過(guò)程設(shè)備腐蝕與防護(hù)

1、過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù) -聯(lián)系方式： 1 腐蝕速度 根據(jù)腐蝕電化學(xué)熱力學(xué)條件，可以判斷反應(yīng)的趨勢(shì)，而不能直接表明腐蝕速率的大小，反應(yīng)速度的大小取決于多種因素 極化與超電壓 極化現(xiàn)象 當(dāng)電極上有凈電流通過(guò)時(shí)，電極電位顯著地偏離了未通凈電流時(shí)的起始電位值(平衡電位或非平衡的穩(wěn)態(tài)電位)，這種現(xiàn)象通常稱為極化。腐蝕電池發(fā)生極化可使腐蝕電流密度減小，從而降低了金屬腐蝕速度。 2 取兩塊面積相等的鋅片和銅片，同時(shí)浸入盛有3%NaCl溶液的同一容器中。已測(cè)得銅與鋅開(kāi)路電位(凈電流為零時(shí))分別為ECu=0.04V，EZn-0.76V,已知回路電阻R=R1(導(dǎo)線、電流表及開(kāi)關(guān))R2(電解質(zhì))230。3開(kāi)路時(shí)：I0E

2、Zn-0.76VECu=0.04VR230剛閉路瞬間：I = E/R=3500A閉路后不久(幾秒鐘)：I = 200A4開(kāi)路時(shí)：I0剛閉路瞬間：I = E/R =3500A閉路后不久(幾秒鐘)：I=200A原因分析：根據(jù)歐姆定律可知，電路中只有電位發(fā)生了變化。5 由于回路中的電流流動(dòng)而引起電極電位偏離初始值的現(xiàn)象。 陽(yáng)極向正，陰極向負(fù)偏移6 電化學(xué)極化 陰陽(yáng)極反應(yīng)分別跟不上電子的供應(yīng)速度電子流出的速度而引起。 濃差極化 由于電極附近溶液離子濃度與本體濃度的差異導(dǎo)致的極化 膜阻極化 由于金屬表面形成的保護(hù)性膜，形成膜阻引起的。7 極化作用的表征-超電壓、過(guò)電位 過(guò)電位是指電位偏離平衡電極電位的大

3、小。 電化學(xué)、濃差、膜阻極化過(guò)電位的計(jì)算公式。（p20-21） 極化曲線圖 電位和電流或電流密度的關(guān)系曲線稱為極化曲線。 將腐蝕電池的陰陽(yáng)極極化曲線繪制在E-I圖上，得到的曲線稱為腐蝕極化圖。8 腐蝕極化圖的應(yīng)用* 判斷腐蝕過(guò)程的控制因素* 確定金屬腐蝕速度* 多電極系統(tǒng)圖解分析9 腐蝕速度與耐蝕性評(píng)定 * 腐蝕速度計(jì)算金屬腐蝕程度的表示方法由質(zhì)量的變化來(lái)表示 重量法、增重法、深度法 * 影響腐蝕速度的因素 金屬本身、處理工藝、介質(zhì)環(huán)境、其他環(huán)境 v失：g/m2h10金屬和合金耐蝕性評(píng)價(jià)指標(biāo)11 去極化作用 消除極化過(guò)程的作用，降低陽(yáng)極正偏，負(fù)極負(fù)偏移的趨勢(shì)。 矛盾：控制腐蝕速度和減少能耗之間

4、的為矛盾。 用作犧牲陽(yáng)極的材料要求極化作用小。12 析氫腐蝕 氫在陰極上放電，使陽(yáng)極溶解持續(xù)進(jìn)行而引起的金屬腐蝕。 鋼鐵、鑄鐵、鋁等金屬在酸性介質(zhì)中常常發(fā)生析氫腐蝕。* 條件 腐蝕電池的陽(yáng)極電位必須低于陰極的析氫電極電位。13* 過(guò)程 四個(gè)步驟，以最慢的作為控制步驟。特點(diǎn) 1、陰極材料的性質(zhì)對(duì)腐蝕速度影響較大。 2、溶液流動(dòng)狀態(tài)對(duì)腐蝕速度影響不大。 3、陰極面積增加，腐蝕速度增大。 4、酸度增加，溫度升高會(huì)加劇腐蝕。14 耗氧腐蝕 溶液中的氧在陰極析出，促使陽(yáng)極金屬溶解而腐蝕。* 條件 腐蝕電池的陽(yáng)極的初始電位必須低于氧在該溶液中的平衡電位。15* 過(guò)程 兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。 * 特點(diǎn) 1、控制步驟

5、隨金屬在溶液中的腐蝕電位而異。 2、腐蝕速度與金屬本身的性質(zhì)不大。 3、溶液中的含氧量對(duì)腐蝕影響很大。 4、陰極面積對(duì)腐蝕速度的影響視腐蝕電池類(lèi)型而異。 5、溶液的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)腐蝕速度影響大。16 金屬的鈍化 由活性溶解狀態(tài)變成非常耐蝕狀態(tài)的突變現(xiàn)象。例如將在濃硝酸中鈍化后的鐵轉(zhuǎn)置到本來(lái)不可能致鈍的稀硝酸中，仍能保持一定程度的鈍態(tài)穩(wěn)定性。其穩(wěn)定程度取決于鈍化劑的氧化性和作用時(shí)間。 2. 金屬鈍化后電位往正方面急劇上升1. 鈍化的難易程度與鈍化劑、金屬本性和溫度等有關(guān)3. 鈍態(tài)與活態(tài)之間的轉(zhuǎn)換具有一定程度的不可逆性174. 在一定條件下，利用外加陽(yáng)極電流或局部陽(yáng)極電流也可以使金屬?gòu)幕顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)由

6、于鈍態(tài)建立的過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的暫態(tài)過(guò)程，其中涉及到電極表面狀態(tài)的變化、表面層中的擴(kuò)散和電遷移以及新相的析出過(guò)程等。因此盡管對(duì)鈍化現(xiàn)象的研究已有一百多年歷史，積累了大量的表觀現(xiàn)象，但是對(duì)于發(fā)生鈍化的作用機(jī)理，至今仍無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的、完整的理論。目前比較為接受的是薄膜理論和吸附理論。 鈍化理論與鈍化特性曲線分析18* 薄膜理論薄膜理論認(rèn)為：鈍化是由于金屬溶解時(shí)，在金屬表面生成了致密的、覆蓋性良好的固體產(chǎn)物保護(hù)膜，這層保護(hù)膜作為一個(gè)獨(dú)立的相而存在，它或者使金屬與電解質(zhì)溶液完全隔開(kāi)，或者強(qiáng)烈地阻滯了陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行，結(jié)果使金屬的溶解速度大大降低，亦即使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)。19* 吸附理論吸附理論認(rèn)為：金屬鈍化

7、并不需要形成固態(tài)產(chǎn)物膜，而只要在金屬表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附層就足夠使金屬鈍化了。當(dāng)這些粒子在金屬表面上吸附以后，就改變了金屬溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽(yáng)極反應(yīng)的活化能顯著升高，因而金屬表面本身的反應(yīng)能力降低了，亦即呈現(xiàn)出鈍態(tài)。20圖中曲線被四個(gè)特征電位值分成四個(gè)區(qū)：(1) 曲線AB段，即從金屬的初始電極電位EA0至金屬的鈍化電位(臨界電位)ECP，為金屬的活態(tài)區(qū)。此時(shí)金屬表面沒(méi)有鈍化膜形成、金屬處于活性溶解狀態(tài)。當(dāng)EECP時(shí)，金屬的陽(yáng)極電流密度達(dá)到最大值iCP，稱為鈍化電流密度。* 鈍化曲線分析陽(yáng)極鈍化曲線21圖中曲線被四個(gè)特征電位值分成四個(gè)區(qū)：(2) 曲線BC段，即從電位ECP到電

8、位EP是活化-鈍化過(guò)渡區(qū)。當(dāng)電位達(dá)到EP時(shí)，金屬發(fā)生鈍化，金屬表面有鈍化膜形成，金屬開(kāi)始從活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)、陽(yáng)極電流密度急劇下降。22圖中曲線被四個(gè)特征電位值分成四個(gè)區(qū)：(3) 曲線CD段，即從EP到過(guò)鈍電位ETP為鈍態(tài)區(qū)。當(dāng)電位達(dá)到EP，亦即到達(dá)能形成穩(wěn)定鈍化膜的氧化電位時(shí)，金屬表面處于穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)。此時(shí)電流密度變得很小，并在CD段的電位內(nèi)，其值只有微小的變化，這個(gè)電流密度iP稱為維鈍電流密度。23圖中曲線被四個(gè)特征電位值分成四個(gè)區(qū)：(4) 曲線DE段，即電位高于ETP的區(qū)段，稱為過(guò)鈍化區(qū)。從過(guò)鈍化電位ETP開(kāi)始，陽(yáng)極電流密度再次隨著電位的升高而增大，這種已經(jīng)鈍化了的金屬，在很高的電位下，又重新由鈍態(tài)變成活態(tài)的現(xiàn)象，稱為過(guò)鈍化。24 金屬鈍性的應(yīng)用1. 陽(yáng)極保護(hù)（電化學(xué)鈍化） 2. 化學(xué)鈍化提高金屬耐蝕性3. 添加易鈍化合金元素，提高合金的耐蝕性4. 添加活性陰極元素提高可鈍化金屬或