)象。 成相膜理論成相膜理論 當(dāng)金屬溶解時(shí)，可在金屬表面生成一層致密的、覆蓋性良當(dāng)金屬溶解時(shí)，可在金屬表面生成一層致密的、覆蓋性良 好的固體產(chǎn)物，把金屬和溶液機(jī)械地隔離開來，從而使金屬好的固體產(chǎn)物，把金屬和溶液機(jī)械地隔離開來，從而使金屬 的溶解速度大大降低，使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。的溶解速度大大降低，使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。 吸附理論吸附理論吸附理論吸附理論 引起金屬鈍化并不一定要形成固相膜，而只要在金屬表引起金屬鈍化并不一定要形成固相膜，而只要在金屬表 面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附層。吸附

19、層改變了面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附層。吸附層改變了 金屬金屬/溶液表面的結(jié)構(gòu)，使金屬反應(yīng)的活化能顯著升高，故金溶液表面的結(jié)構(gòu)，使金屬反應(yīng)的活化能顯著升高，故金 屬同腐蝕介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度將顯著減小。屬同腐蝕介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度將顯著減小。 （8）鈍化 M n+ O2- M H2O 2OH- 去陰極去陰極 金屬金屬 氧化膜氧化膜 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 M n+ O2- M H2O 2OH- 去陰極去陰極 金屬金屬 氧化膜氧化膜 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 表面氧化膜生長機(jī)理表面氧化膜生長機(jī)理 （a）陰離子遷移為主）陰離子遷移為主 （b）金屬離子遷移為主）金屬離子遷移為主 3、金屬腐蝕破壞的形態(tài)

20、、金屬腐蝕破壞的形態(tài) （1）全面腐蝕）全面腐蝕 腐蝕分布在整個(gè)金屬表面，結(jié)果使金屬構(gòu)件截面尺寸減腐蝕分布在整個(gè)金屬表面，結(jié)果使金屬構(gòu)件截面尺寸減 小，直至完全破壞。小，直至完全破壞。 （2）局部腐蝕）局部腐蝕 腐蝕集中在金屬表面局部地區(qū)，而其他大部分表面幾乎腐蝕集中在金屬表面局部地區(qū)，而其他大部分表面幾乎 不腐蝕，稱為局部腐蝕。不腐蝕，稱為局部腐蝕。 選擇腐蝕 晶間腐蝕 縫隙腐蝕 小孔腐蝕 電偶腐蝕 局部腐蝕 全面腐蝕 按形態(tài)分類 兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸，由于腐蝕電位不相等，因，由于腐蝕電位不相等，因 而它們之間便有電偶電流流動(dòng)，使電位較低的金屬溶解速度而它們之間便有

21、電偶電流流動(dòng)，使電位較低的金屬溶解速度 增加，造成接觸處的局部腐蝕；增加，造成接觸處的局部腐蝕； 電偶腐蝕電偶腐蝕 防護(hù)：防護(hù)： u正確選材正確選材： 設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免異種合金互相接觸。設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免異種合金互相接觸。 難以避免接觸時(shí)，應(yīng)盡可能選取電偶序中相距較近的合金，難以避免接觸時(shí)，應(yīng)盡可能選取電偶序中相距較近的合金， 或者對(duì)相異合金施以相同的鍍層?；蛘邔?duì)相異合金施以相同的鍍層。 采用絕緣性的表面保護(hù)層以及絕緣材料墊圈等都是防止電偶采用絕緣性的表面保護(hù)層以及絕緣材料墊圈等都是防止電偶 腐蝕的有效方法。腐蝕的有效方法。 u消除面積效應(yīng)消除面積效應(yīng)：“大陰極、小陽極大陰極、小陽極”的

22、電偶的電偶，將使陰極電流，將使陰極電流 密度劇增，造成嚴(yán)重腐蝕密度劇增，造成嚴(yán)重腐蝕 u添加適當(dāng)?shù)木徫g劑添加適當(dāng)?shù)木徫g劑，也可以有效地控制電偶腐蝕。，也可以有效地控制電偶腐蝕。 電偶腐蝕電偶腐蝕 在金屬表面局部地區(qū)出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔在金屬表面局部地區(qū)出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔 ，而其余地區(qū)不被腐蝕或者只有很輕微的腐蝕，這種，而其余地區(qū)不被腐蝕或者只有很輕微的腐蝕，這種 腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕，簡(jiǎn)稱腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕，簡(jiǎn)稱孔蝕或點(diǎn)蝕孔蝕或點(diǎn)蝕(下圖）。下圖）。 孔蝕的影響因素及其控制主要包括以下幾方面的孔蝕的影響因素及其控制主要包括以下幾方面的 內(nèi)容：內(nèi)容： 合金的成分和組織合金的成分和組織

23、 介質(zhì)的組成和狀況介質(zhì)的組成和狀況 緩蝕劑緩蝕劑 陰極保護(hù)陰極保護(hù) 小孔腐蝕小孔腐蝕 Fe2+ 間或有C結(jié)晶 含的酸性 氯化物溶液 （） 多孔銹層 中性充氣氯化鈉溶液 因杵氫偶而將銹層沖破 起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機(jī)理示意圖 根據(jù) 金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特 別小的縫隙別小的縫隙(一般在一般在0.0250.1mm之間之間)，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀 態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕，這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕，這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕的機(jī)理與孔蝕很相似，

24、其區(qū)別主要在于腐蝕的初始段?？p隙腐蝕的機(jī)理與孔蝕很相似，其區(qū)別主要在于腐蝕的初始段。 在腐蝕形態(tài)上，孔蝕的蝕孔窄而深，而縫隙腐蝕的蝕坑則相對(duì)地在腐蝕形態(tài)上，孔蝕的蝕孔窄而深，而縫隙腐蝕的蝕坑則相對(duì)地 廣而淺?？p隙腐蝕的影響因素與孔蝕的相似。廣而淺?？p隙腐蝕的影響因素與孔蝕的相似。 u防護(hù)防護(hù) 控制縫隙腐蝕除可以采取防止孔蝕的相似措施外，設(shè)計(jì)中還控制縫隙腐蝕除可以采取防止孔蝕的相似措施外，設(shè)計(jì)中還 應(yīng)盡量注意結(jié)構(gòu)的合理性，盡可能避免形成縫隙和積液的死應(yīng)盡量注意結(jié)構(gòu)的合理性，盡可能避免形成縫隙和積液的死 角。角。 對(duì)不可避免的縫隙，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。對(duì)不可避免的縫隙，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 盡

25、量控制介質(zhì)中溶解氧濃度，使溶氧濃度低于盡量控制介質(zhì)中溶解氧濃度，使溶氧濃度低于510 6，這 ，這 樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池。樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池。 縫隙腐蝕縫隙腐蝕 腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界區(qū)域發(fā)展，而腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界區(qū)域發(fā)展，而 晶粒本體的腐蝕很輕微，稱為晶間腐蝕（晶粒本體的腐蝕很輕微，稱為晶間腐蝕（下圖下圖）。）。 晶間腐蝕的控制應(yīng)著眼于材料本身的成分和組織晶間腐蝕的控制應(yīng)著眼于材料本身的成分和組織。 以奧氏體不銹鋼敏化型晶間腐蝕為例：以奧氏體不銹鋼敏化型晶間腐蝕為例： 降低鋼的含碳量降低鋼的含碳量 穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理 重新固溶處理重新固溶處理 選擇性腐

26、蝕選擇性腐蝕 多元合金在電解質(zhì)溶液中由于組元之間化學(xué)性質(zhì)多元合金在電解質(zhì)溶液中由于組元之間化學(xué)性質(zhì) 的不均勻，構(gòu)成腐蝕電池。的不均勻，構(gòu)成腐蝕電池。 晶間腐蝕晶間腐蝕 晶間腐蝕晶間腐蝕 應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)力腐蝕開裂 材料在材料在靜應(yīng)力靜應(yīng)力和和腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性開裂破共同作用下發(fā)生的脆性開裂破 壞現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕。壞現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開裂，簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕。 三個(gè)三個(gè)必要條件：必要條件： 敏感的合金敏感的合金 特定的介質(zhì)特定的介質(zhì) 一定的靜應(yīng)力一定的靜應(yīng)力 應(yīng)力腐蝕體系應(yīng)力腐蝕體系 對(duì)于一定的材料，其應(yīng)力腐蝕只在特定的介質(zhì)中發(fā)生。這對(duì)于一定的材料，其應(yīng)力腐蝕只在特定的

27、介質(zhì)中發(fā)生。這 種材料與敏感介質(zhì)的組合關(guān)系，稱為種材料與敏感介質(zhì)的組合關(guān)系，稱為應(yīng)力腐蝕體系應(yīng)力腐蝕體系。 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐蝕 應(yīng)力腐蝕開裂控制措施：應(yīng)力腐蝕開裂控制措施： 正確選材正確選材: 根據(jù)介質(zhì)情況正確選材，避免構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系，或者減輕材根據(jù)介質(zhì)情況正確選材，避免構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系，或者減輕材 料對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性。料對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性。 合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝 ： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中效應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中效應(yīng) 采取表面強(qiáng)化方法采取表面強(qiáng)化方法 改善環(huán)境介質(zhì)：改善環(huán)境介質(zhì)： 設(shè)法消除或減少介質(zhì)中促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的有害物質(zhì)；設(shè)法消除或減少介

28、質(zhì)中促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的有害物質(zhì)； 向介質(zhì)中加入適當(dāng)?shù)木徫g劑。向介質(zhì)中加入適當(dāng)?shù)木徫g劑。 電化學(xué)保護(hù)：電化學(xué)保護(hù)： 外加電流極化，使金屬的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感區(qū)。但對(duì)氫脆敏外加電流極化，使金屬的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感區(qū)。但對(duì)氫脆敏 感的材料則不能采取陰極保護(hù)。感的材料則不能采取陰極保護(hù)。 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐蝕 腐蝕疲勞腐蝕疲勞: 腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力協(xié)同作用所引起的材料破腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力協(xié)同作用所引起的材料破 壞的現(xiàn)象，稱為腐蝕疲勞。壞的現(xiàn)象，稱為腐蝕疲勞。 同應(yīng)力腐蝕和機(jī)械疲勞相比，腐蝕疲勞的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：同應(yīng)力腐蝕和機(jī)械疲勞相比，腐蝕疲勞的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在： a. 腐蝕疲勞沒有真實(shí)的疲

29、勞極限。腐蝕疲勞沒有真實(shí)的疲勞極限。 b. 腐蝕疲勞在任何腐蝕介質(zhì)中都可能發(fā)生，但必須交變應(yīng)力和腐蝕腐蝕疲勞在任何腐蝕介質(zhì)中都可能發(fā)生，但必須交變應(yīng)力和腐蝕 介質(zhì)同時(shí)作用條件下，才能產(chǎn)生腐蝕疲勞。介質(zhì)同時(shí)作用條件下，才能產(chǎn)生腐蝕疲勞。 c. 腐蝕疲勞性能與載荷頻率、應(yīng)力以及載荷波形有密切關(guān)系。腐蝕疲勞性能與載荷頻率、應(yīng)力以及載荷波形有密切關(guān)系。 d. 腐蝕疲勞裂紋往往是多源的；與應(yīng)力腐蝕相比，腐蝕疲勞裂紋的腐蝕疲勞裂紋往往是多源的；與應(yīng)力腐蝕相比，腐蝕疲勞裂紋的 擴(kuò)展很少有分叉的情況。擴(kuò)展很少有分叉的情況。 腐蝕疲勞的控制主要采取以下幾方面的措施。腐蝕疲勞的控制主要采取以下幾方面的措施。 正確

30、選材：正確選材： 合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免應(yīng)力集中 改善介質(zhì)條件改善介質(zhì)條件 電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐蝕 磨損腐蝕磨損腐蝕：流體介質(zhì)與金屬之間流體介質(zhì)與金屬之間或或金屬零件間金屬零件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引 起金屬局部區(qū)域加速腐蝕破壞的現(xiàn)象稱為磨損腐蝕，簡(jiǎn)稱磨蝕。起金屬局部區(qū)域加速腐蝕破壞的現(xiàn)象稱為磨損腐蝕，簡(jiǎn)稱磨蝕。 A)湍流腐蝕湍流腐蝕： 湍流湍流加速了陰極去極化劑的供應(yīng)量加速了陰極去極化劑的供應(yīng)量 湍流湍流增加了流體對(duì)金屬表面的切應(yīng)力增加了流體對(duì)金屬表面的切應(yīng)力 若流體中含有固體顆粒，則金屬表面的

31、磨損腐蝕將更加嚴(yán)重。若流體中含有固體顆粒，則金屬表面的磨損腐蝕將更加嚴(yán)重。（下圖）（下圖） 湍流腐蝕的控制湍流腐蝕的控制 采取合理選材采取合理選材 改善設(shè)計(jì)改善設(shè)計(jì) 降低流速降低流速 去除介質(zhì)中的有害成分去除介質(zhì)中的有害成分 覆蓋防護(hù)層覆蓋防護(hù)層 電化學(xué)保護(hù)等電化學(xué)保護(hù)等 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐蝕 （a）（b） （c） （d） 湍流造成磨損腐蝕坑的機(jī)理湍流造成磨損腐蝕坑的機(jī)理 根據(jù)C。LOSS等，轉(zhuǎn)引自Conosion ProcessesP177 B)空泡腐蝕空泡腐蝕 ：流體與金屬構(gòu)件流體與金屬構(gòu)件作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在金屬作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在金屬 表面局部區(qū)域產(chǎn)生湍流，且伴隨有表面局部區(qū)域

32、產(chǎn)生湍流，且伴隨有氣泡在金屬表面生成和破氣泡在金屬表面生成和破 滅滅，使金屬呈現(xiàn)與孔蝕類似的破壞特征，這種腐蝕稱為孔泡，使金屬呈現(xiàn)與孔蝕類似的破壞特征，這種腐蝕稱為孔泡 腐蝕，也稱腐蝕，也稱氣蝕氣蝕。 （見下圖）（見下圖） 控制方法控制方法 合理選材；合理選材； 在構(gòu)件上涂加保護(hù)層；在構(gòu)件上涂加保護(hù)層； 減弱或吸收氣泡破裂時(shí)的高壓沖擊波；減弱或吸收氣泡破裂時(shí)的高壓沖擊波； 提高構(gòu)件表面的光潔度；提高構(gòu)件表面的光潔度； 在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)水力學(xué)原理，盡可能避免造成壓力在構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)水力學(xué)原理，盡可能避免造成壓力 突變區(qū)，防止氣泡的生成。突變區(qū)，防止氣泡的生成。 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐

33、蝕 （1）形成氣泡）形成氣泡 （2）氣泡破滅，膜破壞）氣泡破滅，膜破壞 （3）重新成膜）重新成膜 （4）形成新氣泡）形成新氣泡 （5）氣泡破滅，膜毀壞）氣泡破滅，膜毀壞 （6）重新成膜）重新成膜 空泡腐蝕各步驟示意圖空泡腐蝕各步驟示意圖 （根據(jù) Henlee） C)摩振腐蝕：摩振腐蝕：摩振腐蝕是指在加有荷載的互相緊密接觸摩振腐蝕是指在加有荷載的互相緊密接觸 的的兩構(gòu)件表面之間兩構(gòu)件表面之間，由于微小振動(dòng)和滑動(dòng)，使接觸面出現(xiàn)麻，由于微小振動(dòng)和滑動(dòng)，使接觸面出現(xiàn)麻 點(diǎn)或溝紋，并在其周圍存在著損傷微粒（腐蝕產(chǎn)物）的腐蝕點(diǎn)或溝紋，并在其周圍存在著損傷微粒（腐蝕產(chǎn)物）的腐蝕 破壞現(xiàn)象。摩振腐蝕也叫微動(dòng)腐

34、蝕、磨損氧化破壞現(xiàn)象。摩振腐蝕也叫微動(dòng)腐蝕、磨損氧化。（見下圖）。（見下圖） 摩振腐蝕的機(jī)理主要有磨損摩振腐蝕的機(jī)理主要有磨損-氧化和氧化氧化和氧化-磨損兩種理論。磨損兩種理論。 減少或抑制摩振腐蝕的措施減少或抑制摩振腐蝕的措施： 阻止接觸面的相對(duì)微動(dòng)阻止接觸面的相對(duì)微動(dòng) 使用潤滑劑使用潤滑劑 表面電鍍表面電鍍 提高接觸金屬的硬度提高接觸金屬的硬度 應(yīng)力作用下的腐蝕應(yīng)力作用下的腐蝕 冷焊冷焊 前前 氧化顆粒氧化顆粒 接觸點(diǎn)接觸點(diǎn) 磨損磨損 氧化理論氧化理論 氧化物層氧化物層 暴露的暴露的 金屬金屬 氧化物顆氧化物顆 粒粒 摩振腐蝕理論示意圖 由于介質(zhì)中存在著某些微生物而使金屬的腐蝕過程加速由于

35、介質(zhì)中存在著某些微生物而使金屬的腐蝕過程加速 的現(xiàn)象，稱之為微生物腐蝕，也簡(jiǎn)稱為細(xì)菌腐蝕。的現(xiàn)象，稱之為微生物腐蝕，也簡(jiǎn)稱為細(xì)菌腐蝕。 注意：注意：并非微生物本身對(duì)金屬的腐蝕，而是它們生命活動(dòng)的并非微生物本身對(duì)金屬的腐蝕，而是它們生命活動(dòng)的 結(jié)果直接或間接地對(duì)金屬腐蝕過程產(chǎn)生影響。結(jié)果直接或間接地對(duì)金屬腐蝕過程產(chǎn)生影響。 1）微生物對(duì)金屬腐蝕過程影響的主要體現(xiàn)：）微生物對(duì)金屬腐蝕過程影響的主要體現(xiàn)： 代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用。如硫酸、有機(jī)酸和硫化物。代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用。如硫酸、有機(jī)酸和硫化物。 改變環(huán)境介質(zhì)條件。如：改變環(huán)境介質(zhì)條件。如：pH值、溶解氧等。值、溶解氧等。 影響電極極化過程。影響電

36、極極化過程。 破壞非金屬保護(hù)覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。破壞非金屬保護(hù)覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。 微生物腐蝕微生物腐蝕 2）常見的細(xì)菌腐蝕：）常見的細(xì)菌腐蝕： 厭氧性細(xì)菌腐蝕厭氧性細(xì)菌腐蝕:影響地下鋼鐵設(shè)備、構(gòu)件腐蝕性最為影響地下鋼鐵設(shè)備、構(gòu)件腐蝕性最為 重要的厭氧菌是硫酸鹽還原菌（重要的厭氧菌是硫酸鹽還原菌（SRB）。）。 好氧性細(xì)菌的腐蝕好氧性細(xì)菌的腐蝕:指適于并僅能在含有游離氧的環(huán)境指適于并僅能在含有游離氧的環(huán)境 中繁殖生存的一類微生物，如硫氧化菌、鐵細(xì)菌、硫中繁殖生存的一類微生物，如硫氧化菌、鐵細(xì)菌、硫 代硫酸鹽氧化菌等。代硫酸鹽氧化菌等。 厭氧與好氧聯(lián)合作用下的腐蝕厭氧與好氧聯(lián)合作用下的腐

37、蝕：兩類細(xì)菌的腐蝕與繁：兩類細(xì)菌的腐蝕與繁 衍相輔相成，更加速了金屬的腐蝕。細(xì)菌聯(lián)合作用腐衍相輔相成，更加速了金屬的腐蝕。細(xì)菌聯(lián)合作用腐 蝕的情況很普遍。蝕的情況很普遍。 微生物腐蝕微生物腐蝕 3）細(xì)菌腐蝕的控制）細(xì)菌腐蝕的控制： 原則上凡能夠抑制細(xì)菌繁殖或電化學(xué)腐蝕的措 施，都有助于防止或削弱金屬的細(xì)菌腐蝕。 主要采取的措施： 使用殺菌劑或抑菌劑使用殺菌劑或抑菌劑 改變環(huán)境條件改變環(huán)境條件 覆蓋防護(hù)層覆蓋防護(hù)層 陰極保護(hù)陰極保護(hù) 微生物腐蝕微生物腐蝕 4、非金屬材料的腐蝕、非金屬材料的腐蝕 非金屬材料與環(huán)境介質(zhì)作用，性能發(fā)生蛻化，甚至完全喪非金屬材料與環(huán)境介質(zhì)作用，性能發(fā)生蛻化，甚至完全喪

38、失使用功能的現(xiàn)象，稱為非金屬材料的腐蝕。失使用功能的現(xiàn)象，稱為非金屬材料的腐蝕。 不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。非金屬材料的腐蝕主要是由物理作用非金屬材料的腐蝕主要是由物理作用 和化學(xué)作用引起的和化學(xué)作用引起的。 （1）非金屬無機(jī)材料的腐蝕）非金屬無機(jī)材料的腐蝕 設(shè)備腐蝕防護(hù)方面涉及的耐蝕非金屬無機(jī)材料，大多屬于設(shè)備腐蝕防護(hù)方面涉及的耐蝕非金屬無機(jī)材料，大多屬于 硅酸鹽材料。如：硅酸鹽搪瓷的腐蝕實(shí)質(zhì)上是搪瓷釉的腐蝕硅酸鹽材料。如：硅酸鹽搪瓷的腐蝕實(shí)質(zhì)上是搪瓷釉的腐蝕 。 硅酸鹽搪瓷釉的主要成分為硅酸鹽搪瓷釉的主要成分為SiO2，并含有多種堿金屬或堿土金，并含有多種堿金屬或堿土金 屬氧化

39、物。它具有很好的耐酸性，而耐堿性相對(duì)較差。屬氧化物。它具有很好的耐酸性，而耐堿性相對(duì)較差。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 （2）非金屬有機(jī)材料的腐蝕）非金屬有機(jī)材料的腐蝕 物理腐蝕物理腐蝕:高分子材料的物理腐蝕就是其在介質(zhì)中的溶高分子材料的物理腐蝕就是其在介質(zhì)中的溶 解。整個(gè)溶解過程分為溶脹和溶解兩個(gè)階段。解。整個(gè)溶解過程分為溶脹和溶解兩個(gè)階段。 非晶態(tài)：線型結(jié)構(gòu)溶脹后能溶解，體型結(jié)構(gòu)只能溶脹非晶態(tài)：線型結(jié)構(gòu)溶脹后能溶解，體型結(jié)構(gòu)只能溶脹 晶態(tài)：難溶脹和溶解。晶態(tài)：難溶脹和溶解。 防止措施：針對(duì)具體的介質(zhì)條件選材防止措施：針對(duì)具體的介質(zhì)條件選材 極性原則極性原則：非極性的高分子材

40、料不易溶于極性溶劑中；極：非極性的高分子材料不易溶于極性溶劑中；極 性高分子材料不易溶于非極性溶劑中。性高分子材料不易溶于非極性溶劑中。 溶解度參數(shù)原則溶解度參數(shù)原則：溶解度參數(shù)是一個(gè)近似描述溶劑分子之：溶解度參數(shù)是一個(gè)近似描述溶劑分子之 間或高分子材料大分子鏈間作用力大小的參數(shù)。當(dāng)溶劑溶解間或高分子材料大分子鏈間作用力大小的參數(shù)。當(dāng)溶劑溶解 度參數(shù)與高分子材料溶解度參數(shù)的差值小于度參數(shù)與高分子材料溶解度參數(shù)的差值小于1.7時(shí)為不耐溶劑時(shí)為不耐溶劑 腐蝕；大于腐蝕；大于2.5為耐溶劑腐蝕；為耐溶劑腐蝕；1.72.5為有條件的耐溶劑腐蝕為有條件的耐溶劑腐蝕 。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)

41、基本原理 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕:高分子材料的大分子中極性基團(tuán)與特定的介質(zhì)發(fā)高分子材料的大分子中極性基團(tuán)與特定的介質(zhì)發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了材料性能的改變，從而造成了材料的老生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致了材料性能的改變，從而造成了材料的老 化或者裂解破壞，即為高分子材料的化學(xué)腐蝕。化或者裂解破壞，即為高分子材料的化學(xué)腐蝕。 水解反應(yīng)水解反應(yīng) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 取代反應(yīng)取代反應(yīng) 交聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng) 微生物腐蝕微生物腐蝕 ：微生物（包括真菌、霉菌及細(xì)菌）作用引起：微生物（包括真菌、霉菌及細(xì)菌）作用引起 的腐蝕。的腐蝕。 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕: 高分子材料的應(yīng)力腐蝕是高分子材料在受力狀高分子材料的應(yīng)力腐蝕是高分子材料在受力狀

42、 態(tài)下所發(fā)生的物理或化學(xué)腐蝕，并使材料在低于正常斷裂應(yīng)態(tài)下所發(fā)生的物理或化學(xué)腐蝕，并使材料在低于正常斷裂應(yīng) 力下產(chǎn)生銀紋、裂紋、直至斷裂的現(xiàn)象。力下產(chǎn)生銀紋、裂紋、直至斷裂的現(xiàn)象。 2.2腐蝕與防護(hù)基本原理腐蝕與防護(hù)基本原理 1、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì) 正確選材正確選材 防蝕方法的選擇防蝕方法的選擇 防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì) 滿足防蝕要求的加工方法滿足防蝕要求的加工方法 （1）防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 構(gòu)件形狀盡量簡(jiǎn)單、合理構(gòu)件形狀盡量簡(jiǎn)單、合理 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件易于采取防腐措施、排除故障，便于維修、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件易于采取防腐措施、排除故障，便于維修、 保養(yǎng)和檢查。保

43、養(yǎng)和檢查。 2.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 盡量集中附件、簡(jiǎn)化主體設(shè)計(jì)盡量集中附件、簡(jiǎn)化主體設(shè)計(jì) 不不 良良 良良 入孔入孔 安全閥安全閥排出管排出管 排出管排出管 入孔入孔 安全閥安全閥 表面應(yīng)簡(jiǎn)單、平滑、清潔，避免尖角和切痕。焊縫應(yīng)整理表面應(yīng)簡(jiǎn)單、平滑、清潔，避免尖角和切痕。焊縫應(yīng)整理 和打磨，除去凹出物，填充孔隙，突出的緊固件愈少愈好和打磨，除去凹出物，填充孔隙，突出的緊固件愈少愈好 尖角粗糙雪痕尖角粗糙雪痕 圓角平滑圓角平滑 不良不良 良良 I不良（焊接缺陷）不良（焊接缺陷） 良良 良（磨去凸出物良（磨去凸出物 良（填充孔隙）良（填充孔隙）最好最好 較好較好 設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)考設(shè)備結(jié)

44、構(gòu)應(yīng)考 慮表面清理、慮表面清理、 防腐蝕施工、防腐蝕施工、 檢查和維修的檢查和維修的 需要需要 H H/3 H H/3 不良不良 良良不良不良良良 管道管道 油漆刷油漆刷 噴砂清理表面噴砂清理表面 不良（聚積沉淀）不良（聚積沉淀） 不良（液體停滯）不良（液體停滯） 良良 良（臥式容器向出口傾斜）良（臥式容器向出口傾斜） 貯罐和容器貯罐和容器 應(yīng)有利于排液應(yīng)有利于排液 避免殘留液和沉積物造成腐蝕避免殘留液和沉積物造成腐蝕 設(shè)備、容器出口管及底部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)力求將其內(nèi)部的液體排凈，避免設(shè)備、容器出口管及底部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)力求將其內(nèi)部的液體排凈，避免 滯留的液體、沉積物造成濃差腐蝕或沉積物腐蝕。滯

45、留的液體、沉積物造成濃差腐蝕或沉積物腐蝕。 立式熱交換器上端管束應(yīng)與管板平齊立式熱交換器上端管束應(yīng)與管板平齊 不良（液體殘苒）不良（液體殘苒） 良良 濃溶液的進(jìn)口管應(yīng)安裝在容器中心濃溶液的進(jìn)口管應(yīng)安裝在容器中心 不良不良 良（避免濃度不均）良（避免濃度不均） 稀溶液稀溶液稀溶液稀溶液 濃溶液濃溶液 濃溶液濃溶液 局部濃度高局部濃度高 濃溶液濃溶液 消除濃度不均：消除濃度不均： 通氣管通氣管 或安全閥或安全閥 良（液體飛濺?。┝迹ㄒ后w飛濺?。?不良（液體飛濺，使不良（液體飛濺，使 器壁積聚凝液和污垢）器壁積聚凝液和污垢） 加液管插入容器中心加液管插入容器中心,減少飛濺減少飛濺 消除濃度不均：消除

46、濃度不均： 防止電偶腐蝕防止電偶腐蝕 在同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量采用相同的材料；在必須采用不同金屬在同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量采用相同的材料；在必須采用不同金屬 組成同一設(shè)備時(shí)，選用在電偶序中相近的材料。不同金屬連組成同一設(shè)備時(shí)，選用在電偶序中相近的材料。不同金屬連 接時(shí)，接時(shí)，應(yīng)盡量采用大陽極小陰極應(yīng)盡量采用大陽極小陰極的有利結(jié)合的有利結(jié)合，避免大陰極小，避免大陰極小 陽極的危險(xiǎn)連接。陽極的危險(xiǎn)連接。 用絕緣的方法防止電偶腐蝕用絕緣的方法防止電偶腐蝕 絕緣墊片絕緣墊片 表銅軸表銅軸 承架承架 鋼軸鋼軸 四氟乙四氟乙 烽軸套烽軸套 絕緣墊片絕緣墊片 絕緣絕緣 套管套管 管道管道閥閥 防止電偶腐蝕防止電偶腐蝕 用

47、封閉的方法用封閉的方法 防止電偶腐蝕防止電偶腐蝕 封閉封閉 （包括焊縫）（包括焊縫） 封閉封閉 鋁鋁 填填 角角 鋼鋼 鋁鋁鋁鋁 不銹鋼不銹鋼 澆注包澆注包 封化合封化合 物物 防止電偶腐蝕防止電偶腐蝕 碳碳 鋼鋼 涂料層涂料層 不銹鋼不銹鋼 碳鋼碳鋼 不良 不良 涂料層涂料層 良 良 最好 最好 全部用碳鋼一全部用碳鋼一 不銹鋼復(fù)合板不銹鋼復(fù)合板 出口出口 牛奶桶牛奶桶 （316型不銹鋼）型不銹鋼） 碳鋼，內(nèi)表面涂漆碳鋼，內(nèi)表面涂漆 碳鋼漆膜孔隙內(nèi)發(fā)碳鋼漆膜孔隙內(nèi)發(fā) 生腐蝕造成穿孔。生腐蝕造成穿孔。 避免涂漆造成大陰極避免涂漆造成大陰極 小陽極的電偶腐蝕電池小陽極的電偶腐蝕電池 防止電偶腐蝕

48、防止電偶腐蝕 在設(shè)備裝置上總是有各種各樣部件的連接，除在設(shè)備裝置上總是有各種各樣部件的連接，除 焊接外還有鉚接、銷釘連接、螺栓連接、法蘭連接焊接外還有鉚接、銷釘連接、螺栓連接、法蘭連接 等等。這些連接都帶來了大量的縫隙，這些縫隙的等等。這些連接都帶來了大量的縫隙，這些縫隙的 存在，對(duì)構(gòu)件的防蝕不利。存在，對(duì)構(gòu)件的防蝕不利。 為了防止縫隙腐蝕，可采用如下措施：為了防止縫隙腐蝕，可采用如下措施： a. 盡可能以焊接代替鉚接。盡可能以焊接代替鉚接。 b. 改善鉚接狀況，在鉚縫中可填入一層不吸潮的墊片。改善鉚接狀況，在鉚縫中可填入一層不吸潮的墊片。 c. 容器底部的處置。容器底部不要直接與多孔基礎(chǔ)（如

49、容器底部的處置。容器底部不要直接與多孔基礎(chǔ)（如 土壤）接觸，要用支座等與之隔離開。土壤）接觸，要用支座等與之隔離開。 d. 法蘭連接處墊片不宜過長，盡量采用不吸濕的材料作法蘭連接處墊片不宜過長，盡量采用不吸濕的材料作 墊片。墊片。 e.避免加料時(shí)溶液飛濺到器壁，引起沉積物下的縫隙腐避免加料時(shí)溶液飛濺到器壁，引起沉積物下的縫隙腐 蝕。因此加料口應(yīng)盡量接近容器內(nèi)的液面。蝕。因此加料口應(yīng)盡量接近容器內(nèi)的液面。 防止縫隙腐蝕 用焊接代替鉚接和螺紋連接用焊接代替鉚接和螺紋連接 不良不良不良不良較好較好 較好較好 不良（螺紋連接）不良（螺紋連接）良（釬焊）良（釬焊） 防止縫隙腐蝕防止縫隙腐蝕 不良較好(角

50、焊) 最好 (對(duì)接焊) 不良(間斷焊) 良(連續(xù)焊) 選擇焊接工藝，避免縫隙選擇焊接工藝，避免縫隙 防止縫隙腐蝕 不良（墊片空缺）不良（墊片空缺）良（墊片平齊）良（墊片平齊） 不良（墊片突出）不良（墊片突出）良（墊片平齊）良（墊片平齊）最好（最好（“O”形密封圈）形密封圈） 墊片的尺寸要適宜墊片的尺寸要適宜 防止縫隙腐蝕防止縫隙腐蝕 貯罐貯罐 貯罐貯罐 裙裙 邊邊 工字工字 鋼梁鋼梁 混凝土底座混凝土底座 良良 混凝土底座混凝土底座 貯罐的支承貯罐的支承 不良不良 防止縫隙腐蝕防止縫隙腐蝕 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免過度的湍流、渦流。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免過度的湍流、渦流。 a.管線的彎曲半徑應(yīng)盡可能大，盡量

51、避免直角彎曲。管線的彎曲半徑應(yīng)盡可能大，盡量避免直角彎曲。 b.在高流速接頭部位，不要采用在高流速接頭部位，不要采用T形分叉結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用形分叉結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用 曲線逐漸過渡結(jié)構(gòu)曲線逐漸過渡結(jié)構(gòu) c.流速要適當(dāng)。流速要適當(dāng)。 d.管道系統(tǒng)中流動(dòng)截面積不要突然改變，以避免擾動(dòng)流管道系統(tǒng)中流動(dòng)截面積不要突然改變，以避免擾動(dòng)流 動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)。 e.減少氣體中夾帶的氣泡，懸浮固體物質(zhì)，除去氣體和減少氣體中夾帶的氣泡，懸浮固體物質(zhì)，除去氣體和 蒸氣中的冷凝液滴，可以大大降低液流和氣流對(duì)設(shè)備蒸氣中的冷凝液滴，可以大大降低液流和氣流對(duì)設(shè)備 的磨損。的磨損。 防止液體的湍流腐蝕 避免流動(dòng)方向突然變化避免流動(dòng)方向突

52、然變化 d 良良不良不良 最小最小3d d d 最小長最小長 度度3d 最小半徑最小半徑3d 不良不良良良 良良 防止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 不良（螺紋連接空穴）不良（螺紋連接空穴）不良（墊片突出）不良（墊片突出） 不良（厚墊環(huán)）不良（厚墊環(huán)） 不良（接管突入容器）不良（接管突入容器） 良（流線化）良（流線化） 避免截面突然變化引起湍流避免截面突然變化引起湍流 防止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 從氣體中除去凝液，從液流除支空氣從氣體中除去凝液，從液流除支空氣 蒸汽蒸汽 發(fā)生囂發(fā)生囂 貯貯 氣氣 罐罐 凝液凝液 分離器分離器 氣氣 動(dòng)動(dòng) 閥閥 除氣器除氣器 排氣閥排氣閥 液流液流

53、除氣器除氣器 泵泵 防止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 過濾網(wǎng)過濾網(wǎng) 液流液流 澄清地澄清地 泵泵 發(fā)發(fā) 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 潤滑潤滑 油罐油罐 過濾器過濾器 除去液流中懸浮固體污物除去液流中懸浮固體污物 防止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 進(jìn)液進(jìn)液 鉆孔板鉆孔板堰板堰板 泵泵 補(bǔ)充液補(bǔ)充液回流液回流液 隔板隔板 泵吸入管泵吸入管 減少泵吸入管中夾帶的空氣減少泵吸入管中夾帶的空氣 防止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 避免流體的直接沖擊避免流體的直接沖擊 折流板折流板 可折可折 防沖板防沖板 高壓高壓 蒸汽蒸汽 液流液流 泥漿泵出口泥漿泵出口 平臺(tái)平臺(tái) 平平 臺(tái)臺(tái) 腿腿 可拆可拆 防沖板防沖板 防

54、止液體的湍流腐蝕防止液體的湍流腐蝕 a. 零件在改變形狀或尺寸時(shí)，不應(yīng)有尖角而應(yīng)以零件在改變形狀或尺寸時(shí)，不應(yīng)有尖角而應(yīng)以 圓角過渡；當(dāng)設(shè)備的筒體與容器底的厚度不等圓角過渡；當(dāng)設(shè)備的筒體與容器底的厚度不等 而施焊時(shí)，應(yīng)當(dāng)把焊口加工成相同的厚度。而施焊時(shí)，應(yīng)當(dāng)把焊口加工成相同的厚度。 b. 設(shè)備上盡量減少聚集的、交叉的和閉合的焊縫設(shè)備上盡量減少聚集的、交叉的和閉合的焊縫 ，以減少殘余應(yīng)力。施焊時(shí)應(yīng)保證被焊接金屬，以減少殘余應(yīng)力。施焊時(shí)應(yīng)保證被焊接金屬 結(jié)構(gòu)能自由伸縮。結(jié)構(gòu)能自由伸縮。 c. 熱交換管的管子與花板的連接采用內(nèi)孔焊接法熱交換管的管子與花板的連接采用內(nèi)孔焊接法 比漲管法好，這樣既減少縫

55、隙，又減小應(yīng)力腐比漲管法好，這樣既減少縫隙，又減小應(yīng)力腐 蝕破裂的危險(xiǎn)性。蝕破裂的危險(xiǎn)性。 避免應(yīng)力過分集中 避免應(yīng)力集中避免應(yīng)力集中 觸媒干燥塔結(jié)構(gòu)改進(jìn)，消除熱膨觸媒干燥塔結(jié)構(gòu)改進(jìn)，消除熱膨 脹產(chǎn)生的應(yīng)力脹產(chǎn)生的應(yīng)力 原結(jié)構(gòu)原結(jié)構(gòu) 環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)U形結(jié)構(gòu)形結(jié)構(gòu) 列管增加列管增加U形膨脹形膨脹 節(jié)，受熱后可以節(jié)，受熱后可以 膨膨 脹實(shí)際使用來發(fā)脹實(shí)際使用來發(fā) 生生 SCC現(xiàn)象現(xiàn)象 列管改為環(huán)形，受列管改為環(huán)形，受 熱后可以膨脹，減熱后可以膨脹，減 少了腐蝕破裂，但少了腐蝕破裂，但 加工困難。加工困難。 通蒸汽溫度升高后，列通蒸汽溫度升高后，列 管受熱膨脹，使列管與管受熱膨脹，使列管與 塔壁焊

56、接處，管與法蘭塔壁焊接處，管與法蘭 焊接處發(fā)生腐蝕裂紋。焊接處發(fā)生腐蝕裂紋。 圓角圓角 尖角尖角 列列 管管 列列 管管 設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理 a. 設(shè)備裝置的布置應(yīng)盡量避免相互之間可能產(chǎn)生設(shè)備裝置的布置應(yīng)盡量避免相互之間可能產(chǎn)生 的不利或有害影響，如貯液設(shè)備、液體輸送設(shè)的不利或有害影響，如貯液設(shè)備、液體輸送設(shè) 備或排泄設(shè)備應(yīng)與電控設(shè)備留有一定的安全距備或排泄設(shè)備應(yīng)與電控設(shè)備留有一定的安全距 離。離。 b. 電氣控制等設(shè)備應(yīng)盡可能避開具有腐蝕性的環(huán)電氣控制等設(shè)備應(yīng)盡可能避開具有腐蝕性的環(huán) 境，如在含有或可能泄漏境，如在含有或可能泄漏Cl2、HCl、H2S等腐等腐 蝕

57、性和有毒性氣體的局部環(huán)境中，要盡量避免蝕性和有毒性氣體的局部環(huán)境中，要盡量避免 布置電氣設(shè)備或未做防腐處理的其他設(shè)備。布置電氣設(shè)備或未做防腐處理的其他設(shè)備。 注意設(shè)備之間的相互影響注意設(shè)備之間的相互影響 貯罐貯罐 通風(fēng)道通風(fēng)道 吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)機(jī) 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 控制設(shè)備控制設(shè)備 電氣電氣 設(shè)備設(shè)備 （a）腐蝕液體泄漏）腐蝕液體泄漏 （b）腐蝕性氣流）腐蝕性氣流 設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理 注意設(shè)備之間的相互影響注意設(shè)備之間的相互影響 其他其他 設(shè)備設(shè)備 泵泵 形成氣泡形成氣泡 加強(qiáng)件加強(qiáng)件 （C）廢汽排放）廢汽排放 （D）振動(dòng)）振動(dòng) 設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要

58、合理 選擇適當(dāng)?shù)奈恢檬种匾x擇適當(dāng)?shù)奈恢檬种匾?主風(fēng)向主風(fēng)向 海水海水 較好較好 位置位置 不好不好 位置位置 碼碼 頭頭 船船 舶舶 水流水流 廢廢 水水 熱熱 電電 廠廠 不好位不好位 置置 較好位置較好位置 （A）腐蝕性大氣）腐蝕性大氣 （B）腐蝕性煙塵）腐蝕性煙塵 （C）污染的水流）污染的水流 防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮：防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮： 腐蝕裕量的選擇腐蝕裕量的選擇 局部腐蝕的強(qiáng)度設(shè)計(jì)局部腐蝕的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化 （3）其他防蝕設(shè)計(jì)其他防蝕設(shè)計(jì) 使用防蝕涂料使用防蝕涂料 電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 緩蝕劑或電鍍緩蝕劑或電鍍 化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

59、等化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等 （2）防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2、設(shè)備的電化學(xué)保護(hù)設(shè)備的電化學(xué)保護(hù) （1）陰極保護(hù)）陰極保護(hù) 用一定的方法使被保護(hù)的金屬設(shè)備發(fā)生陰極用一定的方法使被保護(hù)的金屬設(shè)備發(fā)生陰極 極化以減小或防止其腐蝕的方法稱為陰極保護(hù)。極化以減小或防止其腐蝕的方法稱為陰極保護(hù)。 通常有兩種方法：通常有兩種方法： 外加電流的陰極保護(hù)外加電流的陰極保護(hù) 犧牲陽極的陰極保護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù) 外加電流陰極保護(hù)示意圖外加電流陰極保護(hù)示意圖 電流關(guān)系電流關(guān)系:Ic Ic-Ia 外加電流陰極保護(hù)外加電流陰極保護(hù) 陽極區(qū)陽極區(qū) 陰極區(qū)陰極區(qū) 腐蝕金屬腐蝕金屬 陰陰 極極 陽陽 極極 Icor Ia Ic

60、 腐蝕電池腐蝕電池 I直流電源直流電源 輔助輔助 陽極陽極 陰陰 極極 陽陽 極極 輔助輔助 陽極陽極 I Ic Ia Ia I- 陰 極 陽 極 I 陽極 犧牲 u使用陰極保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問題使用陰極保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問題： a. 腐蝕介質(zhì)必須是電解質(zhì)溶液，能夠離子導(dǎo)電。腐蝕介質(zhì)必須是電解質(zhì)溶液，能夠離子導(dǎo)電。 b .被保護(hù)設(shè)備在其腐蝕介質(zhì)中要易于陰極極化被保護(hù)設(shè)備在其腐蝕介質(zhì)中要易于陰極極化. c. 鈍態(tài)金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。鈍態(tài)金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。 d. 結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù) e. 由氫脆敏感性材料制作的