腐蝕與防護課件2013.6-1

設備腐蝕與防護

2013年7月

一、腐蝕是安全的大敵二、腐蝕類型簡要介紹

設備腐蝕與防護

腐蝕是安全的大敵腐蝕是安全的大敵腐蝕是安全的大敵腐蝕類型簡要介紹腐蝕的特點：

1、自發(fā)性

2、普遍性

3、隱蔽性腐蝕類型簡要介紹腐蝕的分類：

1、按照腐蝕機理分：化學腐蝕、電化學腐蝕

2、按照腐蝕形態(tài)分：全面腐蝕、局部腐蝕

3、按照腐蝕環(huán)境分：大氣腐蝕、土壤腐蝕、生物腐蝕、高溫氣體腐蝕等金屬腐蝕的實質金屬的腐蝕種類原理區(qū)別聯(lián)系金屬的腐蝕金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程：

M-ne-=Mn+。化學腐蝕電化學腐蝕金屬和其它物質直接接觸發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕不純金屬或合金發(fā)生原電池反應，使較活潑的金屬失電子被氧化而引起的腐蝕直接發(fā)生氧化還原反應發(fā)生原電池反應腐蝕過程無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，速率更快。

電化學腐蝕電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質發(fā)生電化學反應而引起的破壞。其特點是：它至少包含一個陽極反應，一個陰極反應。腐蝕反應過程中電子通過金屬從陽極區(qū)流向陰極區(qū)，其結果必然伴隨著電流的產(chǎn)生。

電化學腐蝕

電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕。

例如金屬在大氣、海水、土壤和各種電解質溶液中的腐蝕都屬此類。一般情況下，應力腐蝕，疲勞腐蝕、磨損腐蝕、生物腐蝕等都是電化學腐蝕并伴隨著其它條件而共同產(chǎn)生的。電化學腐蝕1、在潮濕的空氣中：水膜呈酸性的介質負極：Fe－2e－

=Fe2+總反應：

Fe+2H+=Fe2++H2↑正極：2H++2e－

=H2↑析氫腐蝕電化學腐蝕2、在潮濕的空氣中：水膜呈中性或弱酸性的介質負極：2Fe-4e=2Fe2+正極：O2+2H2O+4e=4OH－總反應：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2后續(xù)反應：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3·nH2O吸氧腐蝕

電化學腐蝕

化學腐蝕化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。其特點是金屬表面的原子與非電解質中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應，形成腐蝕產(chǎn)物，而沒有電流產(chǎn)生。

金屬在高溫氣體中的硫腐蝕，以及金屬的高溫氧化均屬于化學腐蝕。

金屬化學腐蝕金屬化學腐蝕金屬化學腐蝕金屬化學腐蝕金屬化學腐蝕腐蝕類型簡要介紹腐蝕的分類：

1、按照腐蝕機理分：化學腐蝕、電化學腐蝕

2、按照腐蝕形態(tài)分：全面腐蝕、局部腐蝕

3、按照腐蝕環(huán)境分：大氣腐蝕、土壤腐蝕、生物腐蝕、高溫氣體腐蝕等。全面腐蝕局部腐蝕局部腐蝕：腐蝕集中在金屬的局部地區(qū)，而其他部分幾乎沒有腐蝕或腐蝕很輕微，類型很多，主要包括：點蝕（小孔腐蝕）縫隙腐蝕晶間腐蝕電偶腐蝕應力腐蝕

磨損腐蝕

。。。。。

點蝕成因及形貌點腐蝕點腐蝕的破壞特征破壞高度集中蝕孔的分布不均勻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，因此不易發(fā)現(xiàn)。點蝕發(fā)生有或長或短的孕育期(或誘導期)。點腐蝕點蝕形貌示意圖點腐蝕點蝕機理：

Cl、Br、I使鈍化膜破損、電位差、閉塞電池、PH值下降、Cl離子進入等。點蝕的形成可分為引發(fā)和成長(發(fā)展)兩個階段。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(即腐蝕活性點)包括：晶界(特別是有碳化物析出的晶界)，晶格缺陷。非金屬夾雜，特別是硫化物,如FeS、MnS，是最為敏感的活性點。鈍化膜的薄弱點(如位錯露頭、劃傷等)。點腐蝕腐蝕類型簡要介紹防止點蝕的措施：

1、含Mo不銹鋼

2、酸洗鈍化

3、避免死角、保證介質流動順暢縫隙腐蝕

縫隙腐蝕

縫隙腐蝕屬于一種特殊的點蝕現(xiàn)象,常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、螺栓帽和鉚釘下的縫隙中積存的少量靜止溶液有關。

不銹鋼對縫隙腐蝕特別敏感

縫隙尺寸：在0.025

0.1毫米范圍。寬度太小則溶液不能進入，不會造成縫內腐蝕；寬度太大則不會造成物質遷移困難，縫內腐蝕和縫外腐蝕無大的差別?？p隙腐蝕縫隙腐蝕機理：Evans理論——內外金屬離子濃度差形成濃差電池Fontane-Greene——氧濃差理論，縫隙內外氧的濃度差形成濃差電池作用。縫隙內局部優(yōu)先溶解，發(fā)生陰極和陽極反應。氧消耗使縫隙內陰極反應受抑制，生成的OH-減少，Cl-補充進入縫隙——生成金屬鹽——水解生成鹽酸——pH值降低——腐蝕加劇縫隙腐蝕晶間腐蝕1.4晶間腐蝕奧氏體和鐵素體不銹鋼特有的一種腐蝕形式在晶界及附近區(qū)域發(fā)生選擇性腐蝕主要危害——使金屬破碎、強度喪失1Cr18Ni9晶間腐蝕Inconel800晶間腐蝕晶間腐蝕

晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠大于晶粒溶解速度。發(fā)生晶間腐蝕的電化學條件：（1）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學性質存在顯著差異?！獌纫颍?）晶粒和晶界的差異要在適當?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來?！庖蚓чg腐蝕敏化熱處理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，使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理。

奧氏體不銹鋼的敏化熱處理范圍為450

C—850

C。當奧氏體不銹鋼在這個溫度范圍較長時間加熱(如焊接)或緩慢冷卻，就產(chǎn)生了晶間腐蝕敏感性。鐵素體不銹鋼的敏化溫度在900

C以上，而在700-800

C退火可以消除晶間腐蝕傾向。

晶間腐蝕晶間腐蝕不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質量分數(shù)必須大于12%，當溫度升高，特別是在450℃～800℃時，碳在不銹鋼晶粒內部的擴散速度大于鉻的擴散速度，室溫時，碳在奧氏體中的熔解度很小，約為0.02%～0.03%，一般奧氏體不銹鋼中的碳含量均超過此值，故溶解不了多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻化合，在晶間形成碳和鉻的化合物，如Cr23C6等（見圖1）。而鉻的擴散速度較小，來不及向晶界擴散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內部，而是來自晶界附近，結果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當晶界附近的鉻的質量分數(shù)低到小于12%時，就形成相對的“貧鉻區(qū)”，“貧鉻區(qū)”電位下降，而晶粒本身仍維持高電位，晶粒與“貧鉻區(qū)”之間存在著一定的電位差，而在腐蝕介質中晶界的溶解速度和晶粒本身的溶解速度是不同的，晶界的溶解速度遠大于晶粒本身的溶解速度，“貧鉻區(qū)”作為陽極與晶粒構成大陰極小陽極的微電偶電池，造成“貧鉻區(qū)”的選擇性局部腐蝕，也就是晶間腐蝕。晶間腐蝕晶間腐蝕貧鉻理論不銹鋼在弱氧化性介質中發(fā)生的晶間腐蝕(這是最常見的情況，因為不銹鋼一般都是在這種介質中使用)，可以用貧鉻理論解釋。（1）奧氏體不銹鋼（2）鐵素體不銹鋼

晶間腐蝕金屬鋼的成分*(%)CrNiFe18.08.8余量700攝氏度725攝氏度750攝氏度775攝氏度9.639.78.710.37.96.78.48.382.483.582.481.3在下列溫度敏化處理2小時后,晶間附近區(qū)域的化學成分(%)敏化處理后不銹鋼晶界附近區(qū)的化學成分另含0.22%C測量方法:敏化處理后,在冷濃硫酸中浸蝕10天,分析溶液中Fe,Cr,Ni的相對含量.晶間腐蝕（1）固溶處理，避免敏化處理。（2）加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。（3）降低含碳量，冶煉低碳(C

0.03﹪)不銹鋼和超低碳(C+N

0.002﹪)不銹鋼。晶間腐蝕

在強氧化性介質(如