腐蝕第11章防腐蝕課件

第11章防腐蝕設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是設(shè)備制造過程的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。防腐蝕設(shè)計(jì)包括:1、耐蝕材料選擇(主體設(shè)備材料、零部件材料、覆層材料)2、防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、防腐蝕工藝流程設(shè)計(jì)4、防護(hù)方法的選擇11.1金屬材料的正確選擇11.1.1正確選材的基本原則選材一般步驟：（1）查閱有關(guān)資料,手冊(cè),書籍,數(shù)據(jù)庫,專家系統(tǒng)，參考前人工作,數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累；（2）實(shí)地調(diào)查,科學(xué)分析,為選材提供第一手資料；（3）必要的實(shí)驗(yàn),當(dāng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料不足,要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),如現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)、模擬生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室掛片、各種方法的腐蝕速率測(cè)量及各類局部腐蝕的評(píng)價(jià)。一、設(shè)備

（1）設(shè)備的用途（2）加工要求和加工量（3）設(shè)備在整個(gè)裝置中所占的地位，以及各設(shè)備之間的相互影響（4）是否易于檢查、修理或更換（5）計(jì)劃的使用壽命二、腐蝕環(huán)境（1）介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流速、充氣情況等（2）原料和工藝水中的雜質(zhì)；設(shè)備局部區(qū)域(如縫隙、死角)內(nèi)介質(zhì)的濃縮、雜質(zhì)的富集、以及可能的局部過熱或局部溫度偏低；介質(zhì)條件變化的幅度等。

三、腐蝕影響(1)可能發(fā)生的腐蝕類型(2)對(duì)全面腐蝕有良好耐蝕性的材料，如不銹鋼，要特別注意可能發(fā)生的局部腐蝕問題。(3)腐蝕破壞的后果選材圖I

0Cr13,1Cr18Ni9,Ti…IICr18Ni12MoTi,0Cr18Ni9III0Cr18Ni9,Cr18Ni12Mo3TiIVTi,Cr35Ni,鋯，高硅鐵VCr18Ni11Si4AlTi,Ti,高純鋁選材0102030405060708090100硫酸%溫400度oC350

250200150100

50

Dur高硅鐵D－20Durimet20合金C2高鎳鉬合金C3高鎳相鉻合金線Dur曲點(diǎn)沸

pbDur

pbC2Dur

c2

Dur

C3pbC2C3D-20Dur

DurD-20C2C3pbC2C3D-20DurFepbD-20C2C3Dur除pb以外其他合金硫酸的簡(jiǎn)單選材圖(按腐蝕速度?20mpy)選材在此區(qū)沸點(diǎn)下不可使用哈氏合金B(yǎng)及D奈爾遜(Nelson)制作的硫酸20406080100103.5H?so?%溫600度oC500

400300200100

沸點(diǎn)曲線10123458976材圖按腐蝕速度不于20(mpy)選材Nelson硫酸選材圖中各區(qū)合用的材料(包括金屬,非金屬)

1區(qū)10%鋁青銅(不含空氣)，IlliumG鎳鉻（銅鐵鐵)合金。哈氏合金B(yǎng)及D、Durimet20合金、Worthile鐵鎳鉻合金、鉛,銅(不含空氣）瀠乃爾合（不含空氣）、鉭、金、鉑、銀、鋯、Nilonel鎳鐵鉻合金、鎢、鉬,3.6型不銹鋼鐵(充氣，濃度到10%)。玻璃，酚醛（石棉)塑料，橡膠（到時(shí)170oF止）、不透性石墨2區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D.Durimet20合金(到150oF止),鉛,銅(不含空氣),Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)，蒙乃爾合金(不含空氣)10%鋁青銅(不含空氣).鎳鑄鐵(20%以下75oF)鉭,金,銀,鉑,鋯,Nionel鎳鐵笱合金，鎢,鉬,316型不銹鋼(含空氣，75oF,到25%)玻璃，酚醛(石棉)，塑料，橡膠(到170oF止)不透性石墨3區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，鉛,Worthile鐵鎳鉻保金.蒙乃爾合金(不含空氣)，鉭,金,鉑,鋯,鉬,玻璃,不透性石墨4區(qū)鋼、高硅鐵、哈氏合金B(yǎng)及D.鉛(到96%濃度),Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金，鎳鑄鐵,316型不銹鋼(濃度80%以上)，鉭,金,鉑,鋯,玻璃，不透性石墨(濃度96%以下)5區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)鉛(至175oF及96%)濃度.鉭,金,鉑,玻璃，不透性石墨(到175oF,濃度96%)6區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D(腐蝕速度20-50mpy),鉭,金,鉑,玻璃7區(qū)高硅鐵,鉭,金,鉑,玻璃8區(qū)鋼,18-8型不銹鋼，Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,哈氏合金c,金,鉑,玻璃9區(qū)18-8型不銹鋼,Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,金鉑,玻璃10金.鉑.玻璃常見的一些選材實(shí)例堿溶液——鎳和鎳合金硝酸——不銹鋼濃硫酸——碳鋼稀硫酸——鉛氫氟酸——Monel（蒙乃爾）合金Ni63

Cu30

Fe2.5

鹽酸——Hastelloy(哈氏）合金Ni59Cr15Mo16W4Fe5未污染大氣——鋁還原性和非污染溶液——銅氧化性溶液——含鉻的合金強(qiáng)氧化性溶液——鈦11.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

腐蝕控制對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般要求（1）設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，減少腐蝕電池形成的機(jī)會(huì)。（2）從防腐蝕角度看，整體結(jié)構(gòu)比分段結(jié)構(gòu)好。（3）設(shè)備的表面狀態(tài)應(yīng)當(dāng)均勻、平滑、清潔，突出的緊固件的數(shù)目愈少愈好。（4）結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體停滯、應(yīng)力集中、局部過熱等不均勻因素。（5）注意材料的相容性和設(shè)備之間的相互腐蝕性影響。（6）采用覆蓋層保護(hù)的設(shè)備(如襯里設(shè)備)有要足夠的強(qiáng)度和剛度，使用中不能變形。（7）幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)方便設(shè)備清洗，維修和防腐蝕施工。盡量集中附件、簡(jiǎn)化主體設(shè)計(jì)不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安全閥表面;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圓角平滑[不良][良][I不良（焊接缺陷）][良][良（磨去凸出物][良（填充孔隙）][最好][較好]設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮表面清理、防腐蝕施工、檢查和維修的需要HH/3HH/3不良良不良良管道油漆刷噴砂清理表面

防腐蝕設(shè)計(jì)的若干細(xì)則（8）（1）排液—防止液體停滯

金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備的外形應(yīng)避免積水，減少易積水的間隙，凹槽和坑洼；貯罐和容器的內(nèi)部形狀應(yīng)有利于液體排放；管道系統(tǒng)內(nèi)部要流線化，使流動(dòng)順暢；立式熱交換器的上端管束應(yīng)與管板平齊，臥式熱交換器最好向出口端稍傾斜，以避免殘留液體；不要使用容易吸收水分和液體介質(zhì)的絕緣、隔熱、包裝材料。排液不良（聚積沉淀）不良（液體停滯）良（臥式容器向出口傾斜）貯罐和容器應(yīng)有利于排液排液立式熱交換器上端管束應(yīng)與管板平齊不良（液體殘苒）良（2）消除溫度不均和濃度不均避免局部過熱：被焊組件的厚度不要相差很大；加熱盤管最好安裝在容器中心，不要緊靠器壁；和高溫氣體接觸的設(shè)備，要避免局部地區(qū)溫度偏低，即避免“冷點(diǎn)”。消除濕度不

均和濃度不均熱景影響區(qū)薄壁不良薄壁良（原厚度）不良良（對(duì)接焊）避免焊接中產(chǎn)生局部過熱消除溫度不

均和濃度不均蛇管加熱（置于容器中心）夾套加熱（復(fù)蓋面應(yīng)大）加熱方式對(duì)器壁溫差的影響消除溫度不

均和濃度不均避免高溫設(shè)備對(duì)周圍色構(gòu)件的熱影響熱管線熱構(gòu)件鞍座不良（接處局部過熱）執(zhí)管線冷構(gòu)件冷空氣流通良（減少接角面）石棉熱管最好冷構(gòu)件消除溫度不

均和濃度不均不良（鋼支柱散熱）良（避免形成冷凝液）保溫時(shí)避免形成“冷點(diǎn)“熱氣體冷凝液隔熱材料熱氣體消除溫度不

均和濃度不均冷凝液引起腐蝕及設(shè)計(jì)改進(jìn)440℃560℃440℃560℃通測(cè)壓管穿孔通測(cè)壓管穿孔（冷凝液含Hce)通測(cè)壓管放液口放液口通測(cè)壓管烯烴氧化脫氫反應(yīng)器混合氣進(jìn)口烯烴，O?HCL,H?O消除溫度不

均和濃度不均轉(zhuǎn)化管的結(jié)構(gòu)改進(jìn)原料氣入口轉(zhuǎn)化氣出口裂紋(b)熱底式原料氣入口轉(zhuǎn)化氣出口(a)冷底式?Mo鋼HK4o形成冷凝液消除濃度不均：為了使溶液中各部分的濃度和充氣情況趨向均勻，在必要時(shí)應(yīng)設(shè)置攪拌裝置；在向容器中加入濃液時(shí)，加入管最好安裝在容器中心；管殼式熱交換器的氣液交界面是腐蝕嚴(yán)重的部位，這里容易造成有害成分濃縮、溫度不均勻、高速氣流沖刷。如有可能，提高液面使管束完全浸沒，是保護(hù)管束的有效措施。消除溫度不

均和濃度不均濃溶液的進(jìn)口管應(yīng)安裝在容器中心不良良（避免濃度不均）稀溶液稀溶液濃溶液濃溶液局部濃度高濃溶液消除溫度不

均和濃度不均通氣管或安全閥良（液體飛濺?。┎涣迹ㄒ后w飛濺，使器壁積聚凝液和污垢）加液管插入容器中心減少飛濺消除溫度不

均和濃度不均冷卻水折流板增加排氣管使水人部充滿上部氣相空間避免了于濕交替和氯離子濃縮常開閥排氣管立式不銹鋼水冷器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)消除溫度不

均和濃度不均合成氨氣體再沸器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)氣體進(jìn)口（低溫變換氣~167°C）換熱管：1Cr18N97i原結(jié)構(gòu)溶液進(jìn)口(熱鉀堿溶液）115~118°C石棉繩氣體進(jìn)口溶液出口改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)（提高液面，使管束完全浸沒）（3）避免(或減少)電偶腐蝕影響

用絕緣材料把異金屬部件隔離；降低異金屬部件之間的電位差異；降低電偶對(duì)結(jié)合處環(huán)境的腐蝕性，保持干燥；增加異金屬部件在溶液中的距離(不要靠得太近)，使腐蝕電池溶液通路的電阻增加；用非金屬涂料層把異金屬部件涂復(fù)，最常用的是油漆涂料。但要注意不僅涂復(fù)陽極性部件，陰極部件也要涂復(fù)。材料相容性用絕緣的方法防止電偶腐蝕絕緣墊片表銅軸承架鋼軸四氟乙烽軸套絕緣墊片絕緣套管管道閥材料相容性用封閉的方法防止電偶腐蝕封閉（包括焊縫）封閉鋁填角鋼鋁鋁不銹鋼澆注包封化合物材料相容性冷凝液鋁銅不良完全封閉鋁銅良上層結(jié)構(gòu)（鋁）螺釘（不銹鋼）潮濕的一邊支柱（鋼）平臺(tái)措施：（1）電偶結(jié)合鄣的位置距平臺(tái)（可能積水）不低于15CM（2）在潮濕的一邊結(jié)合部向下材料相容性碳鋼涂料層不銹鋼碳鋼[不良]涂料層[良][最好]全部用碳鋼一不銹鋼復(fù)合板出口牛奶桶（316型不銹鋼）碳鋼，內(nèi)表面涂漆碳鋼漆膜孔隙內(nèi)發(fā)生腐蝕造成穿孔。避免涂漆造成小陽極大陰極的電偶腐蝕電池材料相容性電纜銅合金管線鋁電纜道不良良銅排液管承液槽排液管鋁通道材料相容性較厚的陽極性部件起陰極保護(hù)作用不銹鋼葉輪球鑄鐵泵殼（較厚）銅合金管束碳鋼外殼（足夠厚度）（4）避免縫隙

選擇適當(dāng)?shù)穆?lián)接方式，對(duì)于不可拆卸聯(lián)接，只要允許，應(yīng)優(yōu)先選用；當(dāng)設(shè)計(jì)中縫隙不可以避免時(shí)，可以采取適當(dāng)措施防止形成閉塞條件；固體懸浮物質(zhì)的沉積是造成縫隙的另一個(gè)重要原因。為了防止固體物質(zhì)沉積，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮澄清和過濾的設(shè)施；裝置停工時(shí)不要用易吸水材料包蓋設(shè)備；熱交換器管子和管板的連接方式對(duì)很多腐蝕問題都有重要影響?？p隙用焊接代替鉚接和螺紋聯(lián)接不良不良較好較好不良（螺紋聯(lián)接）良（釬焊）縫隙不良較好(角焊)最好(對(duì)接焊)不良(間斷焊)良(連續(xù)焊)選擇焊接工藝，避免縫隙縫隙不良（墊片空缺）良（墊片平齊）不良（墊片突出）良（墊片平齊）最好（“O”型密封圈）墊片的尺寸要適宜縫隙管板2.8mm?25.43.2mm容器壁支管熱電偶套管焊接部位適當(dāng)加大熱電偶套管和支管管壁的間隙，避免液體停滯加大管子和管板的間隙增大間隙尺寸，消除閉塞自查報(bào)告條件縫隙貯罐貯罐裙邊工字鋼梁混凝土底座良混凝土底座貯罐的支承不良縫隙混凝土底座墊板，連續(xù)密封焊鞍形支座良最好混凝土底座水平容器的支承縫隙熱交換器管子和管的聯(lián)接背部深孔密封焊脹接常規(guī)型焊接絕熱環(huán)型焊接縫隙縫隙縫隙（5）減少?zèng)_刷(磨損)

改善流體的流動(dòng)狀態(tài)，減少湍流和渦旋的形成；流速要適當(dāng)。避免流動(dòng)方向突然改變，以減小流體的沖擊作用。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)。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)備的磨損。沖刷避免流動(dòng)方向突然變化d良不良最小3ddd最小長(zhǎng)度3d最小半徑3d不良良良沖刷不良（螺紋聯(lián)接空穴）不良（墊片突出）不良（厚墊環(huán)）不良（接管突入容器）良（流線化）避免截面突然變化引起湍流沖刷從氣體中除去凝液，從液流除支空氣蒸汔發(fā)生囂貯氣罐凝液分離器氣動(dòng)閥除氣器排氣閥液流除氣器泵沖刷過濾網(wǎng)液流澄清地泵發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油罐過濾器除去液流中懸浮固體污物沖刷進(jìn)液鉆孔板堰板泵補(bǔ)充液回流液隔板泵吸入管減少泵吸入管中夾帶的空氣沖刷避免流體的直接沖擊折流板可折防沖板高壓蒸汽液流泥漿泵出口平臺(tái)平臺(tái)腿可拆防沖板（6）相對(duì)位置

注意設(shè)備之間的相互影響，避免腐蝕液體泄漏，腐蝕性氣流，振動(dòng)、高溫管道等造成的危害；裝置和設(shè)備的選址要考慮到風(fēng)向、水流等環(huán)境條件帶來的腐蝕問題。相對(duì)位置注意設(shè)備之間的相互影響貯罐通風(fēng)道吹風(fēng)機(jī)蒸發(fā)器控制設(shè)備電氣設(shè)備（a）腐蝕液體泄漏（b）腐蝕性氣流相對(duì)位置注意設(shè)備之間的相互影響其他設(shè)備泵形成氣泡加強(qiáng)件（C）廢汽排放（D）振動(dòng)相對(duì)位置選擇適當(dāng)?shù)奈恢檬种匾黠L(fēng)向海水較好位置不好位置碼