影響金屬腐蝕的因素文檔資料

1、2021/4/61影響金屬腐蝕的因素影響金屬腐蝕的因素 一、一、材料材料因素因素 金屬材料化學(xué)性能的影響 一般地說，金屬的平衡電位越正，其熱力學(xué)穩(wěn)定性越高，腐蝕傾向越小。但是，腐蝕過程是否明顯發(fā)生，還受動力學(xué)因素的影響。 合金元素與雜質(zhì) 合金元素與雜質(zhì)之間無明確的分界線。通常把對某種性能有改善作用的元素稱為合金元素其余一些元素稱為雜質(zhì)， 2021/4/62 合金元素對腐蝕反應(yīng)的影響，隨腐蝕環(huán)境而變，不存在一個(gè)普遍適用的法則。 塔曼(tammann)定律：有些合金元素加入量存在一個(gè)臨界值 ，達(dá)到該值，合金的腐蝕性能急劇變化 。如：鐵鉻合金鉻鐵原子比達(dá)l8時(shí)到達(dá)第一個(gè)耐蝕極限。 有些合金元素或雜質(zhì)

2、，隨著條件的不同，或加速腐蝕，或抑制腐蝕 。如果雜質(zhì)或合金元素能作為陽極溶解反應(yīng)或陰極反應(yīng)的活性點(diǎn)則會促進(jìn)腐蝕 2021/4/63 材料的表面狀態(tài) 一般來說，金屬表面越是均勻、光滑，耐蝕越好。劃傷，都能增加該材料對點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕等局部腐蝕的敏感性 。 內(nèi)應(yīng)力 增加局部腐蝕(如應(yīng)力腐蝕)的敏感性。 如冷加工、焊接及裝配 后處理不當(dāng)，腐蝕可能加快。 熱處理 恰當(dāng)：消除內(nèi)應(yīng)力，提高耐蝕性 不恰當(dāng)：增加對晶間腐蝕的敏感性 2021/4/64 電偶效應(yīng) 不同材料接觸形成電偶腐蝕電池。 電偶效應(yīng)總是使處于電偶電池為陽極的金屬材料的腐蝕速率增加， 特別要注意面積效應(yīng)對陽極腐蝕率的影響 2021/4/65二、

3、環(huán)境因素影響二、環(huán)境因素影響 去極劑種類與濃度2021/4/66 溶液ph值 鈍化金屬來說，一般有隨ph值的增加更易鈍化的趨勢。 一般情況： 酸性溶液中的腐蝕速度隨ph值的增加而減?。?中性溶液中，以氧去極化反應(yīng)為主，腐蝕速度不受ph值的影響； 在堿性溶液中，金屬常有鈍化的情況發(fā)生，腐蝕速度下降；對于兩性金屬，在強(qiáng)堿性溶液中，腐蝕速度再次增加。2021/4/67 溫度 腐蝕過程中的陽極與陰極反應(yīng)的速度均隨溫度的上升而增加 溫度升高還使得金屬的鈍性發(fā)生改變，使鈍化變得困難甚至不能鈍化。 18-8鋼室溫下在濃硝酸中鈍化，但在溫度高時(shí)將鈍化消失。 溫度分布的不均勻，常對腐蝕反應(yīng)有極大影響。例如，熱交

4、換器中，通常高溫部位成為陽極而腐蝕加速。 2021/4/68 流速 一般地說，流速增大，腐蝕加快。 溶解鹽與陰、陽離子 溶于水中的鹽類對金屬腐蝕過程的影響較為復(fù)雜。（p29） 石油化工原生產(chǎn)中的主要腐蝕介質(zhì) 影響原油腐蝕性四參數(shù)： 鹽含量 原油中的鹽含量越低越好，這就要求在石油加工中必須進(jìn)行嚴(yán)格的脫鹽處理。 2021/4/69 硫含量 原油中的有機(jī)硫化物主要以硫醇、硫醚、噻吩等形式存在，硫化氫有的是原來溶解于原油中的，有的則是在工藝過程中生成的。原油中很少有單質(zhì)硫存在 。 硫含量大于2時(shí)稱為高硫原油，低于05時(shí)稱為低硫原油，介于052的稱為含硫原油。 含硫量越高腐蝕性越強(qiáng)。 2021/4/61

5、0 酸值 酸值越高，腐蝕性越強(qiáng)。 酸值：單位是mgkohg油 含氮量 常減壓蒸餾 中，氮化物不發(fā)生腐蝕作用； 催化裂化、熱裂化和焦化裝置 ，氮生成氨(nh3)或氰化氫(hcn)，可能造成二次加工裝置中分餾塔頂及解吸和冷凝系統(tǒng)的腐蝕 2021/4/611 2石油化工過程中的腐蝕性介質(zhì) 氯化物 含硫化合物 氮化合物 有機(jī)酸 氧、二氧化碳和水 水分 氫 酸、堿化學(xué)藥劑 有機(jī)溶劑2021/4/612三、設(shè)備結(jié)構(gòu)因素三、設(shè)備結(jié)構(gòu)因素 參觀“現(xiàn)場展廳” 應(yīng)力 表面狀態(tài)與幾何形狀圖2-3 煙囪的保溫絕熱 異種金屬組合 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 常見不合理結(jié)構(gòu)分析2021/4/613 應(yīng)力 任何減小或改變應(yīng)力方向的措施

6、都可以有效防止上述腐蝕的發(fā)生 應(yīng)力腐蝕破裂、腐蝕疲勞及磨損腐蝕分別是在拉應(yīng)力、交變應(yīng)力和剪切應(yīng)力作用下，材料與介質(zhì)作用發(fā)生腐蝕破壞 。2021/4/614 設(shè)計(jì)中應(yīng)避免尖角產(chǎn)生應(yīng)力集中 圖2-3 煙囪的保溫絕熱 2021/4/615 表面狀態(tài)與幾何形狀 不適當(dāng)?shù)谋砻鏍顟B(tài)與幾何形狀會引起點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕以及濃差電池腐蝕等，也會增加殘余應(yīng)力，發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂等 2021/4/616 異種金屬組合 在系統(tǒng)中或在某臺設(shè)備中，選用電偶序中電位不同的金屬，當(dāng)處于電解質(zhì)溶液中，會造成接觸部位的電偶腐蝕，導(dǎo)致電位較低的金屬溶解速度增大。2021/4/617 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理分析 1、容器不合理結(jié)構(gòu)分析 (1)殼體

7、外部的保溫 (2)保溫殼體底部排液管的保溫 (3)殼體支架的保溫 (4)絕熱層護(hù)板和絕熱材料 (5)殼體上的排液接管 (6)貫穿式封頭接管 (7)長貫穿式加料接管2021/4/618 (8)貫穿式接管的焊接 (9)接管焊接時(shí)管壁的熱影響 (10)簡體上法蘭的焊接 (11)簡體底部的焊接2021/4/619 圖2-4貯罐底部排液管的保溫2021/4/620圖2-5 貯罐殼體支架的保溫絕熱2021/4/621圖2-6 絕熱層護(hù)版和絕熱材料2021/4/622圖2-8 貫穿式上封頭接管的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/6232021/4/624圖2-10 貫穿式接管的焊接（1、2為焊接順序）2021/4/6

8、25圖2-11 容器上小接管的焊接2021/4/626圖2-12 接管焊接對管壁的熱影響2021/4/627圖2-13 筒體上法蘭焊接2021/4/628圖2-14 筒體底部大于筒體時(shí)的焊接圖2-15 筒體底部嵌入筒體時(shí)的焊接2021/4/6292.換熱器防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)管與管板的脹接 (2)管與管板的焊接 (3)導(dǎo)向板(折流板)上的管孔 (4)不銹鋼管與碳鋼管板的連接 (5)伸出管板的立式列管 (6)拱形管板立式列管換熱器 (7)立式列管換熱器殼程的排氣 (8)列管換熱器殼程進(jìn)料端的緩沖板或防沖板2021/4/630圖2-16 管子與管板的脹接2021/4/631圖2-17 管子與管板

9、的焊接2021/4/632圖2-18 折流板上管孔的防腐結(jié)構(gòu)2021/4/633圖2-19 不銹鋼管與碳鋼管板連接時(shí)的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/634圖2-20 列管伸出與不申出管板的防腐蝕結(jié)構(gòu) 2021/4/635圖2-21 拱形管板立式換熱器的防腐蝕結(jié)構(gòu) 2021/4/636圖2-22 立式列管式換熱器殼程排氣管的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/637圖2-23 式列管換熱器殼程進(jìn)料緩沖板防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/6383管道的防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)管線 流速有限制，一般為0.63ms，這個(gè)數(shù)值與管道的內(nèi)徑有很大的關(guān)系。 一般直徑小，流速要小 但是對于不銹鋼，有時(shí)為了提高耐氯離子孔蝕的能力，反而要求較

10、高的流速，這時(shí)又規(guī)定一個(gè)最低流速，例如1.5m/s 2021/4/639 (2)彎頭 在緊靠孔板的地方不要設(shè)置彎頭，彎頭離孔板的距離至少應(yīng)10倍于管子的直徑，以免對彎頭造成沖刷腐蝕， 圖2-24 彎頭和孔板間的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/640 對于鉛、銅及其合金制成的管線和配件，要避免急轉(zhuǎn)彎式的直角彎頭和配件圖2-25 合金制彎頭的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/641 管線彎曲的半徑應(yīng)盡可能大，最小應(yīng)為管徑的3倍(對碳鋼或銅)、4倍(銅鎳合金)或5倍(強(qiáng)度特別低的材料和高強(qiáng)鋼)。速度愈高，彎曲半徑也應(yīng)愈大。對高流速的接頭部位，不要采用t型分叉結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用曲線逐漸過渡的結(jié)構(gòu)圖2-26 彎頭和t型管的防腐

11、蝕結(jié)構(gòu)2021/4/642 (3)漸縮管 管徑突然變化，會在小管徑部位形成渦流而引起沖刷腐蝕。當(dāng)流體中含有固體顆粒時(shí)，更會加速這種腐蝕圖2-27 漸縮管的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/643 (4)不同壁厚管的焊接 不同壁厚的管子焊在一起時(shí)，在焊縫區(qū)域由于焊縫應(yīng)力和操作應(yīng)力疊加而出現(xiàn)很高的應(yīng)力，在腐蝕介質(zhì)作用下易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。應(yīng)將一段厚壁管加工成壁厚和待連接的薄壁管一致。 圖2-28 不同壁厚管焊接管的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/644 (5)法蘭的密封墊片 管道法蘭連接的密封墊片內(nèi)徑若小于管道內(nèi)徑時(shí)，在流動方向墊片的后面會形成渦流而導(dǎo)致沖刷腐蝕，因此墊片內(nèi)徑應(yīng)與管子內(nèi)徑相同。圖2-29 法蘭密封墊

12、的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/6454.不同材料的連接 不同金屬材料連接在一起會造成電偶腐蝕 電偶腐蝕的程度決定于兩種材料的電位差、材料的極化性能、材料間的距離、相對尺寸、介質(zhì)的導(dǎo)電性和溫度等因素。2021/4/646圖2-30 通過絕緣防止電偶腐蝕的結(jié)構(gòu)圖2-31 減小陰、陽極面積比的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/647圖2-32 增加陰、陽極間電解質(zhì)路徑的防腐蝕結(jié)構(gòu)2021/4/6482021/4/6492021/4/6502021/4/651知識二：石油化工設(shè)備的腐蝕特征知識二：石油化工設(shè)備的腐蝕特征 一、高溫、高壓下腐蝕性介質(zhì)對材質(zhì)及其性能的影一、高溫、高壓下腐蝕性介質(zhì)對材質(zhì)及其性能的影響響 (

13、一一)氫的腐蝕氫的腐蝕 第一階段為分子體積很小，擴(kuò)散能力很強(qiáng)的氫，在高溫、高壓下，沿金屬晶界向內(nèi)部擴(kuò)散，其擴(kuò)散建度比向晶粒內(nèi)的擴(kuò)散速度要大100倍左右 鋼材本身耐沖擊性能已表現(xiàn)出明顯下降，這就是氫脆現(xiàn)象。 對鋼材進(jìn)行緩慢加熱處理，使溶解在鋼中的氫逸出，便可以恢復(fù)鋼材原來的力學(xué)性能 2021/4/652 氫與鋼材組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，尤以脫碳反應(yīng)最為危險(xiǎn) v壓力增加時(shí) , fe，c分解成鐵和甲烷 ,最終使這部分鋼材全部脫碳，而喪失沖擊韌度和強(qiáng)度 v氣態(tài)甲烷導(dǎo)致內(nèi)部誘發(fā)微裂紋，甚至在鋼材表面產(chǎn)生鼓泡 2021/4/653 素鋼的開始脫碳溫度在常壓下大約為310-320，在高壓下將大大低于這個(gè)溫度 不同

14、成分的鋼材，查出開始發(fā)生氫腐蝕-脫碳的最低溫度 2021/4/654 （二）一氧化碳?xì)怏w的腐蝕 在一般溫度和壓力下,co體并不是一種腐蝕性氣體，只是當(dāng)壓力和溫度同時(shí)增大的情況下，co氣體才變成一種腐蝕性氣體 .表2-4 co氣體腐蝕的壓力與溫度范圍2021/4/655 （三）硫化氫及硫化物的腐蝕 生成的fes薄膜的性質(zhì)均與鋼種、溫度、壓力有關(guān)。 一定溫度下，在奧氏體不銹鋼，硬鋁，鋁的表面上形成的硫他物薄膜，晶細(xì)而致密，反而能起保護(hù)膜的作用，可進(jìn)一步防止腐蝕。 但溫度在500或以上時(shí)，cr-ni不銹鋼的耐腐蝕性反而不高。 一般cr-mo鋼在300時(shí)，所生成的細(xì)晶薄膜就開始出現(xiàn)了裂痕、脫落； 當(dāng)溫

15、度超過400以上時(shí)，生成的fes組織多層而疏松，不能耐腐蝕 2021/4/656 可采用熱擴(kuò)散法在鋼材的表面滲上一層純鋁或純鉻，由于它們對h2s能起穩(wěn)定的作用，因而可增強(qiáng)鋼材耐h2s的腐蝕性，這是一種較為理想的方法。 2021/4/657 （四）氮的腐蝕 高溫下從循環(huán)氣中分解出來的氮，擴(kuò)散到鋼材中形成又硬又脆的氮化物，雖在晶界脫碳后，會引起微隙，氮即向微隙中滲入，在鋼內(nèi)形成氮化物，導(dǎo)致氮化腐蝕，使鋼的沖擊韌度大大降低。 能抗氮腐蝕的鋼材，也能耐氫腐蝕的原因 2021/4/658二、腐蝕失效類型的特征及其產(chǎn)生條件二、腐蝕失效類型的特征及其產(chǎn)生條件 1全面腐蝕 2點(diǎn)蝕 3氫腐蝕 4.交變應(yīng)力作用下

16、的腐蝕疲勞 5.拉應(yīng)力下的腐蝕破裂 6.縫隙腐蝕 7電偶腐蝕 8晶間腐蝕 9氬脆 10石墨化腐蝕2021/4/659孔蝕和縫隙腐蝕孔蝕和縫隙腐蝕 孔蝕孔蝕 孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕。腐蝕破。腐蝕破壞形態(tài)是金屬表面局部位置形成蝕孔或蝕壞形態(tài)是金屬表面局部位置形成蝕孔或蝕坑，一般孔深大于孔徑?？樱话憧咨畲笥诳讖?。 2021/4/660孔蝕孔蝕2021/4/661 腐蝕的破壞特征腐蝕的破壞特征 破壞高度集中破壞高度集中 蝕孔的分布不均勻蝕孔的分布不均勻蝕孔通常沿重力方向發(fā)展蝕孔通常沿重力方向發(fā)展 蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，因

17、此不易發(fā)現(xiàn)。因此不易發(fā)現(xiàn)。 (1)(1)孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期( (或誘導(dǎo)期或誘導(dǎo)期) )。2021/4/662孔蝕的引發(fā)孔蝕的引發(fā) 孔蝕的形成可分為孔蝕的形成可分為引發(fā)和成長引發(fā)和成長( (發(fā)展發(fā)展) )兩個(gè)階段兩個(gè)階段。 在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置上形成，這些敏感位置( (即即腐蝕活性點(diǎn)腐蝕活性點(diǎn)) )包括：包括： （1 1）晶界晶界( (特別是有特別是有碳化物碳化物析出的晶界析出的晶界) )，晶格缺，晶格缺 陷陷 。（2 2）非金屬夾雜，特別是非金屬夾雜，特別是硫化物硫化物, ,如如f

18、esfes、mnsmns，是，是 最為敏感的活性點(diǎn)。最為敏感的活性點(diǎn)。 （3 3）鈍化膜）鈍化膜的薄弱點(diǎn)的薄弱點(diǎn)( (如位錯(cuò)露頭、劃傷等如位錯(cuò)露頭、劃傷等) )。 2021/4/663fe2+cc間或有間或有c結(jié)晶結(jié)晶含含的酸性的酸性氯化物溶液氯化物溶液（）（）多孔銹層多孔銹層 中性充氣氯化鈉溶液中性充氣氯化鈉溶液 因杵氫偶而將銹層沖破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)理示意圖起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機(jī)理示意圖2021/4/664 孔蝕的影響因素孔蝕的影響因素 （1 1）金屬材料）金屬材料 能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕，故，故不銹鋼比碳鋼對孔蝕的敏感性

19、高。金屬不銹鋼比碳鋼對孔蝕的敏感性高。金屬鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好。孔蝕最鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好?？孜g最容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對不銹鋼，不銹鋼，crcr、momo和和n n有利于提高抗孔蝕有利于提高抗孔蝕能力。能力。 2021/4/665(2)(2)環(huán)境環(huán)境 活性離子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕?；钚噪x子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕。 一般認(rèn)為，一般認(rèn)為，金屬發(fā)生孔蝕需要金屬發(fā)生孔蝕需要clcl- -濃度濃度達(dá)到臨界氯離子濃度。達(dá)到臨界氯離子濃度。這個(gè)濃度可以作為比這個(gè)濃度可以作為比較金屬材料耐蝕性能的一個(gè)指標(biāo)，臨界氯離較金屬材料耐蝕性能的一個(gè)指標(biāo)，臨界氯

20、離子濃度高，金屬耐孔蝕性能好子濃度高，金屬耐孔蝕性能好 。 緩蝕性陰離子緩蝕性陰離子 緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生。緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生。 2021/4/666 phph值值 （1 1）在在較寬的較寬的phph值范圍內(nèi)值范圍內(nèi)，孔蝕電位，孔蝕電位 e eb b與溶液與溶液phph值關(guān)系不大。值關(guān)系不大。（2 2）phph1010，隨，隨p ph h值升高，孔蝕電位值升高，孔蝕電位 增大，金屬孔蝕傾向較?。▔A性）增大，金屬孔蝕傾向較小（堿性） 2021/4/667 溫度溫度 溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個(gè)溫度，金屬不會發(fā)生孔蝕。溫度低于某

21、個(gè)溫度，金屬不會發(fā)生孔蝕。這個(gè)溫度稱為這個(gè)溫度稱為臨界孔蝕溫度臨界孔蝕溫度(cpt)(cpt) ，cptcpt愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。 2021/4/668 流動狀態(tài)流動狀態(tài) 在流動介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕在流動介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕，而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因?yàn)榻橘|(zhì)而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因?yàn)榻橘|(zhì)流動有利于消除溶液的不均勻性，所以輸流動有利于消除溶液的不均勻性，所以輸送海水的不銹鋼泵在停運(yùn)期間應(yīng)將泵內(nèi)海送海水的不銹鋼泵在停運(yùn)期間應(yīng)將泵內(nèi)海水排盡。水排盡。 2021/4/669縫隙腐蝕縫隙腐蝕 縫隙腐蝕是指縫隙腐蝕是指腐蝕破壞發(fā)生在金屬腐蝕破壞發(fā)生在金

22、屬表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)區(qū)域，腐表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)區(qū)域，腐蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能是全面腐蝕。是全面腐蝕。 2021/4/670l縫隙種類縫隙種類 u機(jī)器和設(shè)備上的機(jī)器和設(shè)備上的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)縫隙縫隙 u固體固體沉積沉積( (泥沙、腐蝕產(chǎn)物等泥沙、腐蝕產(chǎn)物等) )形成的縫形成的縫隙。隙。 u金屬表面的金屬表面的保護(hù)模保護(hù)模 ( (如瓷漆、清漆、磷如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層化層、金屬涂層) )與金屬基體之間形成的與金屬基體之間形成的縫隙?？p隙。 2021/4/671縫隙尺寸縫隙尺寸 造成縫隙腐蝕的縫隙是狹縫，一般認(rèn)造成縫隙腐蝕的縫隙是狹縫，一

23、般認(rèn)為其尺寸在為其尺寸在0.025 0.025 0.1 0.1毫米毫米范圍。寬度范圍。寬度太小則溶液不能進(jìn)入，不會造成縫內(nèi)腐蝕；太小則溶液不能進(jìn)入，不會造成縫內(nèi)腐蝕；寬度太大則不會造成物質(zhì)遷移困難，縫內(nèi)寬度太大則不會造成物質(zhì)遷移困難，縫內(nèi)腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。 2021/4/672影響因素影響因素 （1 1）金屬材料）金屬材料 幾乎所有的金屬材料幾乎所有的金屬材料都會發(fā)生縫隙腐都會發(fā)生縫隙腐蝕蝕 ，鈍態(tài)的金屬鈍態(tài)的金屬對縫隙腐蝕最為敏感。對縫隙腐蝕最為敏感。（2 2）環(huán)境）環(huán)境 幾乎所有溶液幾乎所有溶液中都能發(fā)生縫隙腐蝕，中都能發(fā)生縫隙腐蝕，以以含溶解氧的中性氯化

24、物含溶解氧的中性氯化物溶液最常見。溶液最常見。2021/4/67386420 12 24 36 48縫隙寬度縫隙寬度: : 1 3.5mm 2 2.7mm 3 2.0mm氧濃度氧濃度( (升升/ /毫克毫克) )時(shí)間時(shí)間(小時(shí)小時(shí))縫隙內(nèi)海水中氧濃度的變化縫隙內(nèi)海水中氧濃度的變化 玻璃玻璃- -鈦縫隙鈦縫隙123海水中氧的濃度對鋁合金和鈦海水中氧的濃度對鋁合金和鈦合金電位的影響合金電位的影響-0.9-0.9-0.7-0.7-0.5-0.5-0.1-0.1 0 0 0.1 0.1 2 4 6 8氧濃度氧濃度( (毫克毫克/ /升升) )鋁合金鋁合金電位電位2021/4/674閉塞腐蝕電池理論閉塞

25、腐蝕電池理論 閉塞電池的概念閉塞電池的概念 由于閉塞的幾何條件造成溶液的停滯狀由于閉塞的幾何條件造成溶液的停滯狀態(tài)，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)內(nèi)態(tài)，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)內(nèi)腐蝕條件強(qiáng)化，腐蝕條件強(qiáng)化，閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件形閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件形成很大的差異成很大的差異，結(jié)果閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面發(fā)，結(jié)果閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面發(fā)生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以很生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以很大的速度擴(kuò)展。大的速度擴(kuò)展。2021/4/675 閉塞腐蝕電池的工作過程閉塞腐蝕電池的工作過程 （1 1）縫）縫隙隙內(nèi)氧內(nèi)氧的的貧乏貧乏 由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)外形成氧濃差電池。由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)

26、外形成氧濃差電池。（2 2）金屬離子水解、溶液酸化）金屬離子水解、溶液酸化（3 3）縫）縫隙隙內(nèi)內(nèi)溶液溶液phph值下降，值下降，達(dá)到某個(gè)臨界值，不銹達(dá)到某個(gè)臨界值，不銹鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶解速度大大增加。解速度大大增加。（4 4）上述過程反復(fù)進(jìn)行）上述過程反復(fù)進(jìn)行，互相促進(jìn)，整個(gè)腐蝕過程，互相促進(jìn)，整個(gè)腐蝕過程具有具有自催化特性。自催化特性。 2021/4/676孔蝕和縫隙腐蝕的比較孔蝕和縫隙腐蝕的比較 相同之處相同之處： 首先首先，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶液，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶液中容易發(fā)生

27、，造成典型的局部腐蝕。中容易發(fā)生，造成典型的局部腐蝕。 其次其次，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機(jī)理都可以用閉塞電，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機(jī)理都可以用閉塞電池自催化效應(yīng)說明。池自催化效應(yīng)說明。 不同之處不同之處： 第一第一，孔蝕的閉塞區(qū)是在腐蝕過程中形成的，閉塞程度較，孔蝕的閉塞區(qū)是在腐蝕過程中形成的，閉塞程度較大；而縫隙腐蝕的閉塞區(qū)在開始就存在，閉塞程度較小。大；而縫隙腐蝕的閉塞區(qū)在開始就存在，閉塞程度較小。 2021/4/677 第二第二，孔蝕發(fā)生需要活性離子，孔蝕發(fā)生需要活性離子( (如如clcl- - 離離) )，縫隙腐蝕則不需要。縫隙腐蝕則不需要。 第三第三，孔蝕的臨界電位，孔蝕的臨界電

28、位e eb b較縫隙腐蝕臨界電較縫隙腐蝕臨界電位位e eb b高，高，e eb b與與e erprp之間的差值較縫隙腐蝕小之間的差值較縫隙腐蝕小( (在相同在相同試驗(yàn)條件下測量試驗(yàn)條件下測量) )，而且在，而且在e eb b與與e erprp之間的電位范圍之間的電位范圍內(nèi)不形成新的孔蝕，只是原有的蝕孔繼續(xù)成長，內(nèi)不形成新的孔蝕，只是原有的蝕孔繼續(xù)成長，但在這個(gè)電位范圍內(nèi)，縫隙腐蝕既可以發(fā)生也可但在這個(gè)電位范圍內(nèi)，縫隙腐蝕既可以發(fā)生也可以成長。以成長。 2021/4/678晶間腐蝕晶間腐蝕 晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)的晶粒

29、間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。 發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件（1 1）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。存在顯著差異。 內(nèi)因內(nèi)因（2 2）晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯）晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。露出來。 外因外因 2021/4/679晶間腐蝕晶間腐蝕2021/4/680不銹鋼的晶間腐蝕不銹鋼的晶間腐蝕 敏化熱處理敏化熱處理 不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不正確的熱處理以后發(fā)生的，正確的熱處理以后發(fā)生的，使

30、不銹鋼產(chǎn)使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理理。2021/4/681不發(fā)生晶間腐蝕區(qū)不發(fā)生晶間腐蝕區(qū)1100110010001000 900 900 800 800 700 700 600 600 500 500 400 400溫度溫度( () ) 0.015 0.15 1.5 15 150 1500 0.015 0.15 1.5 15 150 1500加熱時(shí)間加熱時(shí)間(小時(shí)小時(shí)) 0.05%c-18.48%cr-9.34%ni0.05%c-18.48%cr-9.34%ni不銹鋼的晶間腐蝕范圍不銹鋼的晶間腐蝕范圍( (ttstts曲線曲線) ) 20

31、21/4/6821000 900 800 700 600 500 400 0.1 1 10 100 100 1000 10000析出溫度析出溫度()析出時(shí)間析出時(shí)間(小時(shí)小時(shí))含碳量含碳量對對18-818-8不銹鋼出現(xiàn)晶間碳化鉻析出溫度和折出時(shí)間的影響不銹鋼出現(xiàn)晶間碳化鉻析出溫度和折出時(shí)間的影響0.080.040.020.01含碳量含碳量% %返回返回2021/4/683不銹鋼晶間腐蝕理論不銹鋼晶間腐蝕理論 貧鉻理論貧鉻理論 不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕，可以用貧鉻理論解釋。間腐蝕，可以用貧鉻理論解釋。 （1 1）奧氏體不銹鋼）奧氏體不銹鋼 （2 2）鐵素

32、體不銹鋼）鐵素體不銹鋼 2021/4/684 提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法 （1 1）固溶處理，避免敏化處理。固溶處理，避免敏化處理。 （2 2）加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。 （3 3）降低含碳量，冶煉低碳降低含碳量，冶煉低碳(c (c 0.03 0.03) )不不銹鋼和超低碳銹鋼和超低碳(c+n (c+n 0.002 0.002) )不銹鋼。不銹鋼。 2021/4/685灰鑄鐵石墨化灰鑄鐵石墨化 灰鑄鐵中含有網(wǎng)狀石墨，發(fā)生腐蝕時(shí)灰鑄鐵中含有網(wǎng)狀石墨，發(fā)生腐蝕時(shí)石墨為腐蝕電池陰極，鐵素體組織為陽極石墨為腐蝕電池陰極，鐵素體組織為陽極。鐵發(fā)生選

33、擇性溶解，留下石墨殘?bào)w骨架。鐵發(fā)生選擇性溶解，留下石墨殘?bào)w骨架。從外形看并無多大的改變，但機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)從外形看并無多大的改變，但機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)重下降，極易破損。重下降，極易破損。 灰鑄鐵構(gòu)件、管道灰鑄鐵構(gòu)件、管道在水中和土壤中極易發(fā)生這種腐蝕破壞。在水中和土壤中極易發(fā)生這種腐蝕破壞。 2021/4/686知識三知識三 耐腐蝕金屬材料耐腐蝕金屬材料 一、提高金屬材料耐腐蝕性的合金化原則一、提高金屬材料耐腐蝕性的合金化原則 金屬鈍化：金屬鈍化：zn、ti、nb、al、cr、ni、co等等 提高合金耐蝕性的主要措施 ： （一）降低合金中陽極相的活性 1提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性 ，如cu中加au，ni中加cu

34、，鋼（或cr鋼中）加入ni等 2021/4/687 2減少陽極區(qū)的面積: 腐蝕過程中，如果合金的基體為陰極，強(qiáng)化相為陽極,則減小陽極區(qū)面積可提高合金耐蝕性。 （難操作） 3促進(jìn)鈍化 ，鐵和鎳中加入鉻 4對于能夠鈍化的腐蝕體系 ，如在cr-ni不銹鋼中加入pt、pd、ag、au 2021/4/688二、常見耐腐蝕金屬材料二、常見耐腐蝕金屬材料 （一）碳鋼和鑄鐵 1碳鋼和普通鑄鐵耐腐蝕性差，但在堿及堿性的溶液、濃硫酸、濃硝酸、濃氫氟酸中，由于表面形成穩(wěn)定性膜，耐蝕性較好。 2耐蝕鑄鐵。含硅量在1.4-1.8含磷量在0.5-1.1， 耐濃酸2021/4/689二、常見耐腐蝕金屬材料二、常見耐腐蝕金屬

35、材料 （二）耐蝕低合金鋼 1耐大氣腐蝕低合金鋼 。含銅、磷、鉻等如15mn5cu、09mncupti等 2耐海水腐蝕低合金鋼 。含有cr、ni、al、p、si、cu等，如10crmoal、12cr2moalpt 3耐硫化氫腐蝕低合金鋼 。主要的合金元素有鉬、鈮、鈦、釩等強(qiáng)碳化合物形成元素和稀土元素，如12moalv、15al3mowti等 2021/4/690二、常見耐腐蝕金屬材料二、常見耐腐蝕金屬材料 4耐高溫高壓氫、氮的腐蝕低合金鋼。主要合金元素有鉻、鉬、w、v、nb、ti等強(qiáng)碳化合物形成元素，如10mowvnb、10mowvnbti等。 （三）不銹鋼 分類：奧氏體不銹鋼，鐵素體不銹鋼，馬

36、氏體不銹鋼，其中奧氏體不銹鋼應(yīng)用最廣泛 2021/4/691 1奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼的含cr量在18以上，鎳含量在8以上，通常稱為18-8不銹鋼 常溫下這種鋼耐稀硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸，堿和鹽溶液的腐蝕，但耐硫酸和鹽酸腐蝕性較差，加入ti、nb、cu、mo和si則可改善其耐硫酸腐蝕性能，加入nb和ti還可提高抗晶間腐蝕能力 2021/4/692 2。馬氏體不銹鋼 常用cr13型，其耐蝕性不如奧氏體不銹鋼這類鋼耐大氣、海水及水蒸汽腐蝕，不耐強(qiáng)酸腐蝕也不耐熱磷酸、熔融堿等腐蝕，但是該鋼強(qiáng)度和硬度高 2021/4/693 3鐵素體不銹鋼 cr14mo、cr18mo、ocr13及cr16-19型，cr25-28型三種，隨含鉻量增加，耐氧化性好，腐蝕性能增加，其強(qiáng)度比馬氏體不銹鋼低塑性比奧氏體不銹鋼低，但鐵素體不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕能力比奧氏體不銹鋼強(qiáng)，鐵素體不銹鋼中加入mo可提高抗點(diǎn)蝕能力。2021/4/694（四）鋁及其合金 1工業(yè)純鋁 表面生成致密的結(jié)合力強(qiáng)的氧化膜，使鋁耐腐蝕性明顯提高。但是鋁的氧化膜能溶于鹽酸、氫氟酸、稀硫酸和堿溶液，所以在這些條件下不耐腐蝕。2021/4/695 2鋁合金 鋁中加入合金元素是為提高強(qiáng)度，但合金元素