防腐蚀方法以及分类

第六章 防腐方法 1 目前工程中最常用防腐方法 方法 金属或非金属材料覆盖层 电化学保护 防腐蚀结构设计 介质处理 添加缓蚀剂 电化学保护法只适用于金属在腐蚀性溶液中 应用于船海洋类 2 什么是阴极保护和阳极保护 阴极保护阴极保护 主要分为电保护与牺牲阳极保护两种形式 电保护 将被保护金属设备与直流电源的负极相连 依靠外加阴极电流进行阴极极化 1 而使金属得到保护的方法 叫外加电流阴极保护 简称电保护 牺牲阳极保护 护屏保护 在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极 促使阴 2 极极化 这种方法叫牺牲阳极保护 也称护屏保护 阳极保护阳极保护 将被保护的设备与外加直流电源的正极相连 在一定电解质溶液中将金属进 行 阳极极化至一定电位 在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态 则设备腐蚀速度显著降 低 设备得以保护 3 防蚀结构设计 1 连接 2 设备壳体与接管 3 容器附件与管道 4 其他防腐方法 缓蚀剂防腐蚀 第五章 1 常见有机高分子材料 塑料和橡胶 2 高分子材料与金属腐蚀的区别 3 高材的腐蚀破坏形式 渗透与溶胀 溶解 1 化学腐蚀 2 老化 3 应力腐蚀开裂 4 第四章 1 简述金属铬镍硅的耐蚀特点 铬 Cr 是不锈钢的基本合金元素 热力学不稳定 与铁基合金组成固溶体 1 时 合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性 在具备钝化的条件下 含量越高 耐蚀性越 好 在不能实现钝化的条件下 随着含量的增高 腐蚀速率反而加大 镍 Ni 热力学不够稳定 与 Fe Ni 合金在硫酸 盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着 2 镍的含量的增加而减小 镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用 而是使合金的热力学稳 定性提高 在氧化性介质和还原性介质中均有效 优势 与铬配合加入铁中获得不锈钢 形成奥氏体 具有良好的热加工性 冷变形能力 可焊性 良好的低温韧性 不利之处 随钢中镍含量增加 会增加不锈钢的晶间腐蚀倾向 硅 Si 在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂 耐孔蚀 耐浓热硝酸 抗氧化 3 耐海水腐蚀等作用 不锈钢随硅含量的增加 耐应力腐蚀破裂性能显著改善 依靠加硅形 成富硅保护膜 优良的耐氯离子腐蚀特性 耐氯化物应力腐蚀破裂 改善耐孔蚀性能 提 高了钢的钝态稳定性 耐强氧化物腐蚀 形成富集 Si Cr O 的表面膜 Si 与 Cr Mo 与 Cu 配合 可以得到各种耐海水钢 2 常用结构材料获得耐蚀能力的途径有哪些 并举出每种途径常见金属 依靠钝化获得耐蚀能力的金属 主要有 18 8 不锈钢 铝及铝合金 钛及钛合金 硅 1 铸铁等 可钝化或腐蚀产物稳定的金属 主要有碳钢和铸铁铅与铅合金 2 依靠自身热力学稳定而耐蚀的金属 主要有铜及铜合金 3 3 结构材料的选择原则 根据工艺条件分析对设备材料的要求 1 1 介质的特性与温度 压力 2 工艺条件对材料的限制 3 设备的功能和结构 4 运转及开停车的条件 掌握材料的基本特性 首先了解各种材料的共性 然后分析某些材料的特殊性质 2 全面掌握各种材料的基本特性 材料选择的基本要点 耐蚀性 力学物理特性 加工成型工艺性能 材料价格与 3 来源 4 简述钛及钛合金的耐蚀特点 1 钛及钛合金 钛是热力学不稳定金属 其标准电极电位为 1 21V 但它的钝化能力比铝 硅都要更强 耐蚀特点 在各种氧化性介质中都非常耐蚀 中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性 但对纯的非氧化性酸是不不耐蚀的 在海水中十分稳定并且耐气蚀和孔蚀 在稀碱溶液 NaOH 溶液 王水 次氯酸钠 氯水及湿氯气中耐蚀 钛在无水的氧化性介质中 或含水量低于 2 当存在着氯气或含 NO2 的硝酸等强氧化 剂时 则会发生激烈的发火反应 钛及钛合金容易发生氢脆 第三章 1 金属氧化膜可能的三种形态 固态 液态 或 气态 2 简述氢腐蚀发生的阶段 产生条件及特点 金属受高温高压的氢气作用而变脆甚至破裂的现象称为氢腐蚀 氢腐蚀发生的阶段 氢脆 阶段和氢侵蚀阶段 产生条件 氢腐蚀要在一定的温度和氢分压条件下才会发生 1 氢脆阶段 当温度和压力 比较低 或者温度 压力随不低 但钢材与氢气接触时间不长时 钢的氢腐蚀不严重 只 是韧性降低 材料变脆 特点 物理阶段可还原 暂时脆化 可逆 2 氢侵蚀阶段 当温度 和压力较高 或者钢材与氢气接触时间很长 则钢材将由氢脆阶段发展为氢侵蚀阶段 溶 解在钢中的氢将与钢中渗碳体发生脱碳反应生成甲烷 Fe3C 2H2 3Fe CH4 甲烷在钢内扩 散困难 集聚在晶界微观空隙内 愈聚愈多 产生很大的内压力 形成局部高压 造成应 力集中 引起钢材出现裂纹和气泡 这就使钢的强度和韧性降低 特点 永久退化 不可逆 抗氢腐蚀方法 加入强碳化物形成元素 把钢中的碳优先结 合成稳定的碳化物 采用微碳纯铁 3 金属在大气中的腐蚀 金属在大气自然环境下 通常是指在常温的潮湿空气中 发生的 腐蚀 称为大气腐蚀 实质 是在金属表面上的薄层电解液膜中进行的电化学腐蚀 机制 主要是材料受大气中所含的水分 氧气和腐蚀介质 包括 NaCl CO2 SO2 烟气 表面沉积物 的联合作用而引起的破坏 其中水和氧是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主 要因素 影响大气腐蚀的因素 1 气候因素 大气的相对湿度 气温 降雨 风向和风速 降尘 2 大气中的污染物质 主要含有硫化物 3 金属表面因素 金属表面状态 金属表面洁净 程度 腐蚀产物 大气腐蚀的防护 1 合理选材 低合金钢 不锈钢等 2 表面涂覆 涂料 镀层保护 屏蔽氧和水 3 保持表面清洁 4 介质控制 降低空气湿度 加热空气 使用吸湿剂 减少污染物 使用缓蚀剂等 4 简述土壤腐蚀的形式及防护措施 一 土壤腐蚀常见的几种形式 1 因充气不匀引起的腐蚀 氧的浓差电池腐蚀 由 于土壤的多相性和不均匀性常常引起氧的渗透率差异 因而造成因充气不均形成的供氧差 异腐蚀电池 常造成地下设备和管线的严重腐蚀 2 由杂散电流引起的地下金属设备和 管线的腐蚀 如 电焊机 电气火车等设备漏电的情况下 漏到地下的电流经常引起附近 地下金属设备的腐蚀 特别是直流电漏电引起的这种腐蚀破坏速度较大 3 由微生物引起 的腐蚀 土壤中的微生物经发酵分解 可产生腐蚀物质引起局部腐蚀 如硫杆菌 污物发 酵 硫代硫酸盐 硫杆菌作用 硫酸 二 土壤腐蚀的防护 1 涂层保护 石油沥青涂层 煤焦油沥青涂层 环氧煤沥青涂层 环氧粉末涂层 塑料胶带防腐层 泡沫塑料防腐层 2 阴极保护和涂料联合 5 在海水中的腐蚀特点 影响因素 防护措施分别是什么 海水腐蚀的特点 1 中性海水溶解氧较多 除镁及其合金外 绝大多数都遭受腐蚀 一切有利于供氧的条件 如海浪 飞溅 增加流速 都会促进氧阴极去极化反应 促进钢腐蚀 2 因海水中氯离子的含量很高 因此大多数金属 如铁 钢 铸铁 锌 镉等 在海水中 是不能建立钝态的 腐蚀速度相当高 3 由于海水的电导率很大 海水腐蚀的电阻性阻滞很小 所以海水腐蚀中金属表面形成的 微电池和宏观电池都有较大的活性 海水中不同金属接触时很容易发生电偶腐蚀 即使两 种金属相距数十米 只要存在电位差并实现电连接 就可发生电偶腐蚀 4 海水中易出现小孔腐蚀 孔深也较深 海水腐蚀的影响因素 含盐量的影响 氧 CO2 碳酸盐的影响 pH 值的影响 温度的影 响 海水流速的影响 海生物的影响 海水腐蚀的防护 1 合理选材 2 合理设计海洋工程结构 在选材 设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀 与高 流速海水接触的设备 泵 推进器 海水冷却器等 要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 3 表面保护 有机涂层保护 金属喷涂层 金属包覆层 衬里 4 阴极保护 阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法 现在海洋船舶 军舶普遍采 用这种防护方法 第二章 1 应力腐蚀产生的条件 发生阶段及防止途径 1 三个基本条件 敏感材料 特定介质环境和拉应力三者缺一不可 2 发生阶段 第一阶段为腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段 也是导致应力集中的裂纹源生核孕 育阶段 常把相应的这一阶段时间称为潜伏期或诱导期或孕育期 接着为裂纹扩展阶段 即由裂纹源或蚀坑发展到单位面积所能承受最大载荷的所谓极限应力值时的阶段 最后是 失稳纯力学的裂纹扩展阶段 即为破裂期 3 防止或减少 SCC 的措施 比较有效而广泛应用的方法是消除或降低应力值 降低 设计应力 使最大有效应力或应力强度降低到临界值以下 合理设计与加工减少局部 应力集中 结构设计时应尽可能想法降低最大有效应力 采用合理的热处理方法消除残 余应力 或改善合金的组织结构以降低对 SCC 的敏感性 其它方法 合理选材 材 料处理 如果条件允许的场合 亦可采用去除介质中有害成分 添加缓蚀剂 添加缓蚀剂 的办法防止 SCC 采用阴极保护 基于阳极溶解理论 也可减缓或阻止 SCC 2 孔蚀与缝隙腐蚀的区别 哪些措施可防止孔蚀 孔蚀又叫坑蚀 俗称点蚀 小孔腐蚀 它只发生在金属表面的局部地区 粗糙表面往往不 容易形成连续而完整的保护膜 在膜缺陷处 容易产生孔蚀 一旦形成了蚀孔 如果存在 力学因素的作用 就会诱发应力腐蚀或疲劳腐蚀裂纹 孔蚀时 虽然金属失重不大 但由 于腐蚀集中在某些点 坑上 阳极面积很小 因而有很高的腐蚀速度 加之检查蚀孔比较 困难 因为多数蚀孔很小 通常又被腐蚀产物所遮盖 直至设备腐蚀穿孔后才被发现 所 以孔蚀是隐患性很大的腐蚀形态之一 易钝化的金属在含有活性阴离子 最常见的是 Cl 的介质中 最容易发生孔蚀 孔蚀的过程大体上有蚀孔的形成与成长两个阶段 孔蚀的防止方法 1 主要从材料上考虑如何降低有害杂质含量和加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素 2 改善热处理制度 或者设法降低介质中尤其是卤素离子的浓度 3 结构设计时注意消除死区 防止溶液中有害物质的浓缩 此外 也可以采用阴极保护 3 缝隙腐蚀的概念及其防护措施有哪些 当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙 一般为 0 025 0 1mm 时 缝内介质不 易流动而形成滞留状态 促使缝隙内的金属加速腐蚀 这种腐蚀称为缝隙腐蚀 防护措施 缝隙腐蚀的防止 主要是在结构设计上如何避免形成缝隙和能造成表面沉积的几何构形 1 为了防止浓差腐蚀 或防止溶液浓缩引起的腐蚀 结构设计时尽量避免积液和死区 2 若 在结构设计上不可能采用无缝隙方案 也应使结构能够妥善排流 以利于沉积物及时清除 亦可采用固体填充料将缝隙填实 3 设计选材时 采用某些耐缝隙腐蚀的材料 可以延 长设备寿命 4 电偶腐蚀的原理及防止途径 电偶腐蚀 异种金属彼此接触或通过其他导体连通 处于同一个介质中 会造成接触部位 的局部腐蚀 其中电位较低的金属 溶解速度增大 电位较高的金属 溶解速度反而减小 这种腐蚀称为电偶腐蚀 或称接触腐蚀 双金属腐蚀 防止电偶腐蚀的途径 影响电偶腐蚀的因素很多 因此防止电偶腐蚀的办法必然也有多种 途径 但最有效的还是从设计上解决 选择相容性材料 产生电偶腐蚀时动力来自接触的两种不同金属的电位差 1 合理的结构设计 2 1 尽量避免小阳极大阴极的结构 相反 阳极面积大阴极面积小的结构 往往电偶腐蚀并 不显著 2 将不同金属的部件彼此绝缘 3 插入第三种金属 当绝缘结构设计有困难时 可以在其间插入能降低两种金属间电位差 的另一种金属或者采用镀层过渡 4 将阳极性部件设计成为易于更换的 或适当增厚以延长寿命 电偶效应的正确利用 牺牲阳极保护 工业上最常用的牺牲阳极材料有锌及锌合金 3 铝合金 镁合金等 5 焊接缺陷及其腐蚀原因有哪些 缺陷 焊瘤 咬边 飞溅及电弧熔坑等 腐蚀原因 异种金属焊接 焊接残余应力 焊接热影响区 1 2 3 6 防止晶间腐蚀的方法有哪些 1 固溶处理 2 稳定化退火 3 超低碳法 4 合金化 5 通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素 钛铝硅等 使焊缝呈奥氏体 铁素体双向组 织 也能提高抗晶间腐蚀能力 第一章 1 腐蚀控制通常有两种措施 一是补救性控制 即腐蚀发生后再消除它 二是预防性控制 即事先采取防止腐蚀的措施 避免或延缓腐蚀 尽量减少可能引起的其 他有害影响 2 腐蚀的定义与分类 腐蚀是金属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏 腐蚀有不同的分类方法 按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类 按照金属破坏的特征 可分为全面腐蚀和局部腐蚀两类 3 电极电位 平衡电极电位的概念 电极电位电极电位 通常把由电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃称为电极电位 也称为电极电势 electrode potential 简称电位 是一个矢量 其数值由电极本身 电 解液浓度 温度等因素决定 包括平衡电极电位和非平衡电极电位 平衡电极电位平衡电极电位 当电极反应正逆过程的电荷和物质都处于平衡状态时的电极电位称为平衡 电极电位或可逆电位 用 E0 表示 以规定为零的标准氢电极电位为分界线 电位比氢的 标准电极电位负 低 的金属称为负电性金属 电位比氢的标准电极电位正 高 的金属 称为正电性金属 4 构成金属表面电化学不均一性的主要原因是什么 原因 化学成分不均一 1 组织结构不均一 2 物理状态不均一 3 表面膜不完整 4 5 腐蚀速度的计算方法有哪些 重量法 失重法 增重法 1 深度法 2 7 金属腐蚀速度的影响因素有哪些 1 金属本身 电极电位 超电压 钝性 组成 组织结构 表面状态 腐蚀产物性质等 2 热处理工艺 影响合金的盈利状态和晶相结构等 3 介质环境 组成 浓度 PH 值 温度 压力 流速 等 4 其他环境 电偶效应 微量氯离子 微量氧 微量高价离子 析出氢等 8 极化产生的原因及三种极化形式作用的含义是什么 产生极化现象的根本原因是阳极或阴极的电极反应与电子迁移速度存在差异引起的 1 电化学极化 电极反应速度 电子迁移速度 2 浓差极化 去极剂或反应产物在溶液中的扩散速度 电极反应速度 3 膜阻极化 金属表面形成的保护性薄膜阻滞了阳极反应 使阳极电位急剧正移 同时由 保护膜的存在 系统电阻大大增加 极化的实质是一种阻力 增大极化 有利于降低腐蚀电流和腐蚀速度 对防腐有利 9 析氢腐蚀的产生条件及特点 1 析氢腐蚀的条件 阳极金属电