化工腐蚀与防护.doc

化工腐蚀与防护 整理人：胡豪 原创总结，仅供参考。1 腐蚀的定义：材料与环境间发生化学或电化学相互作用而导致损害的现象。（三要点：材料、环境、反应）（P3）2 按照腐蚀的形态分类：（P7）（1） 全面腐蚀：腐蚀的分布和深度相对较均匀。（2） 局部腐蚀：集中在金属表面某些极小的区域，腐蚀的分布和深度不均匀。A应力腐蚀破裂B点蚀：集中在活性点上并向金属内部深处发展，通常腐蚀深度大于孔径。C晶间腐蚀：发生在晶界上，并沿晶界向纵深处发展。D电偶腐蚀：不同金属在同一电介质中相互接触发生的腐蚀。E缝隙腐蚀3.去极剂的概念及分类（P10）概念：在电极反应过程中，从阴极表面得到电子的物质。分类：（1）氢离子：发生析氢腐蚀。（2）溶解在溶液中的氧：吸氧腐蚀（注意在酸碱条件下的不同反应式） （3）氧化性的金属离子：A;直接还原为金属（沉积反应）。 B：还原成较低价态的金属离子。4.离子双电层：金属离子由于库仑力的作用和极性水的作用，在两相界面发生转移形成电势差。金属表面带负电，金属表面附近的溶液带正电的离子双电层。（P13）5.能斯特方程（P15）考关于金属与离子组成的电极的计算题。6.构成腐蚀电池的必要条件（P19）（1）要有2个电极，且存在电极差。（2）要有电介质溶液存在（必须存在去极剂）。（3）有连续传递电子的回路。7.腐蚀电池包含的4部分：阳极、阴极、电解质溶液、电路。8.腐蚀电池的工作过程：（1）阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把大量的电子留在金属上。（2）阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化剂（去极剂）接受。（3）电流的流动：电流在金属中是依靠电子从阳极流向阴极，而在溶液中是依靠电子的迁移，使得电池中的电路构成通路。9.腐蚀电池类型（P20）（1）宏观腐蚀电池类型A电偶电池：同一电解质溶液中，两种具有不同电极电位的金属或合金通过电连接形成的腐蚀电池。B浓差电池：同一金属的不同部位所接触的介质具有不同浓度，引起了电极电位的不同而形成的腐蚀电池。 金属离子浓差电池：同一种金属侵在不同金属离子浓度的溶液中构成的腐蚀电池。氧浓差电池：由于金属与含氧量不同的溶液相互接触而引起的点位差所构成的腐蚀电池。温差电池：同一种金属在不同电解质溶液中，由于各部位温度不同构成的腐蚀电池。（2）微观腐蚀电池类型A金属化学成分的不均匀形成的腐蚀电池。B金属组织结构的不均匀形成的腐蚀电池。C金属物理状态的不均匀形成的腐蚀电池。D金属表面膜的不完整形成的腐蚀电池。10.极化、浓差极化、活化极化的概念（P24） 极化：由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小，并引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的极化现象。 活化极化：由于电极上电化学反速度小于外电路中电子运动速度，而产生的极化。 浓差极化：电子转移速度快，而电极上电化学反应速度慢产生的极化。11.钝化的概念及金属钝化过程阳极极化曲线（P32） 钝化：某些活泼金属或其合金，由于它们的阳极过程受到阻滞，在环境中的电化学性接近贵金属的性能。12.E临、i临、i维的概念（P32） E临：金属开始钝化时的电极电位。 I临：使金属在一定介质中产生钝化所需的最小电流密度。 I维：金属维持钝化状态所需的电流密度。13.局部腐蚀类型：（填空，P39）电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂。14电偶序的概念（P40）：根据金属在一定条件下测得的稳定电位的相对大小而排列的顺序。15电偶腐蚀的影响因素（P41）1）环境：一对接触的金属在给定的环境中较不耐腐蚀的金属是阳极。2）面积效应：电偶腐蚀电池中阴极和阳极面积之比对阳极腐蚀速度的影响。3）介质导电性：介质的电导率高，则较活泼金属的腐蚀可能扩展到距接触点较远的部位，即有效阳极面积增大，因此腐蚀不严重。（P45）16自催化酸化作用：由闭塞电池引起孔内酸化从而加速腐蚀的作用。17点蚀机理（P44）当金属膜局部有缺陷，金属与邻近的完好膜之间构成局部电池，结果在新露出的基体金属上生成小腐蚀坑，称为点蚀。由于腐蚀加强，孔口介质PH升高，沉淀堵塞孔口，由于氯离子滞留孔内，与溶解的金属不断作用，使得腐蚀速度加大，这种过程称为自催化酸化。18.缝隙腐蚀机理（P46）溶液流入微缝隙，由于液体无法流动，随着反应的进行，在缝隙内外形成氧浓差。由于氧浓差电池的形成，对腐蚀起促进作用，而腐蚀坑的深化和扩展而形成闭塞电池。在坑内由自催化酸化造成腐蚀加速。19.晶间腐蚀机理（P48） 钢中过饱和C原子-在一定条件下扩散至晶界-Cr23C6-晶界附近-形成“贫锘区”-贫、富锘区由于电位不同形成“活钝性电池”-晶界腐蚀20.应力腐蚀破裂过程（P49）1）破裂成形：金属表面缺陷部分提供裂纹核。2）裂纹发展：微观裂纹形成后，在拉应力作用下裂纹扩张。3）材料断裂：随裂纹扩展进行，拉应力增大，应力集中，裂纹扩张而破裂。21.H2S的腐蚀机理1）H2S溶于水电离：2）析氢腐蚀：阳极：Fe2eFe2+ 阴极：2H+2eH+HH2的两种途径：（1）形成H2扩散至溶液中。（2）以H的形式扩散至钢中，造成氢脆，对钢材进行损害。3）形成的FeS：（1）不均匀分布在钢材表面，容易脱落。易发生腐蚀。 （2）电极电位高于钢材，促进二次腐蚀。22.大气腐蚀类型（P62）1）按照暴露在大气中金属表面的潮湿程度不同分类 （1）干大气腐蚀：水膜小于10nm，化学腐蚀为主，腐蚀程度较小。 （2）潮大气腐蚀：水膜10nm1um，电化学腐蚀为主，腐蚀程度较大。 （3）湿大气腐蚀：相对湿度100%，电化学腐蚀。腐蚀程度：干潮湿2）按照大气的污染程度分类 （1）工业大气腐蚀 （2）海洋大气腐蚀 （3）乡村大气腐蚀23水膜厚薄对腐蚀的影响（P64）对于潮大气腐蚀，因其水膜层较薄，氧易于透过薄膜，阴极过程容易进行，腐蚀过程主要受阳极过程控制。对于湿大气腐蚀，因水膜层较厚，氧不易透过水膜，使得阴极过程速度减慢，腐蚀过程主要受阴极过程控制。24.酸的再生循环：SO2首先被吸附在钢铁表面上与氧一起生成FeSO4，然后FeSO4水解生成游离的硫酸，硫酸又加速铁的腐蚀，新生成的FeSO4再水解生成游离的硫酸，如此反复循环。（P65）25.引起土壤腐蚀的原因(P66)1）充气不均匀引起的腐蚀：地下管线穿过结构不同和潮湿程度不同的土壤带时，由于所接触的氧浓差别引起的宏观电池腐蚀。2）杂散电流引起的腐蚀3）微生物引起的腐蚀26.塔曼定律：在给定介质中当Cr和Fe组成的固溶合金，其中耐蚀组元Cr的含量为n/8时（原子数比，Cr的原子数与合金总原子数之比），每当n增加1时，合金的耐蚀性将出现突然地阶梯式的升高，合金的点位也随之相应的增高。(P77)27.化工防腐蚀方法中机械清理的类型（P117）1)手工除锈：劳动强度大、效率低。适用于覆盖层对金属表面要求不太高时。2）气动除锈：具有很到的粗糙度，小巧灵活、便于携带。3）喷射除锈：清理迅速、干净，并且使金属表面具有一定的粗糙度。使覆盖层与基底金属能更好地结合，但是具有噪声大、产生硅尘的缺点。28.根据金属在介质中的电化学行为，金属覆盖层的分类及特点。（P120）1）阳极性覆盖层：（1）电极电位比基体金属低。 （2）阳极覆盖层易被消耗。 （3）覆盖层破坏后将继续牺牲阳极保护阴极。 （4）厚度越厚，效果越好。2）阴极性覆盖层：（1）电极电位比基体金属高。 （2）覆盖层不易被消耗。 （3）覆盖层被破坏以后将加速基体金属腐蚀。 （4）厚度越厚，孔隙度越小，效果越好。29.金属覆盖层选用原则：1)有良好的保护效果。2）与基体金属有良好的结合力。3）理化性能相当（热膨胀性）。4）工艺可行性和经济合理性。30.涂料覆盖层对金属的保护作用（P125）1）隔离作用：将金属和环境隔离开来。2）缓蚀作用：借助涂料的内部组分与金属反应，使金属表面钝化或生成保护性的物质。3）电化学作用：在涂料中加入比基体金属电位更负的活性金属，就会起到牺牲阳极保护阴极的作用。31.在选择涂料时的考虑因素（P125）1）涂层对环境的适应性。2）被保护的基体材料与涂层的适应性。3）施工条件的可能性。4）涂层的配套。5）经济上的合理性。32.电化学保护的概念及分类（P138）概念：通过改变金属或电解质溶液的电极电位从而控制金属腐蚀的方法称为电化学保护。分类：1）阴极保护：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，在金属表面通入足够的阴极电流，使金属电位变负，从而使金属溶解速度减小的方法。（1） 牺牲阳极保护：依靠电位较负的金属溶解来提供保护所需的电流，作为阳极溶解牺牲掉，构成电偶腐蚀电池。（2） 外加电流阴极保护：依靠外部的电源来提供保护所需的电流。被保护的金属作为阴极，为了使电流通过，还需要用辅助阳极。保护原理：外加阳极电流增加，使得极化电流增加，极化程度增强，腐蚀电流减小，腐蚀降低直至为零。 2）阳极保护：将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在电解质溶液中使得金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝化，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度降低，使设备得到保护。主要参数：（1） 临界电流密度（i临）：i临越小表示金属不必有很大的阳极极化电流即可使金属钝化。（2） 维钝电流密度（i维）：表示维持金属设备的钝化所需电流密度的大小。（3） 钝化区电位范围：钝化区电位范