储运设备强度与防腐2.doc

金属管道的腐蚀与防腐一、 腐蚀的现象 腐蚀，指材料由于环境作用引起的破化或变质；也预指人在各种不良思想或行为等因素的影响下，使得自身思想行为逐渐变质堕落。目前，广泛理解和接受的材料腐蚀的定义是：材料腐蚀是材料受环境介质的化学或电化学作用而破坏的现象。 1对腐蚀概念的理解：腐蚀研究的着眼点在材料，腐蚀是一把双刃剑，既导致材料损伤，又造成环境破坏；但腐蚀所着重研究的对材料的损伤。2腐蚀是一种材料和环境间的反应：这是腐蚀和摩擦现象的分界线；实际条件下腐蚀和磨损往往密不可分，同时发生；强调化学或电化学作用时称为腐蚀，强调力学或机械作用时则称为磨擦磨损。3腐蚀是材料的损伤：宏观上可表现为材料质量流失、强度等性质退化等；微观上可表现为材料相、价态或组织改变；研究中，靠这些变化来发现腐蚀或评价腐蚀程度。腐蚀的本质，在自然界中，大多数金属通常以矿石形式存在，即以化合态形式存在，如铁矿Fe2O3的形式存在。而铁的腐蚀产物铁锈的主要成分为Fe2O3。大家都知道炼铁的过程（即Fe2O3Fe）需要大量的能量，其相反的是铁的腐蚀过程（即Fe Fe2O3），这是铁恢复到它的自然状态的过程。二、腐蚀的危害1.经济方面的损失工业化国家，腐蚀破坏导致的经济损失估计占国民生产总值的3%5%。美国公布的数据是1995年约为3000亿美元。通过中原油田的统计1993年，其生产系统、管线、容器腐蚀穿孔8345次更换油管59104m，直接经济损失7000万元，间接损失2亿元。2.造成安全和灾难事故1992年墨西哥污水管爆炸事故美国空军F16战斗机失事1998年Alpha空难1990年MVKIRKI货轮失事3.对材料、能源的浪费新材料的生产需要大量的能源；世界矿产资源在未来不长的时间内，将面临枯竭。地球上重要金属资源的估计储量4.危害环境腐蚀产物对环境造成危害腐蚀引起输送、储存介质的泄漏对环境造成危害。腐蚀产物对产品造成污染，使其品质降低。三、腐蚀的种类腐蚀的分类方法很多，有的按腐蚀环境分，有的按腐蚀形态分，也有的按腐蚀的现象或原因分。 ! |; I# W; H- e8 t8 T+ U6 z8 v1.按环境分: x M1 O9 I6 Z6 Q C& N, S& C湿蚀：如水溶液腐蚀，大气腐蚀，土壤腐蚀，化学药品腐蚀等.! J: E% I( C: Q4 z, ( j 8 干蚀：如高温氧化，硫腐蚀，氢腐蚀，液态金属腐蚀，羧基腐蚀等.8 X, t, U$ T/ 8 v7 A微生物腐蚀：如细菌腐蚀，真菌腐蚀，硫化菌腐蚀，藻类腐蚀等. O. P7 D6 R3 i# A 2.按形态分:全面腐蚀（均匀腐蚀）：腐蚀分部在整个金属表面上（包括较均匀的和不均匀的）。在全面腐蚀过程中，进行金属阳极溶解反应和物质还原反应的区域都很小（甚至是超显微的），阴阳极区域的位置不固定，在腐蚀过程中随机变化，结果使腐蚀分布非常均匀，危害也相对小些。4 A) ! p) V! ? q 局部腐蚀（非均匀腐蚀）：腐蚀局限在金属的某一部位。在局部腐蚀过程中，阴极区域和阳极区域是分开的，通常阴极区面积相对较大，阳极区面积很小，结果使腐蚀高度集中在局部位置上，腐蚀强度大，其危害性比均匀腐蚀大得多（如在化工设备的腐蚀损害中，70是局部腐蚀造成的）。+ ; W6 u% x8 K& z9 | h- Y5 d 局部腐蚀包括：! 0 m/ Z( c9 1 I 点蚀：在点或孔穴类的小面积上的腐蚀叫点蚀。这是一种高度局部的腐蚀形态，孔有大有小，一般孔表面直径等于或小于它的深度，小而深的孔可能使金属板穿孔；孔蚀通常发生在表面有钝化膜或有保护膜的金属（如不锈钢钛等）。% s0缝隙腐蚀：金属表面由于存在异物或结构上的原因而形成缝隙（如焊缝、铆缝垫片或沉积物下面等），缝隙的存在使得缝隙内的溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难，由此而引起的缝隙内金属的腐蚀，称为缝隙腐蚀.+ X# e2 g& mI# H2 1 f1 r 丝状腐蚀：涂有透明清漆或油漆膜的金属暴露在潮湿的大气中时，金属表面由于漆膜能渗透水分和空气而发生腐蚀.腐蚀产物呈丝状纤维网样，这种腐蚀称丝状腐蚀。其产生原因是潮湿大气的作用，其机理为氧的浓差电池作用应力腐蚀开裂：金属和合金在腐蚀与拉应力的同时作用下产生的破裂，称为应力腐蚀开裂。这是一种最危险的腐蚀形态，但它只是在一定条件下才能发生：一是有一定的拉应力；二是有能引起该金属发生应力腐蚀的介质；三是金属本身对应力腐蚀敏感.如“奥氏体不锈钢氯离子”,“碳钢硝酸根离子”等。应力腐蚀的裂缝形态有：沿晶界发展的晶间破裂和穿越晶粒的穿晶破裂，也有二者的混合型。一般认为纯金属不会发生应力腐蚀的，含有杂质的金属或是合金才会发生应力腐蚀.;电偶腐蚀：当两种金属浸在腐蚀性溶液中，由于两种金属之间存在电位差，如相互接触，就构成腐蚀电偶。较活泼的金属成为阳极溶解，不活泼金属（耐腐蚀性较高的金属）则为阴极，腐蚀很小或完全不腐蚀。这种腐蚀称为电偶腐蚀，或接触腐蚀，亦称为双金属腐蚀。7 m5 t# 8 |) I3 1 * n1 F, s& J: x 腐蚀疲劳：高变应力和腐蚀介质的同时作用下，金属的疲劳强度和疲劳寿命较无腐蚀作用时有所降低，这种现象叫腐蚀疲劳.任何金属在任何介质中都有可能发生腐蚀疲劳，不要求特定的材料与介质组合.冲刷腐蚀（磨损腐蚀）：当溶液流动时，溶液中含有能起研磨作用的固体颗粒破坏了金属表面的保护膜，使保护膜被除掉的地方发生腐蚀。其破坏形貌可以是局部的，也可以是均匀的。 f* r, 气蚀（空泡腐蚀）：当金属与液体的相对运动速度增大时，金属表面的某些局部液体压力下降到常温液体蒸气压以下时，发生“沸腾”而产生气泡，当气泡破裂时产生的冲击力使材料呈蜂窝状损伤，这种破坏叫气蚀。这气泡破裂时产生的冲击波压力可高达4000大气压，可使金属保护膜破坏，并能引起塑性形变，甚至可将金属粒子撕裂。四、腐蚀的防护防腐就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀的金属物品的，来达到延长其使用寿命的目的，通常采用物理防腐，化学防腐，电化学防腐等方法。针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有： 1.结构改变法例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。 2.保护层法 在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如： 在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。 用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。 用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。 3.电化学保护法 利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。 牺牲阳极保护法 此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。 外加电流的保护法 将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。 4.处理腐蚀介质消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。 涂装表面处理通常金属表面会附有尘埃、油污、氧化皮、锈蚀层、污染物、盐份或松脱的旧漆膜。其中氧化皮是比较常见但最容易被忽略的部分。氧化皮是在钢铁高温锻压成型时所产生的一层致密氧化层，通常附着比较牢固，但相比钢铁本身则较脆，并且其本身为阴极，会加速金属腐蚀。如果不清除这些物质直接涂装，势必会影响整个涂层的附着力及防腐能力。表面清理等级 也即清洁度，代表性国际标准有两种：一种是美国85年制订“SSPC-”；第二种是瑞典76年制订的“Sa-”，它分为四个等级分别为Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，为国际惯常通用标准。 随着现代工业的发展，一批新兴工业领域的出现和许多现代工程的兴建，对防腐涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。常用