過程裝備腐蝕與防護(hù)PPT課件

1、2.12.1局部腐蝕和全面腐蝕比較(1) 局部腐蝕和全面腐蝕的定義 全面腐蝕(General Corrosion)腐蝕是在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行?？墒孪阮A(yù)測。 局部腐蝕(Localized Corrosion)腐蝕只集中在金屬表面局部特定部位進(jìn)行，其余大部分幾乎不腐蝕。事先無法預(yù)知，容易發(fā)生脆性斷裂失效，危害性特別大。第1頁/共37頁2.12.1局部腐蝕和全面腐蝕比較全面腐蝕8.5%應(yīng)力腐蝕破裂45.6%腐蝕疲勞8.56%小孔腐蝕21.6%晶間腐蝕4.9%高溫氧化4.9%氫脆3.0%Table1:1976年日本Mitsubishi化工對服役10年的機(jī)械化工裝置損壞調(diào)查第2頁/共37頁2.12.1局

2、部腐蝕和全面腐蝕比較(2) 局部腐蝕和全面腐蝕的比較比較項(xiàng)目全全 面面 腐腐 蝕蝕局局 部部 腐腐 蝕蝕腐蝕形貌腐蝕分布在整個(gè)金屬表面腐蝕破壞主要集中在一定區(qū)域腐蝕電池陰陽極在表面上變化，陰陽極無法辨別陰陽極在微觀上可以分析電極面積陰極 = 陽極陽極 Ebr 發(fā)生孔蝕 Ebr電位 Ep 不產(chǎn)生新蝕核，原有的 蝕核長大 電位 Ep 不產(chǎn)生新的蝕核，原有的 也鈍化而停止發(fā)展 Ebr越高，耐孔蝕性越好； Ep越大，金屬表面的鈍化膜越穩(wěn)定。第23頁/共37頁2.2 2.2 表面狀態(tài)和幾何因素lEbr影響因素 材料因素 自鈍化金屬相對耐點(diǎn)蝕能力高；金屬的表面粗糙核位錯(cuò)越容易形成點(diǎn)蝕。 環(huán)境因素 介質(zhì)的成

3、分、pH值以及流速核溫度等。l點(diǎn)蝕的防護(hù) 合理的選材，加入適量的能提高抗點(diǎn)蝕的合金元素，如Cr、Mo、Ni等的不銹鋼改善表面處理工藝，提高鈍態(tài)穩(wěn)定性。 降低環(huán)境介質(zhì)的有害元素 特別是鹵素離子 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用陰極保護(hù) 對金屬設(shè)備、裝置采用電化學(xué)保護(hù)是防止小孔腐蝕發(fā)生的較好措施。陰極極化使電位低于保護(hù)電位Ep，使設(shè)備材料處于穩(wěn)定的鈍化區(qū)。 緩沖劑 封閉系統(tǒng)中采用緩沖劑，不銹鋼采用硝酸鹽、亞硝酸鈉等。第24頁/共37頁2.2 2.2 表面狀態(tài)和幾何因素(2) 縫隙腐蝕l定義 縫隙腐蝕金屬與金屬或與非金屬之間存在很小的縫隙(0.025-0.1mm)時(shí)，縫隙內(nèi)介質(zhì)不易流動(dòng)而形成滯留狀態(tài)，促使縫隙內(nèi)

4、的金屬加速腐蝕。 縫隙腐蝕實(shí)例：螺紋連接、鉚接板的接合面、設(shè)備底板與基礎(chǔ)接觸面等。第25頁/共37頁2.2 2.2 表面狀態(tài)和幾何因素l縫隙腐蝕機(jī)理 目前，大家較能接受的機(jī)理是，縫隙腐蝕的起因是氧濃差電池的作用，而閉塞電池引起的酸化自摧化作用是造成縫隙腐蝕加速進(jìn)行的根本原因。也就是說，只有氧濃差電池的作用，而沒有閉塞電池引起的自催化作用，是不能構(gòu)成嚴(yán)重的縫隙腐蝕的。 縫隙內(nèi)陽極FeFe2+十2e；縫隙外陰極1/2O2+H2O+2e2OH-。由于陰、陽極分離，二次腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)3；在縫隙口形成，很快發(fā)展為閉塞電池。第26頁/共37頁2.2 2.2 表面狀態(tài)和幾何因素l縫隙腐蝕防護(hù) 避免形成

5、縫隙或造成表面沉積的幾何構(gòu)造第27頁/共37頁2.2 2.2 表面狀態(tài)和幾何因素 防止溶液濃縮，避免積液和死區(qū)第28頁/共37頁2.3 2.3 表面狀態(tài)和幾何因素電偶腐蝕galvanic corrosionl定義 異種金屬彼此接觸或通過其他導(dǎo)體連通，處于同一介質(zhì)中，會(huì)造成接觸部位的局部腐蝕。電位低的金屬溶解速度大，電位高的溶解速度小。實(shí)際為不同電極構(gòu)成的宏觀腐蝕電池所致。 第29頁/共37頁2.3 2.3 表面狀態(tài)和幾何因素l電偶腐蝕原理混合電位 金屬M(fèi)1和M2分別發(fā)生共軛電極反應(yīng)： 第30頁/共37頁2.3 2.3 表面狀態(tài)和幾何因素l面積比與有效距離 小陽極、大陰極的結(jié)構(gòu)危害，面積比Sk/

6、Sa，析氫反應(yīng)(電化學(xué)控制)時(shí)，陰極電流密度減小，氫的超電壓降低，陽極溶解加速；耗氧(擴(kuò)散控制)腐蝕時(shí)，陰極面積增加，提高了擴(kuò)散電流，陽極溶解加速。 應(yīng)采用小陰極、大陽極的結(jié)構(gòu)。l電偶腐蝕的因素 金屬材料的電極電位 差值越大，腐蝕 面積效應(yīng) 避免小陽極、大陰極 溶液電阻 腐蝕經(jīng)常集中在結(jié)合（突起）處。 環(huán)境介質(zhì) 第31頁/共37頁2.3 2.3 表面狀態(tài)和幾何因素l電偶腐蝕的防護(hù) 選擇相容性材料 由于所處介質(zhì)大多不好金屬離子本身，因而不能使用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)序來衡量。通常要實(shí)際測量。 電位50mV時(shí)，電偶效應(yīng)可 不考慮。 第32頁/共37頁2.3 2.3 表面狀態(tài)和幾何因素 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 避免小

7、陽極、大陰極的結(jié)構(gòu)。焊縫相對被焊金屬時(shí)陰性的，螺釘、鉚釘也是陰性的。 . 將不同金屬部件相互絕緣。 . 插入其他金屬或采用涂層， 以降低兩種金屬間的電位差。 .將陽極材料換成廉價(jià)材料， 同時(shí)可適當(dāng)增加厚度。 電化學(xué)保護(hù)犧牲陽極 保護(hù)陰極 第33頁/共37頁2.4 2.4 焊接因素(1) 焊接缺陷和腐蝕l焊接表面缺陷 焊瘤熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化部位堆積而成，與木材沒有融合。 咬邊在工件上沿焊縫邊緣所形成的溝槽會(huì)凹陷。電流過大、焊縫太長等。 第34頁/共37頁2.4 2.4 焊接因素l異種金屬焊接 化工設(shè)備常采用異種金屬焊接，例如碳鋼不銹鋼，奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼，復(fù)合鋼板等，如果焊縫金屬的電位遠(yuǎn)低于母體的金屬時(shí)，就會(huì)形成小陽極、大陰極的腐蝕環(huán)境。因此焊縫多選用電位高的金屬焊條。l焊接殘余應(yīng)力 焊接過程是一個(gè)焊縫金屬凝固和冷卻的過程，由于垂直焊縫方向上的溫度差很大，結(jié)果造成高溫區(qū)的殘余拉應(yīng)力和低溫區(qū)的殘余壓應(yīng)力。熱處理消除。第35頁/共37頁2.4 2.4 焊接因素l焊接熱影響區(qū) 焊接過程在焊縫兩側(cè)距焊縫遠(yuǎn)近不同的各點(diǎn)，所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)不同，越近加熱溫度越高，越遠(yuǎn)就越低。相當(dāng)于經(jīng)