腐蝕與防護(hù)-第7章-腐蝕控制方法課件

1、第六章 腐蝕控制方法主要內(nèi)容 重點(diǎn)掌握陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù) 熟悉聯(lián)合防腐措施 了解襯里、涂料、鍍層、緩蝕劑等防腐方法 1第六章 腐蝕控制方法主要內(nèi)容 重點(diǎn)掌握陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù) 目前工程上常用的幾種方法： 金屬或非金屬材料涂層金屬涂層包括：金屬襯里、金屬鍍層、復(fù)合金屬板等非金屬涂層包括：襯里（橡膠、塑料、石墨）、搪瓷、搪 玻璃、涂料等 電化學(xué)保護(hù)：陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù) 防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 介質(zhì)處理：添加緩蝕劑2 目前工程上常用的幾種方法：2第一節(jié) 陰極保護(hù) 陰極保護(hù)：依靠外加直流電流或犧牲陽(yáng)極，使被保護(hù)金屬成為陰極，從而減輕或消除金屬的腐蝕的方法。 思路：應(yīng)用陰極保護(hù)之前，大多數(shù)產(chǎn)生腐蝕的金屬結(jié)構(gòu)上都

2、存在著陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)。如果能把所有的陽(yáng)極區(qū)都變成陰極區(qū)，于是整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)變成陰極，這樣就能消除腐蝕。一、陰極保護(hù)原理 腐蝕著的金屬上既有陽(yáng)極又有陰極，在外加直流電源下，其陰極保護(hù)原理如圖所示。3第一節(jié) 陰極保護(hù) 陰極保護(hù)：依靠外加直AK護(hù)屏e犧牲陽(yáng)極保護(hù)AK輔助陽(yáng)極e外加電流保護(hù)陰極保護(hù)原理4AK護(hù)屏e犧牲陽(yáng)極保護(hù)AK輔助陽(yáng)極e外加電流保護(hù)陰極保護(hù)原理EA1EA0ECEK0aSbNIA 1-EICIK 1IK 2I陰極保護(hù)原理的極化圖分析 外加陰極電流后，金屬的腐蝕電位將向負(fù)方向移動(dòng)，由原來(lái)的EC移至EA1，相應(yīng)金屬的腐蝕電流就由IC降至IA1，此時(shí)外加的陰極保護(hù)電流5EA1EA0ECEK0a

3、SbNIA 1-EICIK 1IK EA1EA0ECEK0aSbNIA 1-EICIK 1IK 2I陰極保護(hù)原理的極化圖分析 繼續(xù)增大外加陰極電流，直到陰極極化使金屬的電位移至陽(yáng)極的初始電位EA0，此時(shí)金屬上的陽(yáng)極溶解電流 IA=0即陽(yáng)極腐蝕溶解停止。金屬得到保護(hù)。6EA1EA0ECEK0aSbNIA 1-EICIK 1IK 若使用恒電位法，使金屬?gòu)腅C陰極極化到EA1, 此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為I保，金屬腐蝕速度將從IC降到IA1。如果極化到的電位相應(yīng)于腐蝕原電池陽(yáng)極過(guò)程的開路電位，腐蝕過(guò)程便停止，溶解電流降為零。此時(shí)的外加電流將是IK2。EA1EA0ECEK0aSbNIA 1-EICIK 1IK

4、2I 利用外加電流或利用恒電位法都可使金屬發(fā)生陰極極化。7 若使用恒電位法，使金屬?gòu)腅C陰極極化到EA1,二、陰極保護(hù)電源來(lái)源1.犧牲陽(yáng)極 如：前面講過(guò)的電偶腐蝕，兩種不同金屬中電位負(fù)的為陽(yáng)極，受到腐蝕。這樣的金屬我們稱之為犧牲陽(yáng)極。 犧牲陽(yáng)極上的電位低于被保護(hù)金屬，它輸出的電流流經(jīng)介質(zhì)流向被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)。這就要求犧牲陽(yáng)極必須與被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)保持電接觸。這是一種較簡(jiǎn)單的陰極保護(hù)方法。 對(duì)犧牲陽(yáng)極材料的要求： 為了消除金屬結(jié)構(gòu)上的腐蝕電池，犧牲陽(yáng)極材料必須足夠負(fù)8二、陰極保護(hù)電源來(lái)源8 在介質(zhì)中腐蝕速度低，材料消耗低 具有良好的導(dǎo)電性 具有較高的電流效率，即消耗于自腐蝕的電能量 要小 有較好的機(jī)

5、械性能，便于加工、成本低、容易獲得2.外加電流系統(tǒng) 保護(hù)電流來(lái)自在被保護(hù)結(jié)構(gòu)與陽(yáng)極間連接的某個(gè)外加的直流電源。電源的正極必須與陽(yáng)極連接，這樣才能對(duì)被保護(hù)結(jié)構(gòu)輸出所需要的陰極電流。如果接錯(cuò)了，把正極接到被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)上，金屬變成陽(yáng)極，不但不被保護(hù)，反而加速腐蝕。9 在介質(zhì)中腐蝕速度低，材料消耗低2.外加電流系統(tǒng)9三、陰極保護(hù)的基本參數(shù) 最小保護(hù)電流密度：使金屬腐蝕停止，達(dá)到完全保護(hù)時(shí)所需的最小電流密度。 最小保護(hù)電位：陰極保護(hù)下，金屬剛好完全停止腐蝕時(shí)的臨界電位。 這兩個(gè)參數(shù)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 最大保護(hù)電流密度：達(dá)到有效保護(hù)或完全保護(hù)所用電流密度的最大值。超過(guò)此值，將發(fā)生過(guò)保護(hù)現(xiàn)象。 最大保護(hù)電位

6、：達(dá)到有效保護(hù)或完全保護(hù)所用極化電位的最負(fù)值。10三、陰極保護(hù)的基本參數(shù)10 過(guò)保護(hù)：由于保護(hù)電流密度過(guò)大或保護(hù)電位太負(fù)引起的腐蝕速度增加。 分散能力與遮蔽作用 電流在被保護(hù)表面均勻分布的能力稱為分散能力。分散能力越強(qiáng)，則陰極保護(hù)的效果越好。 遮蔽作用是由于電流有選擇電阻最小的途徑流動(dòng)的特性。被保護(hù)設(shè)備上距離陽(yáng)極最近的部位電阻最小，將聚集很高的電流密度，而離陽(yáng)極較遠(yuǎn)的部位，往往不能獲得足夠的電流密度，致使保護(hù)效果不好。 保護(hù)度V1-保護(hù)前的腐蝕速度V2-保護(hù)后的腐蝕速度11 過(guò)保護(hù)：由于保護(hù)電流密度過(guò)大或保護(hù)電位太負(fù)引起的腐蝕速度增需要指出的是：要使腐蝕速率完全降到零，實(shí)際上將要消耗很大的電流

7、，甚至發(fā)生了強(qiáng)烈的析氫腐蝕時(shí)，腐蝕率仍將不到零。因此要想達(dá)到最小保護(hù)電流密度是不現(xiàn)實(shí)的。所以說(shuō)“有效保護(hù)”比“完全保護(hù)”更合適。實(shí)際上，陰極保護(hù)設(shè)計(jì)與使用合適的話，保護(hù)度可達(dá)到80%99%。12需要指出的是：要使腐蝕速率完全降到不到零。因此要想達(dá)到最小保四、影響陰極保護(hù)涉及的因素 對(duì)于一個(gè)具體的工程，在選擇陰極保護(hù)系統(tǒng)之前，應(yīng)考慮的問(wèn)題很多。1.所需總保護(hù)電流 進(jìn)行陰極保護(hù)，必須知道所需的總電流。這可用臨時(shí)的試驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)定電流的需要量。若所需要的保護(hù)電流不大（1.52A），最好選用犧牲陽(yáng)極保護(hù)。如果所需保護(hù)電流較大，采用外加電流保護(hù)比較經(jīng)濟(jì)。2.環(huán)境的變化對(duì)于土壤，透氣性差的土壤中，金屬相對(duì)容

8、易極化。13四、影響陰極保護(hù)涉及的因素13 若在氧容易到達(dá)結(jié)構(gòu)表面的土壤中，結(jié)構(gòu)要極化需較大的電流。 另外，土壤電阻率最低的地方，是最適合于安裝犧牲陽(yáng)極或外加電流系統(tǒng)的陽(yáng)極。 在水中，水的運(yùn)動(dòng)有顯著的作用。若水靜止，保護(hù)電流可取較小值。湍流的水，能沖刷結(jié)構(gòu)表面，因此有極強(qiáng)的機(jī)械去極化作用。3.電的屏蔽 對(duì)間距小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并進(jìn)行陰極保護(hù)的構(gòu)件，很容易發(fā)生電的屏蔽作用。從遠(yuǎn)處陰極保護(hù)電源來(lái)的電流，很容易被外層構(gòu)件所吸收，只有少量電流能達(dá)到內(nèi)層構(gòu)件，于是外層構(gòu)件就形成了一種電的屏蔽。14 若在氧容易到達(dá)結(jié)構(gòu)表面的土壤中，結(jié)構(gòu)要極化需較此時(shí)，陰極的數(shù)量和配置應(yīng)盡量做到與被保護(hù)結(jié)構(gòu)的各部位距離大致相等

9、，使電流的分散均勻。4.經(jīng)濟(jì)因素 使用陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)考慮陰極保護(hù)在經(jīng)濟(jì)上是否合算。如果陰極保護(hù)是解決腐蝕問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)辦法，那么選擇的陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該是成本最低，其中需要考慮設(shè)計(jì)和安裝成本、電源成本以及系統(tǒng)維護(hù)的成本。5.保護(hù)壽命 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該知道被保護(hù)結(jié)構(gòu)預(yù)期的使用期限。在實(shí)際應(yīng)用陰極保護(hù)的地方，應(yīng)該使陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命與被保護(hù)結(jié)構(gòu)的壽命相同。壽命過(guò)低，保護(hù)效果不好；過(guò)高，則會(huì)增加成本，造成浪費(fèi)。15此時(shí)，陰極的數(shù)量和配置應(yīng)盡量做到與被保護(hù)結(jié)構(gòu)的各部位距離大致6.雜散電流的影響 在設(shè)計(jì)陰極保護(hù)系統(tǒng)之前，必須了解該地區(qū)是否有雜散電流。它主要來(lái)自電氣化鐵路、采礦機(jī)械、電焊等直流電源。雜散電流使被

10、保護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很快的腐蝕，通常比其它環(huán)境因素引起的腐蝕更加嚴(yán)重。在設(shè)計(jì)陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)該很好地選擇陽(yáng)極系統(tǒng)的位置，盡量避開雜散電流。7.溫度 溫度對(duì)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的影響，主要是改變介質(zhì)的電阻。土壤和水的電阻通常是隨著溫度的升高而降低。熱帶海水電阻比寒冷地區(qū)的同樣海水的電阻低得多。166.雜散電流的影響168.犧牲陽(yáng)極材料 適合做犧牲陽(yáng)極的材料有鋁、鎂、鋅。陽(yáng)極材料可以澆鑄成多種不同重量不同形狀的犧牲陽(yáng)極，以滿足陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的需要。9.外加電流陽(yáng)極 用于外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽(yáng)極，最好在輸出電流時(shí)有一個(gè)符合實(shí)際的最低的腐蝕率。廢鋼管、棒及類似的廢鋼材料都可以用作外加電流保護(hù)系統(tǒng)的陽(yáng)極。雖消耗較多，但來(lái)

11、源廣泛。 含硅14.5%的鑄鐵作為陽(yáng)極，其消耗速度很低，來(lái)源充足。碳或石墨消耗量很小，也可作為陽(yáng)極，且容易成為所需的各種形狀和尺寸。178.犧牲陽(yáng)極材料17 金屬鉑的制品用作外加電流陽(yáng)極，消耗速度極低，十分理想，但價(jià)格昂貴。通常將它鍍?cè)谝环N較便宜的材料上使用。10、陽(yáng)極回填料 多數(shù)情況下，犧牲陽(yáng)極埋入地下時(shí)，其周圍都要用化學(xué)回填料。好處是： 使陽(yáng)極周圍有均勻的介質(zhì)，使陽(yáng)極均勻消耗，發(fā)揮最大的效率。 防止與土壤里的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，否則會(huì)在陽(yáng)極表面形成一層高電阻的鈍化膜。 防止有效電流排出，對(duì)其它金屬形成雜散電流。18 金屬鉑的制品用作外加電流陽(yáng)極，消耗速度極低，十例如：用于鎂陽(yáng)極的回填料 鋅陽(yáng)

12、極的回填料：50%熟石膏與50%膨潤(rùn)土75%的水合石膏20%膨潤(rùn)土5%硫酸鈉11.預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 實(shí)際操作中，為了便于對(duì)保護(hù)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控，在被保護(hù)設(shè)備上預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。工程上往往是監(jiān)控保護(hù)電位。 總之，陰極保護(hù)比較適宜于腐蝕性不太強(qiáng)的介質(zhì)，如：海水、土壤、中性鹽溶液。在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中，因電能與護(hù)屏材料消耗太大，一般不采用。19例如：75%的水合石膏11.預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)19五、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)程序（一）犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)根據(jù)被保護(hù)金屬工作條件、表面涂層的有無(wú)與好 壞，確定保護(hù)電流密度和保護(hù)電位以及保護(hù)后的腐 蝕率。2. 根據(jù)被保護(hù)面積 S 和保護(hù)電流密度 ip，確定總保護(hù) 電流強(qiáng)度

13、 Ip：Ip = ip S3. 確定犧牲陽(yáng)極種類和規(guī)格型號(hào)。20五、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)程序（一）犧牲陽(yáng)極設(shè)計(jì)Ip = ip S4. 根據(jù)陽(yáng)極消耗率R(kg/Aa)，陽(yáng)極設(shè)計(jì)壽命T(a)和保 護(hù)電流Ip(A)，求出所需陽(yáng)極總重量W(kg): 式中：a 為安全系數(shù)，一般取1.11.25。5. 根據(jù)保護(hù)電流 Ip 和每個(gè)犧牲陽(yáng)極的發(fā)生電流量 Io， 計(jì)算出理論上所需陽(yáng)極個(gè)數(shù) n 。 考慮到分散能力，計(jì)算個(gè)數(shù)時(shí)需加入修正系數(shù)。214. 根據(jù)陽(yáng)極消耗率R(kg/Aa)，陽(yáng)極設(shè)計(jì)壽命T(a)6. 根據(jù)分散能力和保護(hù)半徑?jīng)Q定陽(yáng)極布置。7. 復(fù)驗(yàn)陽(yáng)極重量。根據(jù)陽(yáng)極個(gè)數(shù)和單重計(jì)算總重，該 值應(yīng)大于（4）的計(jì)算值。8.

14、 若為地下保護(hù)，應(yīng)根據(jù)陽(yáng)極性質(zhì)和土壤條件確定犧 牲陽(yáng)極的回填料。9. 設(shè)計(jì)電聯(lián)接方式和絕緣結(jié)構(gòu)。10. 選定參比電極和電位測(cè)量?jī)x表，設(shè)計(jì)檢測(cè)點(diǎn)和測(cè) 量接線。226. 根據(jù)分散能力和保護(hù)半徑?jīng)Q定陽(yáng)極布置。22（二）外加電源法設(shè)計(jì)1. 確定保護(hù)電流密度、保護(hù)電位和保護(hù)效果。2. 計(jì)算所需保護(hù)電流強(qiáng)度。3. 選擇合適的輔助陽(yáng)極材料。4. 根據(jù)分散能力要求設(shè)計(jì)陽(yáng)極的個(gè)數(shù)、分布及陽(yáng)極結(jié)構(gòu)， 并驗(yàn)算輔助陽(yáng)極實(shí)際的工作電流密度是否在允許值內(nèi)。5. 驗(yàn)算陽(yáng)極重量。6. 確定直流電源輸出電壓。7. 確定控制方式：精確控制時(shí)，采用恒電位法或控制電流 法。8. 選擇直流電源類型、規(guī)格及個(gè)數(shù)；設(shè)計(jì)電聯(lián)接及絕緣結(jié)構(gòu)。2

15、3（二）外加電源法設(shè)計(jì)23六、聯(lián)合保護(hù)1.陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合防腐 只有涂料防腐時(shí) 雖涂料可將金屬與介質(zhì)機(jī)械隔開，起到保護(hù)金屬的作用，但由于涂層本身存在微孔、老化、龜裂、剝離及施工不良使涂層發(fā)生針孔、機(jī)械損傷等，大大縮短了涂層使用壽命；另外，裸露部分金屬形成小陽(yáng)極，涂層部分形成大陰極，使金屬腐蝕加劇。 聯(lián)合保護(hù)時(shí) 裸露部分的金屬表面，由于獲得集中的保護(hù)電流而得到陰極保護(hù)，則可以彌補(bǔ)涂層的缺陷，防止涂層劣化，可大大延長(zhǎng)設(shè)備的檢修周期。24六、聯(lián)合保護(hù)1.陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合防腐24 例如，某油田的地下輸油管道，在單獨(dú)使用涂料防腐時(shí)，不到三年發(fā)生穿孔漏油，造成停產(chǎn)。在采用涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合防腐后，五年

16、多未發(fā)現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象。2.陰極保護(hù)和緩蝕劑聯(lián)合防腐 采用緩蝕劑防腐 是為了加入少量某些物質(zhì)，能使金屬腐蝕程度大為降低，甚至停止。但在有些情況下，單獨(dú)使用緩蝕劑效果不好，或使用量太大，不經(jīng)濟(jì)。 聯(lián)合防腐 發(fā)電廠列管式海水凝汽器黃銅管的腐蝕，主要是黃銅脫鋅引起的穿孔腐蝕破壞。在海水中只加緩蝕劑FeSO4，防腐效果不好；若單獨(dú)采用陰極25 例如，某油田的地下輸油管道，在單獨(dú)使用涂料防腐保護(hù)，由于遮蔽作用，只能對(duì)管板和管端起良好的保護(hù)作用。采用聯(lián)合保護(hù)后，很好地解決了這一問(wèn)題。26保護(hù)，由于遮蔽作用，只能對(duì)管板和管端起良好的保護(hù)作用。采用聯(lián)腐蝕事例事例一：某公司選用不銹鋼管作地下輸油管道。安裝后大約一

17、年準(zhǔn)備投入使用，油從一端泵入，在另一端卻未見油出現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)管道上因腐蝕形成了許多小孔，油全部漏掉了。又發(fā)現(xiàn)該管道附近有一條碳鋼管道實(shí)施了陰極保護(hù)，認(rèn)為不銹鋼是耐蝕材料，并沒(méi)有將不銹鋼連接到陰極保護(hù)系統(tǒng)。27腐蝕事例事例一：某公司選用不銹鋼管作地下輸油管道。安裝后大約陰極保護(hù)造成雜散電流腐蝕的防護(hù)方法： 最好的方法是在設(shè)計(jì)時(shí)將附近的管道和設(shè)施都納入 陰極保護(hù)系統(tǒng)，一道進(jìn)行保護(hù)。 提高管道相交段的絕緣等級(jí)，或涂覆新的絕緣層， 以避免雜散電流流入。涂覆長(zhǎng)度一般10m左右。 在多管道地區(qū)，最好采用多個(gè)陽(yáng)極站每個(gè)站的保護(hù) 電流較小，陽(yáng)極離被保護(hù)管道較近，以縮小保護(hù)電 流范圍。28陰極保護(hù)造成雜散電流腐

18、蝕的防護(hù)方法： 最好的方法是在設(shè)計(jì)時(shí)將事例二：海邊一座混凝土石油裝運(yùn)碼頭，混凝土臺(tái)面支撐在鋼管上。鋼管表面涂漆并加陰極保護(hù)。電源負(fù)極連在鋼筋上。陽(yáng)極是鍍鉑鈦懸掛在海水中。在石油裝卸過(guò)程中，碼頭受到周期性機(jī)械應(yīng)力，引起混凝土某些物理破壞。使用12年后發(fā)現(xiàn)，平臺(tái)的混凝土臺(tái)面出現(xiàn)嚴(yán)重脹裂，鋼筋暴露出來(lái)。29事例二：海邊一座混凝土石油裝運(yùn)碼頭，混凝土臺(tái)面支撐在鋼管上。 第二節(jié) 陽(yáng)極保護(hù) 陽(yáng)極保護(hù)是金屬在電解液中利用外加陽(yáng)極電流產(chǎn)生陽(yáng)極極化而建立鈍態(tài)的特性來(lái)產(chǎn)生保護(hù)的方法。直流電源輔助陽(yáng)極被保護(hù)設(shè)備-Eiicpip30 第二節(jié) 陽(yáng)極保護(hù) 陽(yáng)極保護(hù)是金屬在電陽(yáng)極保護(hù)原理 依據(jù)金屬鈍化的原理。對(duì)于能夠在某些

19、電解質(zhì)溶液中產(chǎn)生鈍化的金屬，若通以一定的電流，當(dāng)電流密度達(dá)到致鈍電流密度時(shí)，則金屬表面開始產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，形成鈍化膜，從而阻止腐蝕的進(jìn)行。陽(yáng)極保護(hù)是把金屬設(shè)備與外加直流電源正極相連，另有一個(gè)輔助陰極與外加直流電源負(fù)極相連。一、陽(yáng)極保護(hù)的主要參數(shù)1.致鈍電流密度 icp 為了盡量減小設(shè)備投資和耗電量，希望致鈍電流密度越小越好，可以減少陽(yáng)極溶解量。主要取決于31陽(yáng)極保護(hù)原理 依據(jù)金屬鈍化的原理。對(duì)于能夠在某些金屬的本身性質(zhì)和介質(zhì)條件，也與致鈍時(shí)間有關(guān)。p131 當(dāng)電流密度較小時(shí)，則不能建立鈍態(tài)。由于致鈍過(guò)程中有一部分電流消耗在電解腐蝕上。電流密度小，電解腐蝕消耗的電流相對(duì)較多，而用于致鈍的部分相對(duì)較

20、少。當(dāng)電流密度小到一定程度時(shí)，電流全部消耗于電解腐蝕了，因而無(wú)法致鈍。所以，設(shè)計(jì)陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，要合理選擇致鈍電流密度。 工程上一般采用逐步鈍化法。即將被保護(hù)設(shè)備接上電源后，逐步注入腐蝕性溶液，使設(shè)備由下而上分段依次建立鈍態(tài)。這樣在整個(gè)致鈍過(guò)程中，總的電流可大大減小，因而可選用容量較小的電器設(shè)備，還可減小金屬設(shè)備的電解腐蝕。32金屬的本身性質(zhì)和介質(zhì)條件，也與致鈍時(shí)間有關(guān)。p131322.維鈍電流密度 ip 它直接反映金屬設(shè)備在陽(yáng)極保護(hù)下的腐蝕速度，越小越好。這樣可減少常規(guī)消耗。 ip與金屬本性和介質(zhì)條件有關(guān)。對(duì)于可鈍化金屬，若維鈍電流密度很大，則采用陽(yáng)極保護(hù)意義不大。此時(shí)可采用涂料-陽(yáng)極保護(hù)聯(lián)合保

21、護(hù)方式，達(dá)到較好的效果。 3.鈍化區(qū)范圍 指穩(wěn)定鈍化區(qū)電位范圍。該范圍越大越好，這樣實(shí)施陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，抗電位波動(dòng)能力較強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)鈍態(tài)向活態(tài)轉(zhuǎn)變的危險(xiǎn)。反之，電位范圍較窄時(shí)，生產(chǎn)上工藝條件稍有波動(dòng)，金屬就有可能重新活化，很難實(shí)施陽(yáng)極保護(hù)。 P132表6-3332.維鈍電流密度 ip33二、陽(yáng)極保護(hù)設(shè)計(jì)1.選擇輔助陰極材料 陰極材料在陽(yáng)極保護(hù)過(guò)程中應(yīng)該耐蝕，并且有一定機(jī)械強(qiáng)度、易制作、價(jià)格便宜。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)陰極面積，使陰極上具有必要的保護(hù)電流密度。2.輔助陰極的合理配置 由于陽(yáng)極保護(hù)也存在電流遮蔽作用，在結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的設(shè)備中，容易出現(xiàn)電流分布不均勻。造成距輔助陰極近的部位可能已經(jīng)鈍化甚至過(guò)

22、鈍化，而距陰極較遠(yuǎn)或電流不易達(dá)到的地方，可能仍處于活化狀態(tài)。因此，陰極的布置需合理分布，通常需試驗(yàn)來(lái)確定。34二、陽(yáng)極保護(hù)設(shè)計(jì)343.參比電極的選用和安裝 陽(yáng)極保護(hù)必須嚴(yán)格控制金屬電位，監(jiān)測(cè)金屬的致鈍和維鈍電位時(shí)，就要用到參比電極。陽(yáng)極保護(hù)所用參比電極要求工作穩(wěn)定、可靠、便宜、易于制作和安裝。 若鈍化區(qū)電位范圍較窄，要求測(cè)定值精度高，可使用甘汞電極、硫酸銅電極；若鈍化區(qū)范圍較寬，可使用簡(jiǎn)單方便的固體金屬電極，如：不銹鋼、鑄鐵及碳鋼等。353.參比電極的選用和安裝35參比電極的安裝位置，一般選在距陰極最遠(yuǎn)或電位最低處。FEDCBA+-A-參比電極B-輔助陰極C-被保護(hù)結(jié)構(gòu)D-直流電源E-控制電路

23、F-交流輸入36參比電極的安裝位置，一般選在距陰極最遠(yuǎn)或電位最低處。FEDC三、陽(yáng)極保護(hù)使用范圍 電解質(zhì)溶液中連續(xù)液相部分的保護(hù) 氧化性介質(zhì)中對(duì)鋼鐵的保護(hù) 致鈍電流密度不大，維鈍電流密度也不大，鈍化區(qū) 電位范圍不易過(guò)窄的場(chǎng)合37三、陽(yáng)極保護(hù)使用范圍37四、聯(lián)合保護(hù)1.陽(yáng)極保護(hù)與涂料聯(lián)合防腐單純陽(yáng)極保護(hù) 其主要缺點(diǎn)是致鈍電流大，需大容量的直流電源設(shè)備才能建立鈍化。另外，單一陽(yáng)極保護(hù)，當(dāng)生產(chǎn)中液面波動(dòng)或斷電時(shí)，容易引起活化，活化后重新建立鈍化較困難。聯(lián)合防腐后 鈍化時(shí)只需將涂料覆蓋不嚴(yán)的地方，如針孔、龜裂、及安裝時(shí)碰破處進(jìn)行致鈍。2.陽(yáng)極保護(hù)與無(wú)機(jī)緩蝕劑聯(lián)合防腐38四、聯(lián)合保護(hù)38第三節(jié) 陰極保護(hù)

24、與陽(yáng)極保護(hù)的比較1. 二者均為電化學(xué)保護(hù)，適用于連續(xù)液相部分的保護(hù)，不能保護(hù)氣相部分。2. 從原理上講，金屬在電解液中都可以進(jìn)行陰極保護(hù)；而陽(yáng)極保護(hù)是有條件的，只適用于金屬在該電介質(zhì)中能陽(yáng)極鈍化的情況，否則反會(huì)加速腐蝕。3. 陰極保護(hù)時(shí)，電位偏離只是降低保護(hù)效率，不會(huì)加速腐蝕；而陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，電位如果偏離鈍化電位區(qū)將會(huì)加速腐蝕，因此最好采用橫電位儀控制最佳保護(hù)電位。4. 對(duì)于強(qiáng)氧化性介質(zhì)，如硫酸、硝酸等，采用陰極保護(hù)不如采用陽(yáng)極保護(hù)。39第三節(jié) 陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)的比較1. 二者均為電化學(xué)5. 陰極保護(hù)時(shí)，若電位過(guò)負(fù)，則設(shè)備可能產(chǎn)生氫脆，對(duì)加壓設(shè)備很危險(xiǎn)。而陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，設(shè)備是陽(yáng)極，氫脆只會(huì)發(fā)生在

25、輔助陰極上，危險(xiǎn)性不大。6. 陰極保護(hù)的輔助電極是陽(yáng)極，要溶解的，因此在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中應(yīng)用受限制。而陽(yáng)極保護(hù)的輔助電極是陰極，本身得到一定程度的保護(hù)。405. 陰極保護(hù)時(shí)，若電位過(guò)負(fù)，則設(shè)備可能產(chǎn)生氫脆，40確定電化學(xué)保護(hù)類型的原則在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，可優(yōu)先考慮陽(yáng)極保護(hù)在二者保護(hù)效果相差不多時(shí)，則優(yōu)先考 慮采用陰極保護(hù)如果氫脆不能忽略，則要采用陽(yáng)極保護(hù)41確定電化學(xué)保護(hù)類型的原則在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，可優(yōu)先考慮陽(yáng)極保護(hù)第四節(jié) 襯里 襯里是一種利用材料特性，在鋼鐵表面選襯各種非金屬材料或金屬材料，以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的防腐方法。一、碳鋼設(shè)備及襯里材料的表面處理1.對(duì)被襯物表面的要求 設(shè)備表面與襯里材料是

26、用膠粘劑連接的。因此對(duì)被粘表面要求較為嚴(yán)格：42第四節(jié) 襯里 42 良好的潤(rùn)濕性 潤(rùn)濕性表征了膠粘劑與被粘物之間直接接觸的程度。要求潤(rùn)濕性越強(qiáng)越好，一般用接觸角來(lái)衡量。90，潤(rùn)濕性較差=180，完全不潤(rùn)濕 一般來(lái)講，表面潔凈的金屬或無(wú)機(jī)材料的表面具有高自由能，易潤(rùn)濕；而高分子材料則相反，需進(jìn)行表面處理。43 良好的潤(rùn)濕性 90，潤(rùn)濕性較好 表面應(yīng)具有一定的粗糙度 增加接觸面積，有利于粘結(jié)強(qiáng)度提高。但粗糙度不宜過(guò)大，否則效果相反。 表面清潔 表面潔凈可具有較高的表面自由能。清潔表面主要是清除銹層、氧化物、油污等。2.金屬表面處理 工程上常用機(jī)械法和化學(xué)法。 機(jī)械法 包括機(jī)械研磨、滾磨、噴砂、噴丸

27、及高壓水除銹等。其中噴砂法因其施工方便、質(zhì)量好而應(yīng)用廣泛。44 表面應(yīng)具有一定的粗糙度44噴砂法：在噴砂罐中通入0.50.6MPa壓縮空氣，夾帶有棱角的石英砂、金剛砂經(jīng)噴嘴以5070m/s高速噴到鋼鐵表面，依靠沖擊和摩擦，將金屬表面的鐵銹、氧化皮及污垢清除，并獲得粗糙度。化學(xué)法 將金屬件浸入無(wú)機(jī)酸中，從而除去表面的氧化物。（注意酸洗時(shí)應(yīng)加緩蝕劑）3.襯里材料的表面處理 高分子材料一般為低自由能，與膠粘劑的粘附力較小，通常經(jīng)過(guò)機(jī)械和化學(xué)法處理來(lái)增加表面粗糙度及表面活性。無(wú)機(jī)材料主要是去除表面的水和油污。二、各種常用襯里自學(xué)45噴砂法：在噴砂罐中通入0.50.6MPa壓縮空氣，夾帶有棱第五節(jié) 介質(zhì)

28、處理 處理介質(zhì)目的是改變介質(zhì)的腐蝕性，以降低介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕作用。常用方法： 去除介質(zhì)中的有害成分 調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值 降低氣體介質(zhì)中的水分46第五節(jié) 介質(zhì)處理 處理介質(zhì)目的是改變介質(zhì)一、去除介質(zhì)中的有害成分 例如：鍋爐給水的除氧。水中溶解氧會(huì)引起氧去極化的腐蝕過(guò)程。從鍋爐給水中除去氧，是防止鍋爐腐蝕的有效措施。1.熱力除氧 原理：根據(jù)氣體溶解定律，氣體在水中的溶解度與該氣體在液面上的分壓成正比。在敞口設(shè)備中將水溫升高，則氣水界面上的水蒸汽分壓增大，其它氣體的分壓降低，故各種氣體在該水中的溶解度將下降。當(dāng)水溫達(dá)沸點(diǎn)時(shí)，氣水界面上的水蒸氣壓力和外界壓力相等，其它氣體分壓都為零。故此時(shí)水不再有溶解氣

29、體的能力。47一、去除介質(zhì)中的有害成分472.解吸除氧 原理：解吸除氧系根據(jù)亨利定律即氧在水中的溶解度與水接觸的氣體中氧的含量成正比故將待除氧的水與無(wú)氧或貧氧氣體強(qiáng)烈攪拌混合，則水中的溶解氧快速擴(kuò)散到氣體中使水脫氧，達(dá)到除氧的目的。3.化學(xué)除氧 原理：往水中加入化學(xué)藥品以除去水中的氧。要求該藥品具備能迅速地和氧完全反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物和藥品本身對(duì)鍋爐的運(yùn)行無(wú)害等條件。常用藥品是聯(lián)氨-（N2H4）、亞硫酸鈉。4.真空除氧482.解吸除氧48二、調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值 鍋爐給水及工業(yè)用冷卻水，如果含有酸性物質(zhì)，使其pH值偏低，則可能產(chǎn)生氫去極化腐蝕。而且鋼材在酸性介質(zhì)中很難形成表面保護(hù)膜。故此時(shí)必須提高其 p

30、H值。常用的辦法是加氨或胺。 給水加氨處理 pH值調(diào)節(jié)到8.59.2為宜。應(yīng)嚴(yán)格控制加氨量，避 免加速黃銅腐蝕。 給水加胺處理 常用莫福林 C4H8ONH 和環(huán)己胺 C6H11NH2 。49二、調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值49三、降低氣體介質(zhì)中的濕分 腐蝕率通常隨氣體相對(duì)濕度增加而增加。常用的除濕方法： 采用干燥劑吸收氣體中的濕分 采用冷凝的方法從氣體中除去濕分 提高溫度來(lái)降低氣體中的相對(duì)濕度，使水汽不 致冷凝。 50三、降低氣體介質(zhì)中的濕分50第六節(jié) 涂料層及鍍層一、涂料 涂料主要有油基性涂料（以干性油為主體）和樹脂基涂料（以樹脂為主）兩大類。 涂料起隔離介質(zhì)的作用。 涂料層機(jī)械性能，如強(qiáng)度、抗沖擊性、

31、耐磨蝕能力都比較低，而且涂層較薄，難免存在一些缺陷，如針孔、氣泡。所以主要用于設(shè)備、管道、廠房外表面抗大氣腐蝕的防護(hù)層或腐蝕環(huán)境不很苛刻的設(shè)備的內(nèi)壁的保護(hù)。 選擇涂料時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的腐蝕環(huán)境，從耐蝕性、抗?jié)B透性、粘結(jié)強(qiáng)度及價(jià)格等方面綜合考慮。51第六節(jié) 涂料層及鍍層一、涂料51二、金屬覆蓋層 金屬覆蓋層按施工方法不同可分為：電鍍、噴鍍、化學(xué)鍍、擴(kuò)散滲透法、熱敷法、輾壓法。這里主要介紹電鍍、熱浸鍍、噴鍍和滲鍍層。 按金屬基體與金屬覆蓋層間的電位關(guān)系，金屬覆蓋層可分為陽(yáng)極覆蓋層和陰極覆蓋層。 陽(yáng)極覆蓋層 電位比主體電位負(fù)，在介質(zhì)中為陽(yáng)極。若覆蓋層有孔或裂紋，則覆蓋層金屬溶解而使主體金屬得到保護(hù)。如：

32、鐵鍍鋅。52二、金屬覆蓋層52 陰極覆蓋層 電位比主體電位正，在介質(zhì)中為陰極。若覆蓋層有孔和裂紋，則露出的主體金屬與覆蓋層形成小陽(yáng)極大陰極的腐蝕電池，使主體金屬遭受嚴(yán)重的局部腐蝕。故陰極覆蓋層只有當(dāng)其足夠完整時(shí)，才能可靠地用來(lái)防腐蝕。如一般情況下，鐵上的錫、銅鍍層。53 陰極覆蓋層53注意： 金屬的電位是隨介質(zhì)條件的不同而變化的。因此，覆蓋層究竟是陽(yáng)極層還是陰極層，要根據(jù)具體條件而定。 鋅對(duì)鐵而言，一般條件下是典型的陽(yáng)極覆蓋層，但在7080熱水中，鋅的電位變得比鐵正了，因而成了陰極覆蓋層。 錫對(duì)鐵而言，一般條件下為陰極層，但在有機(jī)酸中錫成了陽(yáng)極覆蓋層。54注意： 鋅對(duì)鐵而言，一般條件下是典型的陽(yáng)極覆蓋層，但在70（一）電鍍 原理 電鍍時(shí)，工件作為陰極與直流電源的負(fù)極相連，陽(yáng)極與正極相連，電鍍槽中放入含鍍覆金屬離子的鹽溶液。接通電源時(shí)陽(yáng)極發(fā)生金屬溶解的氧化反應(yīng)， 如： CuCu2+2e陰極發(fā)生金屬析出的還原反應(yīng) 如： Cu2+2eCuA55（一）電鍍陽(yáng)極發(fā)生金屬溶解的氧