No.5模块三 常见的腐蚀类型 任务一 全面腐蚀与局部腐蚀 任务二 局部腐蚀(一)电偶腐蚀、点蚀.ppt

1 化工腐蚀与防护 模块三常见的腐蚀类型 任务一全面腐蚀与局部腐蚀任务二常见的局部腐蚀 一 2 教学任务 任务一全面腐蚀与局部腐蚀一 全面腐蚀1 概念2 特点二 局部腐蚀1 概念2 特点任务二常见的局部腐蚀 一 一 电偶腐蚀1 概念及电偶序2 影响因素3 防止方法二 点蚀1 概念2 腐蚀机理3 影响因素4 防止方法 3 知识目标 1 了解局部腐蚀的发生机理 2 了解局部腐蚀的影响因素 3 掌握局部腐蚀的防止措施 能力目标 1 能辨别化工生产实际中发生的局部腐蚀 2 能对具体的局部腐蚀进行分析并有效预防 素质目标 1 培养严谨求实 勤奋好学 团结协作精神 2 培养理论联系实际的观念 教学目标 4 5 二 局部腐蚀1 概念局部腐蚀指腐蚀作用仅发生在金属的某一局部区域 而其它部位基本没有发生腐蚀 或者是金属某一部位的腐蚀速度比其它部位的腐蚀速度快得多 显示了局部腐蚀破坏的痕迹 2 特点金属损失的总量不是很大突发性灾难性常见的局部腐蚀有 电偶腐蚀 点蚀 缝隙腐蚀 晶间腐蚀及应力腐蚀破裂等 据统计局部腐蚀所占比例高达80 以上 其中应力腐蚀破裂所占比例最大 其次是点蚀 6 一 概念电偶腐蚀指在同一电解质溶液中 两种不同电位的金属相互接触而引起电位较低的金属在接触部位发生的局部腐蚀 又称异金属接触腐蚀 如碳钢和黄铜在海水中相互接触 碳钢法兰与不锈钢阀门的连接处 会发生电偶腐蚀 发生电偶腐蚀时 电极电位较负的金属通常会加速腐蚀 而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢 两种金属的电极电位相差越大 电偶腐蚀越严重 电偶腐蚀原理示意 7 二 电偶序 思考 是否可用电动序表来判断不同金属在电解质溶液的腐蚀倾向 电偶序 根据金属 或合金 在一定条件下测得的稳定电位的相对大小排列而制成的表 见P43 表3 1 注 电偶序是用来判断金属材料电偶腐蚀的倾向 电动序是用来判断金属材料的腐蚀倾向 注意事项 1 利用电偶序判断两种不同金属的电极性质和腐蚀倾向时 仅根据它们的相对位置 而不引用表中的具体数据 因此这个顺序没有涉及腐蚀速度问题 2 表中金属分为若干组 同组内的金属或合金电位数值相差不大 无显著的电偶效应 一般可联合使用 3 两种金属位置相差越远 电位相差越大 阳极金属越容易被腐蚀 8 9 三 影响因素3 介质的导电性如果介质的电导率高 如海水 腐蚀并不严重 如在软水及大气条件下 局部遭受严重腐蚀的危险性较大 分析讨论 试比较铜 铁电偶在海水中和软水中的腐蚀危害性 如何理解 在电解质溶液中 若无维持阴极过程的溶解氧 H 或其它氧化剂 也不可能发生电偶腐蚀 这句话的含义 在封闭的热水体系和敞开的热水体系 铜 铁电偶哪种情况腐蚀更严重 10 四 防止方法a 设计时尽量采用电偶序中相近的金属相连 并尽量避免大阴极 小阳极的面积组合 b 施工中可考虑在不同金属材料的连接处加以绝缘 如在法兰连接处用绝缘材料作业垫圈 c 在使用涂层时必须十分谨慎 必须把涂料敷在阴极性金属上 这样可以显著减小阴极面积 d 在允许的条件下 向介质中加缓蚀剂 以减缓介质的腐蚀性 e 在主设计时 要考虑到易于腐蚀的阳极部件在维修时更换或修理 11 一 概念点蚀是指在金属表面某一局部区域出现向深处发展的小孔 而其它部位不腐蚀或腐蚀很轻的一种局部腐蚀形式 点蚀的特点 蚀孔的深度大于孔径 一般只有数十微米 它在金属表面的分布有呈分散状态的 也有呈密集状态的 由于孔口多有腐蚀产物遮盖 一般不容易被发现 蚀孔的产生有一个诱导期 诱导期的长短受材料 温度 介质成份等因素的影响 点蚀的蚀孔一旦形成 便具有向深处自动加速进行的作用 蚀孔通常沿重力方向生长 容易发生点蚀的材料 a 具有自钝化能力的金属材料 如不锈钢 铝及铝合金 钛及钛合金等 在含有Cl 的介质中 最容易发生小孔腐蚀 b 碳钢在表面有氧化皮或锈层有孔隙的情况下 在含Cl 的介质中也会发生点蚀 12 二 机理 思考 处于钝化状态的金属是否存在腐蚀 处于钝态的金属虽然其腐蚀速度比处于活态时小得多 但仍有一定的反应能力 钝化膜不断的溶解和修复 若修复能力大于溶解能力 金属不会出现点蚀 以不锈钢在氯化钠溶液中的点蚀为例介绍点蚀的机理1 点蚀核的形成具有自钝化能力的金属或合金 其表面有一层钝化膜 当钝化膜局部有缺陷时 如钝化膜被划伤 内部有硫化物杂质等 在活性阴离子 氯离子 或氧化性强的金属离子 如铁离子 铜离子 的作用下 溶解能力占优势 使得基底金属便裸露于介质中 新露出的基底金属与邻近完好的钝化膜之间构成局部电池 基底金属为阳极 钝化膜完好的区域为阴极 阳极区溶解 致使新露出的基底金属上生成小蚀孔 又称为蚀核或活性中心 即 具有钝化膜的不锈钢表面生成了很小的蚀孔 13 2 闭塞电池的形成在一定条件下 蚀孔将继续长大 随着腐蚀的进行 孔口介质的PH值逐渐升高 原因 阳极 2Fe 4e 2Fe2 孔外阴极 O2 2H2O 4e 4OH 孔口介质的PH值的逐渐升高将导致水中的可溶性盐如Ca HCO3 2转化为CaCO3 HCO3 OH H2O CO32 Ca2 CO32 CaCO3 CaCO3与铁锈在孔口沉积 形成闭塞电池 不锈钢在充气的氯化钠溶液中的点蚀示意图 14 3 自催化酸化作用 小孔的形成随着孔内金属离子浓度的增加 孔内产生过多的正电荷 此时介质中的Cl 向孔内迁移 以维持溶液的电中性 Cl 向孔内迁移后与蚀孔内的Fe2 生成FeCl2 FeCl2再水解生成Fe OH 2与HCl Fe2 2Cl FeCl2FeCl2 H2O Fe OH 2 2HCl酸性的增加会导致金属更多的溶解 而Fe OH 2在蚀孔处再次氧化成Fe OH 3而呈疏松的沉积 无多大保护作用 Fe OH 2 O2 Fe OH 3 由于介质中的Cl 不断向孔内迁移 形成的FeCl2不断水解 孔内PH值越来越低 导致金属更多的溶解 这种由闭塞电池引起孔内酸化从而加速腐蚀的作用 称为 自催化酸化作用 不锈钢在充气的氯化钠溶液中的点蚀示意图 15 三 影响因素a 材料具有自钝化特性的金属或合金易发生点蚀 b 介质成分含有氯离子的介质易引起点蚀 点蚀激发剂 点蚀促进剂 c 流速点蚀通常发生在静滞的溶液中 有流速或提高流速常可减轻或不发生点蚀 怎么理解有流速或提高流速常可减轻或不发生点蚀 d 温度介质温度升高 会使在低温下不发生点蚀的材料发生点蚀 思考 为什么 16 四 防止a 从材料的角度出发可选用耐点蚀合金作为设备 部件的制造材料 b 从环境 工艺角度出发尽量降低介质中的氯离子及氧化性金属离子的含量 能有效地防止点蚀 思考 如何除去水中的Cl ROH Cl RCl OH 阴离子交换树脂 RH Na RNa H 阳离子交换树脂 H OH H2Oc 添加缓蚀剂