第三章 船机零件的腐蚀及其防护.doc

第三章 船机零件的腐蚀及其防护一、腐蚀的基本概念 金属与周围的介质发生化学作用、电化学作用或物理作用而引起的表面破坏或变质称为腐蚀。（P.33) 腐蚀破坏的特征是破坏从金属表面开始逐渐向零件内部扩展或同时向四周蔓延。 腐蚀的实质是腐蚀是使金属恢复其自然状态，熵增、自由能降低过程，释放出能量使自身回到热力学上更稳定的自然存在形式化合物。金属所释放的能量就是腐蚀的动力。金属常见的腐蚀是电化学腐蚀。 金属腐蚀的分类方法(P.34-35) 依腐蚀过程的特点分类有:化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀。 依腐蚀表面的特征分类有:全面腐蚀、局部腐蚀。 描述金属腐蚀速度的指标 ： V、V+、VL、VR 重量指标是：V 和V+ 深度指标是：VL 电阻性能指标是： VR 衡量金属腐蚀的几个指标中, 最适合于衡量薄和细的各金属零件腐蚀速度的是电阻性能指标，测电阻时不要清除腐蚀产物，以免影响测量结果。 衡量金属腐蚀的几个指标中, 最适合于衡量密度不同的各金属腐蚀速度的是深度指标。二、化学腐蚀(P.36-37) 化学腐蚀：金属与周围的非电解质发生化学反应称为化学腐蚀。 腐蚀中无电流产生。 1) 在干燥的空气中发生的钢铁腐蚀 2）高温钒腐蚀(或高温腐蚀)。 1) 在干燥的空气中发生的钢铁腐蚀： 钢铁在560以下被腐蚀，其产物是Fe203+Fe304，性质是致密的 、坚硬的，产物具有保护作用（“发兰”）。 钢铁在560;以上被腐蚀，其产物是FeO，其产物的性质是疏松的，产物不具有保护作用。 2) 柴油机运转时，燃烧室内的高温高压燃气中某些低熔点灰分附着在零件表面，高温下发生化学作用使零件表面受到破坏的化学腐蚀称为钒腐蚀(或高温腐蚀)。 发生在柴油机排气阀座圈、排气阀、气缸盖、活塞组件上。 高温钒腐蚀的条件： 燃用劣质燃油,含有较高V、Na、S等元素 接触高温燃气 、零件表面温度大于550. 燃气中的钒、钠氧化物处于熔化状态附着在零件表面 防止化学腐蚀的措施： 涂覆盖层保护(镀Zn、Sn、Ni、发兰处理)。 减少化学腐蚀的基本途径 ： 控制燃油中S、Na、V等成分、 采用覆盖层保护、 采用耐蚀材料 、 对腐蚀介质进行处理、 加强零件冷却(550）。 三、电化学腐蚀(P.39-41) 金属与周围的电解质发生的电化学反应引起的表面损坏称为电化学腐蚀。 腐蚀中形成原电池有电流产生。 1)形成原电池的基本条件是： 阴、阳电极 液态电解质 电极相互接触或连接。 在电化学腐蚀中： 电极电位高的为阴极，电极电位低的为阳极 。 电化学腐蚀发生在阳极上。 所谓阳极溶解是指发生氧化反应。 2）电化学腐蚀电池的种类： 可见阴阳极的电化学腐蚀称为宏观电化学腐蚀。 不可见阴阳极的电化学腐蚀是微观电化学腐蚀。 宏观腐蚀电池的构成： 发生在冷凝器黄钢管与壳体间发生的电化学腐蚀是电偶腐蚀。 气缸套内表面发生的低温腐蚀是酸腐蚀腐蚀引起的。 气缸套内表面发生的酸腐蚀称为酸浓差腐蚀。 气缸套内表面的低温腐蚀在上部最严重。 形成浓差腐蚀还可以是温差、氧浓差、盐浓差。 同一金属的不同部位与浓度(氧浓度或盐浓度)或温度不同的介质接触构成的腐蚀电池称为浓差电池。常见有氧浓差电池、盐浓差电池、温差电池。 铁棒埋于土壤中，因土壤深度不同含氧量不同，氧的浓度不同，则氧的分压不同，浓度越高分压越大，电位也越高。铁棒浅埋端氧浓度高、电位高为阴极，深埋端因含氧量少则电位低为阳极，于是构成氧浓差电池，使深埋于土壤中的铁棒端腐蚀最严重。 微观腐蚀电池的构成： 金属材料由于化学成分不均匀，在液态电解质中可以造成微观电化学 金属材料由于组织不均匀，在电解质中可以造成微观电化学腐蚀。 金属材料由于物理状态(如应力)不均匀，在液态电解质中可以造成微观电化学腐蚀。 金属材料由于表面膜不完整，在液态电解质中可以造成微观电化学腐蚀。 3）船上常见的电化学腐蚀： 螺旋桨与尾轴之间发生的电化学腐蚀电偶腐蚀。 铸铁泵壳与铜质阀芯之间发生的电化学腐蚀是电偶腐蚀。 气缸套与钢质垫片之间发生的电化学腐蚀是电偶腐蚀。 在气缸套与缸体配合面间发生的缝隙腐蚀是浓差腐蚀。 柴油机座垫块配合面间发生的腐蚀为缝隙腐蚀。 黄铜季裂是应力腐蚀。 铸铁件发生的石墨化腐蚀是微观电化学腐蚀。 船上常见的氧浓差腐蚀发生在柴油机气缸套与气缸体下部密封圈的缝隙处。此处因冷却水流动很小或停滞形成死水区，沿缝隙高度含氧量不同，使缸套或缸体下部发生腐蚀。 船上常见的微观电化学腐蚀发生在船体钢板上和船上的甲板机械，如起货机、起锚机、绞缆机等的生锈，气缸套外圆表面的生锈等。 4）防止电化学腐蚀的措施： 防止电化学腐蚀的措施： 合理选材、 阴极保护法、 阳极保护法、 介质处理、 复盖覆盖保护层、 加强维护与管理。 阴极保护法 : 牺牲阳极保护法： 缸盖冷却腔Zn块之后可以防腐，其中Zn块为阳极。 船体外加Zn 块后防腐，其中船体为阴极。 外加电源可以防止腐蚀，其中若工件与外加电源负极相接时: 是阴极保护法、 产生阴极极化、 降低了阴极的电极电位、 降低了阴阳极的电位差。 阳极保护法 ： 外加电源可以防止腐蚀，其中若工件与外加电源正极相接时，在一定的腐蚀介质中使其阳极极化，使金属表面钝化： 是阳极保护法、 产生阳极极化 、 升高了阳极的电极电位、 降低了阴阳极的电位差。 在电解质中相接触的零件应选用： 相同或相近的材料、 电极电位差小的材料。 具有防止电化学腐蚀作用的措施是： 涂油漆、 电镀Cr、电镀Zn、 电刷涂耐蚀材料、 喷涂耐蚀材料、 发兰处理。 防止气缸套低温腐蚀的措施有： 采用碱性气缸油、 控制冷却水温、 控制燃油中硫份。 气缸套内表面存在的腐蚀有化学腐蚀、电化学腐蚀、穴蚀。 四冲程柴油机气缸套外圆表面与冷却水相互作用引起的腐蚀为穴蚀。 穴蚀是水力机械或机件与液体相对高速运动时在机件表面上产生的一种破坏。 穴蚀又称空泡腐蚀，或气蚀。 机件发生穴蚀的先决条件是机件浸没于液体中，并与液体有相对运动，形成液体中的局部瞬时高压或瞬时高真空。 在瞬时高真空区，液体汽化形成气泡; 在另一瞬间形成高压时，使气泡溃灭，这时周围液体急速冲向溃灭处，产生极强的冲击波作用在金属表面。 频繁地冲击，使机件表面金属逐渐剥落。 金属表面还产生微观电化学腐蚀，两种腐蚀交替进行共同作用致使机件穴蚀破坏。 缸套穴蚀发生在湿式气缸套外圆表面上，集中在柴油机的左右侧方向，特别是承受侧推力最大一侧的偏上方;冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应的缸壁上;缸套下部密封圈附近缸壁。穴蚀小孔呈蜂窝状或呈分散状。 船用中速和高速筒状活塞式柴油机，特别是高速、轻型大功率柴油机，不论是开式冷却还是闭式冷却，气缸套都有不同程度的穴蚀。 二冲程十字头式低速柴油机气缸套基本不发生穴蚀破坏。 :柴油机运转中气缸套产生穴蚀的根本原因是缸套的高频振动，而气缸套高频振动与活塞-气缸套之间的配合间隙大小有关。 气缸套穴蚀还与冷却水的温度、压力有关。 柴油机高负荷运转时节流作用增