第七章 化工设备的腐蚀及防腐措施

Nanjing University of Technology,食品机械基础第二篇 化工设备材料,授课教师：仲兆祥,第七章 化工设备的腐蚀及防腐措施,金属的腐蚀,1,2,晶间腐蚀和应力腐蚀,4,金属设备的防腐措施,3,金属腐蚀破坏的形式,在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化,腐蚀的危害,直接经济损失：更换设备及构件；,间接经济损失：设备停产、腐蚀泄露；,1.巨大的经济损失,大量优质原料泄露大量的金属需要回炼,2.资源和能源的严重浪费,3.引发灾难事故,4.污染人类生存环境,据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀损失约高于7000亿美元。世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.54.2，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！所以研究金属腐蚀和防护具有重要意义.,金属腐蚀的定义: 金属材料与环境相互作用,在界面发生的化学,电化学和（或）生化反应而被破坏的现象,环境：大气，土壤，水体，化学介质,7.1 金属的腐蚀,金属腐蚀的评定方法：1）质量变化评定法 试验测定，单位表面、单位时间腐蚀引起的质量变化量。2）腐蚀深度评定法用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速度。,化学腐蚀,金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀。特点：1）腐蚀产物在金属表面； 2）腐蚀过程中无电流产生。腐蚀产物特性： 1）致密而稳定，与金属结合牢固钝化膜钝化作用； 2）不稳定，与金属结合不牢固脱落活化作用。,（1）金属的高温氧化及脱碳,金属在高温下的气体腐蚀。,解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝 不起皮钢,脱碳反应： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2,温度700时脱碳作用。,力学性能下降，降低了表面硬度与抗疲劳强度,（2）氢腐蚀,铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力：,第一阶段：氢脆(物理阶段)以原子状态侵入钢材内部，聚集，使钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。,第二阶段：氢侵蚀(化学阶段),发生化学反应： Fe3C+2H2=3Fe+CH4,危害：1）甲烷在晶界聚集，成为裂纹源； 2）甲烷在钢材表面鼓泡，降低力学性能； 3）渗碳体还原为铁素体，体积减小，产生组织应力，促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条件，加重氢侵蚀钢材组织成为网格。,解决方法：降低含碳量，使其没有Fe3C析出；钢中加入合金元素，形成稳定的碳化物，不易与氢作用。,电化学腐蚀,金属与电解液接触发生电化学反应而引起的破坏。,三个环节：,发生电化学腐蚀必备条件：,1）同一金属上有不同电位的部分之间存在电位差，或不同金属之间存在电位差；2）阳极和阴极互相连接；3）阳极和阴极同处在连通的电解液中。,HCl,答案,真相永远只有一个：,7.2 晶间腐蚀和应力腐蚀,-均属于电化学腐蚀。1）晶间腐蚀 腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀破坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全丧失。内部瓦解作用。不锈钢有晶间腐蚀可能： 在450850 之间，生成(CrFe)23C6，沿晶界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为中，贫铬带成为阳极，晶粒成为阴极，形成微电池。,解决办法：1）钢中加入Ti和Nb元素，固定碳；2）减少不锈钢中的碳含量。,2）应力腐蚀,亦称腐蚀开裂金属在腐蚀性介质和拉应力共同作用下产生的破坏形式。腐蚀断裂过程分三个阶段：1）孕育阶段机械裂纹。2）裂纹扩展裂纹尖端为高度应力 集中区，出现微电池。3）破坏阶段。,7.3 金属腐蚀破坏的形式,危险性较小，壁厚有保证即可。,危险性较大，隐蔽；穿孔泄漏；局部应力过大。,7.4 金属设备的防腐措施,1.衬覆保护层1）金属保护层电镀，喷镀，衬里等。2）非金属保护层非金属衬里瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥；防腐涂料防腐漆，环氧树脂等。2.电化学保护1）阴极保护牺牲阳极保护。,2）阳极保护被保护设备接直流电源阳极，生成“钝化膜”。,3.添加缓