钢机构防腐ppt课件

.,1,钢结构的防腐,.,2,第一章机械设备的防腐第一节腐蚀与防锈概述一、金属的腐蚀金属表面与周围的介质(通常是液体或气体)发生化学反应或电化学反应而受到损坏的现象。金属受大气中的水分、氧气及其他腐蚀性气体等介质引起的腐蚀或变色称为生锈或锈蚀。腐蚀产物叫做“锈”。在高温下空气对金属的侵蚀叫做氧化。氧化的产物叫做“氧化皮”。在强腐蚀性化学介质中所引起侵蚀破坏叫做腐蚀，而不叫做生锈。,.,3,二、金属腐蚀的分类及其破坏形式金属腐蚀一般可分为两大类。1化学腐蚀(1)气体腐蚀金属在干燥气体中(表面上没有湿气冷凝)发生的腐蚀，称为气体腐蚀。气体腐蚀一般是指在高温时金属的腐蚀，例如轧钢时生成厚的氧化皮，内燃机活塞的烧坏等。(2)在非电解质溶液中的腐蚀这是指金属在不导电的液体中发生的腐蚀。例如金属在有机液体(如酒精、石油等)中的腐蚀。化学腐蚀是一种没有电流产生的腐蚀过程。,.,4,2电化学腐蚀金属在大气中的锈蚀，主要是电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属在腐蚀的同时，伴随着产生电流的过程。,.,5,按照所接触环境的不同，可以把电化学腐蚀分为如下几类：(1)大气腐蚀腐蚀在潮湿的气体(例如空气)中进行；(2)土壤腐蚀埋设在地下的金属构筑物(如管道、电缆等)的腐蚀。(3)在电解质溶液中的腐蚀这是极其广泛的一类腐蚀，天然水及大部分水溶液对金属结构的腐蚀(例如，在海水和酸、碱、盐的水溶液中所发生的腐蚀)都属于这一类。,.,6,(4)在熔融盐中的腐蚀例如在热处理车间、熔盐加热炉中的盐炉电极和所处理的金属发生的腐蚀。按照腐蚀破坏的形式，可以把腐蚀分为两大类：均匀腐蚀:均匀腐蚀是腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面上。如图1-1所示。局部腐蚀：腐蚀作用仅局限在一定的区域。,.,7,局部腐蚀又可分为：(1)斑点腐蚀腐蚀像斑点一样分布在金属表面上，所占面积较大，但不很深，如图1-2所示。(2)脓疮腐蚀金属被腐蚀破坏的情形好像人身上长的脓疮，被损坏的部分较深较大，如图1-3所示。,.,8,(4)晶间腐蚀这种腐蚀发生在金属晶体的边缘上。金属遭受晶间腐蚀时，它的晶粒间的结合力显著减小，内部组织变得很松弛，从而机械强度大大降低，如图1-5所示。,.,9,(3)孔腐蚀(又称点腐蚀)在金属某些部分被腐蚀成为一些小而深的圆孔，有时甚至发生穿孔，如图1-4所示。,.,10,(5)穿晶粒腐蚀破坏沿最大张应力线发生的一种、局部腐蚀，其特征是腐蚀可以贯穿晶粒本体。穿晶粒腐蚀通常又称腐蚀裂开，如图1-6所示。,.,11,(6)选择性腐蚀在一种多相合金结构中，某一组分元素优先溶解到腐蚀介质中，就叫做选择性腐蚀。例如黄铜的脱锌腐蚀中，锌被溶解就是这种形式的腐蚀。局部腐蚀比均匀腐蚀危害要大得多。,.,12,第二节影响金属腐蚀的因素一、材质因素1金属材料的冶炼质量金属材料的化学成份，非金属夹杂，浇注时的缩孔、偏析、夹渣等现象以及冷却过程中可能产生的白点等缺陷。,.,13,2金属材料加工质量在轧制、锻造、挤压成材时，在加热过程中可能产生的沿晶氧化(过烧)，折叠，压入氧化铁鳞，分层，带状组织，过热和组织不均匀性等缺陷以及在快速冷却时可能产生的微裂纹。3热处理或火焰切割不当热处理加热过程中可能产生的过热或过烧，温度过高引起的晶粒粗大，脱碳，增碳，淬裂，回火脆性，淬火后未及时回火，微观组织不合适等导致的缺陷，还有火焰切割不当等热加工因素造成的晶粒变形，都可能引起金属内部电极电位的差异，从而加快金属本身的腐蚀。,.,14,二、环境因素1大气中的灰尘灰尘落在金属表面上，因为灰尘具有毛细管凝聚作用，在有灰尘的地方，特别容易结露，这就造成了进行电化学腐蚀的条件，而使得金属容易受到腐蚀。,.,15,2大气中的氧金属在大气条件下的腐蚀，主要是水分与氧的作用而引起的，两者缺一就不容易腐蚀。,.,16,3环境温度和湿度电化学腐蚀的速度，一般随着温度的升高而增长，即温度越高，金属在电解质溶液中的腐蚀速度越快。这是由于随着温度的升高，电极反应加强，扩散过程的速度加快所致。,在高温高湿的条件下金属最容易生锈。其中腐蚀性最大的是潮湿和严重污染了的工业大气，而温度的影响则没有相对湿度的影响那么大。,.,17,4水的影响水有淡水、污水和海水。淡水腐蚀性主要取决于氧浓度和酸性溶解度等。氧浓度大，金属在水中腐蚀严重。酸性溶解度大，碳钢能以大速率腐蚀。雨水比自来水具有更强的腐蚀性。污水里含有大量有机酸碱、氧化物、氯化物等，对金属腐蚀最强。海水是最丰富的天然电解质，常用的金属和合金大多数都受海水的腐蚀。,.,18,5土壤的影响土壤不含水(干土)则没有电解液，就不会发生电化学腐蚀。泥土中总是有水存在的(只是含水量多少不同)，在一般情况下，当湿度很小时，腐蚀速度很小，随着含水量的增加，由于电解液的增多，腐蚀速度便增加。,.,19,三、设备的结构设计因素在设备的结构设计上应尽量避免应力集中，遗留残余液体等设备结构设计上的不合理现象。如图1所示的防止出现积水或积尘“坑”的设计。如图2所示，液体容器的设计应不很困难就能被完全排空以防止积尘或积液体。如图3所示，焊缝处应避免缝隙，那里可能积水，从而促进缝隙腐蚀。,.,20,图1防止积水或积尘的设计,.,21,图1防止积水或积尘的设计,推荐,不推荐,.,22,图2阀门位置设计,.,23,图3焊接结构设计,.,24,推荐,不推荐,图3焊接结构设计,.,25,如图4所示，在管线的支管接头处，不应当有任何边角伸进水流，干扰流动，因为湍流可引起磨蚀。如图5所示，弯管时应避免折皱，因为液体流经时会产生有破坏性的湍流，可引起磨蚀。,.,26,图4管线的支管接头设计,.,27,图5流线型设计,.,28,四、零件的加工过程因素1零件的表面粗糙度影响金属的表面粗糙度与腐蚀速度有明显的关系，金属表面越光滑，耐腐蚀性就越好。金属腐蚀后便使其表面不光洁，因此利用金属的表面粗糙度防腐只有在初期阶段(即在介质腐蚀还不太强时)，才有显著的效果。对于粗糙的金属表面，由于深洼部分不易接触到氧(与表面相比)而成为阳极，表面则成为阴极，结果产生氧浓差电池的腐蚀。,.,29,2加工过程中手汗的影响主要成分是水，其余的是食盐、钾、钙、镁，还含有少量有机酸如尿素、尿酸、液体脂肪、乳酸、柠檬酸等。汗液与金属接触时，会在金属表面形成一层汗液膜。汗液膜对金属起电化学作用，金属便被锈蚀。,.,30,3.其他因素的影响1)金属制品在盐槽热处理后，没有把残留的盐斑彻底除净，或经过表面处理，如电镀后，没有把电镀液或酸洗后的残液，以及焊接件上的焊药(含有氯化锌、氯化铵等)清洗净，因而造成金属锈蚀。2)使用不合格的防锈材料或变质发臭的切削液等，造成锈蚀。3)工厂周围的各种腐蚀性介质，如硫酸、盐酸等的酸雾；有机物质腐烂后，分解出碳化氢、氨气等向大气散发，随风飘入车间和仓库，造成零件的锈蚀。,.,31,4)在冷加工(如车、刨、铣、磨等)过程中，物料变化或者操作不当而引起的超温，超负荷运行都可能引起局部腐蚀破坏。5)由于装配时工艺不合理可能造成应力集中，或者配合过紧引起附加应力，引起金属表面膜破裂，造成金属腐蚀量的增加，从而加速腐蚀过程。6)焊接加工时可能造成的根部裂纹，液态金属脆化，显微组织不均匀，焊后未消除残余应力，焊缝咬边，焊接工艺不良，焊条与母材不匹配等缺陷因素。,.,32,第三节防止金属锈蚀的方法防止金属锈蚀的方法和途径很多，主要的有以下六个方面：一、正确选用金属材料在制造金属产品时应选择对某种介质具有耐蚀性的金属材料，这是防护金属最积极的措施。,.,33,二、采用覆盖层防锈覆盖层一般应该满足下列基本要求：结构紧密，完整无孔，不透过介质；与底层金属有很强的粘结力；高硬度、耐磨；分布在整个保护面上很均匀。在工业上应用最普遍的覆盖层有如下三类：金属覆盖层；非金属覆盖层；非金属膜。,.,34,1金属覆盖层覆盖金属方法有如下几种。(1)电镀电镀是覆盖金属用得最广泛的办法。将要电镀的零件作为阴极浸于用来覆盖的金属盐类的溶液中，进行电镀，这时相应的金属就在阴极上析出形成覆盖层镀层。镀层除开为了防护的目的之外，还在一定程度上使机器零件具有美观装饰作用。,.,35,(2)化学镀就是不用电能，使金属盐溶液中的金属离子，通过置换反应或氧化还原反应，析出金属于被处理的物品表面进行金属覆盖的方法。,.,36,(3)喷涂借压缩空气将熔融的金属用喷枪喷成雾状喷射到被保护的金属制品的表面上，形成金属覆盖层的方法，叫做喷涂。喷涂的优点可以实现局部覆盖金属；缺点是覆盖层与底层金属结合不牢，气孔较多，耐蚀性能较差。,.,37,(4)渗镀(表面合金化)使一种金属在高温状态下渗入到基体金属的表面内部，生成表面合金层，这一合金层与基体金属是通过形成合金结合起来而不是机械的结合，所以不容易脱落。在工业上常把钢铁加以表面合金化处理，渗入铬、铝、锌、硅等。渗硅在防止钢铁气体腐蚀方面得到了广泛的应用。渗铝的耐氧化性能和耐硫化性能都很好。,.,38,(5)热镀把金属制件放到被加热熔化的某种金属里，经过一定时间之后，制件表面即形成一层金属保护层，这种方法就叫做热镀，或叫热浸法。,.,39,(6)包镀包镀是在金属制件表面上包一层其他金属皮(极薄的板)，加以热轧，靠机械力和扩散作用，使之形成金属镀层。主要用于增加耐蚀性、耐用性、导电性或美观。例如钢铁制件的包铝、铜、黄铜、铜镍合金，不锈钢、纯铝制件的包硬铝等。包镀不仅可以防止内层金属的腐蚀，也可改变所包金属表面的性质。,.,40,2非金属覆盖层(1)涂料覆盖层(油漆)涂料覆盖层在金属防护工作中用得最为普遍。涂料的种类繁多，用作防腐蚀的涂料主要有红丹漆(底漆)、醇酸树脂漆、环氧酚醛漆、过氯乙烯漆、环氧煤焦沥青漆、聚氨酯漆、氯化橡胶漆、富锌涂料等。(2)塑料覆盖层把塑料薄层直接粘合在金属表面上作为覆盖层。它能够抵抗酸、碱、盐溶液的侵蚀。作为塑料覆盖层用的最多的是聚氯乙烯或聚乙烯。而聚四氟乙烯能抵抗各种各样化学介质的侵蚀，是目前最好的耐腐蚀的非金属材料，但这种塑料生产过程复杂，价格较高，故未能普遍使用。,.,41,(3)硬橡皮覆盖层在生橡胶中混入3050(质量分数)的硫进行硫化，可制成硬橡皮，它具有耐酸、碱等化学药品腐蚀的特性，故可用于覆盖钢铁以及其他金属的表面。许多化工设备，常用硬橡皮来衬里，硬橡皮的主要缺点是会因加热而变脆，故只能限于50以下使用。,.,42,(4)沥青覆盖层沥青覆盖层具有耐酸的特性，故用于保护与酸类气体或酸液接触的金属设备。沥青价格低廉，对于不要求美观的化工机械或地下管道的防蚀用得最多。缺点是在100附近就会软化；低温时也会发脆；在阳光的照射下，由于它进行氧化和聚合也会变硬并产生龟裂。,.,43,(5)灰泥或混凝土覆盖层灰泥或混凝土因为在水泥硬化过程中所产生的石灰呈碱性，对于钢铁的防蚀非常有效，但易受酸性气体及酸溶液侵蚀，但对大气、海水以及中性盐类水溶液(硫酸盐除外)则相当耐蚀。,.,44,(6)搪瓷或玻璃覆盖层搪瓷又称珐琅，是类似玻璃的物质，它是将K、Na、Ca、Al等金属的硅酸盐加入硼砂等作为熔剂，附着在金属表面上经灼烧而成。,.,45,3非金属膜非金属膜是用化学或电化学的方法，使金属表面生成某种化合物，成为覆盖层，以达到防腐蚀的目的。(1)钢铁的氧化钢铁制件的表面氧化处理，工厂中叫做“发蓝”，这是因为钢铁表面形成了氧化膜之后，呈现出一种特殊的氧化色蓝黑色。(2)钢铁的磷化用化学方法使金属表面覆盖上一层磷酸盐的方法，叫做磷化，磷化膜除了能耐大气腐蚀之外，还有一个重要的特性是能够增强金属与油漆的牢固结合，因此在金属表面涂漆之前，常把金属进行一次磷化，使它覆盖一层磷化膜之后再来涂漆，这可以大大地提高油漆覆盖层的抗蚀性。,.,46,(3)有色金属氧化处理铝的电化学氧化又称阳极氧化。它的实质是将铝或铝的合金的制品放在电解液中，当作阳极通过电流进行电解。电解后氧化膜增厚(天然氧化膜只有0.020.14Am；氧化处理后增厚到2030/Am)，所以耐蚀性很好，现在许多铝及其合金的制品(如钢精锅、饭盒等)都经电化学氧化处理。,.,47,三、采用缓蚀剂防锈在腐蚀介质中加入少量某种物质，它能使金属的腐蚀速度大大地降低，这种物质又称为缓蚀剂，或叫做腐蚀抑制剂。,.,48,四、采用电化学保护法防锈要保护的金属结构通以电流使它进行极化，如果在能导电的介质中将金属联接到直流电源的负极，通以电流，它就进行阴极极化，这种方法叫做阴极保护。另一种方法是把金属联结到电源的正极上，通以电流，使它进行阳极极化，此时如果引起金属发生钝化，金属溶解就急剧减少，这种方法叫做阳极保护。,.,49,五、采用环境封存法防锈采用降低环境的相对湿度，以及减少或去掉密封包装容器内的氧气或其他介质，从而保护或减缓金属的腐蚀和非金属材料的老化，叫做环境封存法。1干燥空气封存法根据金属在相对湿度不超过35时，金属材料不产生锈蚀这一原理设计的。利用干燥剂(如硅胶等)的吸潮性能来降低容器内的相对湿度。适用于各种金属材料制成的产品和零件的防锈，也可用于防止非金属材料制品的发霉和减缓老化过程，对禁油的电器产品和小型精密设备更为有效。封存期一般可达510年，或更长的时间。,.,50,2充氮封存法将产品贮存在充有氮气的干燥密封容器内。此法适用于贮存多种金属组合件，特别是既有金属材料又有非金属材料的小型产品。所用干燥氮气的相对湿度应小于35。据国外资料，用充氮封存法保存的产品，20年内不会生锈。,.,51,3去氧封存法采用此法时，有多种去氧的办法。常见一种叫做化学除去法。就是用亚硫酸钠或亚硫酸氢钠作还原剂，除去水中的溶解氧。例如，在密封包装容器内，充入亚硫酸钠用以吸收空气中残留的氧，可以收到与干燥空气封存金属制件同样的效果。使用比较麻烦，故不常用。,.,52,六、采用暂时性的防锈方法使金属表面与环境隔离开来，以保护金属不受环境中的腐蚀介质的影响。这类方法适用不能采用油漆或电镀保护的金属工作面，例如机床导轨面、齿轮、工作台、轴承等。1防锈油脂防锈油脂按润滑剂分类属第13类(R类)即暂时性保护防蚀。,.,53,(1)置换型防锈油主要用来中和置换机械加工过程中，人手接触工件时，在金属表面留下的手汗痕迹和极微量水分，作为工序间及中间库的防锈材料，被广泛地用于机械制造行业。,.,54,(2)熔剂稀释型防锈油该油含有溶剂、油脂或沥青等材料，冷涂后熔剂会挥发形成一层均匀的保护油膜。根据油膜性质，分为软膜和硬膜两种。软膜碰破后有自行修复的能力，并且易于擦掉，大多用于金属制品的活络部位；硬膜涂于金属表面不沾手，不沾灰尘，清洗容易，启封方便。,.,55,(3)薄层防锈油一种含有溶剂、树脂的封存防锈油，油膜薄而透明，用量少，外观好、起封方便、防锈期较长，是一种较先进的封存用油。有溶剂型、无溶剂型、硬膜和软膜等四类。,.,56,(4)防锈润滑两用油两用油具有防锈和润滑双重作用的油品，它既可作为封存防锈用，也可作为机器工作的润滑油。两用油主要有内燃机防锈油，液压设备防锈油，主轴箱和齿轮箱润滑防锈油，空气压缩机防锈油，轴承用润滑防锈脂等。,.,57,(5)防锈脂防锈脂在常温下呈软膏状，一般采用热涂，也可以采用溶剂稀释后喷涂。其特点是所形成的油膜厚，不易脱落，防锈期较长。这类油脂主要有201防锈脂、301防锈脂、663防锈脂、501防锈脂等。,.,58,(6)仪表防锈油这是一种低粘度的防锈油，主要用于精密仪表釉承的防锈(往往以全浸式进行封存)。这种油主要有特封24、101防锈油等。(7)防锈脓缩液这是采用多种高效缓蚀剂加入少量矿物油稀释调和而成。浓缩液在使用时，可根据需要及封存期的长短，自行调配，因此，灵活性比较大，不受时间限制。,.,59,(8)气相防锈油气相防锈油主要是依靠气相缓蚀剂在常温下变成气体对金属腐蚀起抑制作用。气相缓蚀剂在常温下挥发后，充满包装的空间，并同潮湿空气一起被金属表面吸附。经物理化学作用，生成一层稳定的保护膜，从而达到减缓金属锈蚀的目的。气相防锈油通常由全损耗系统用油与气相、非气相缓蚀剂调制而成。,.,60,1号气相防锈油适用于齿轮箱、空压机和其他类似产品密闭系统内腔在贮存和运输过程中的封存防锈，防锈期可达两年。用量为6kg/m3SYQ一10气相防锈油适用于发动机、传动装置、齿轮箱、油压装置、高压油泵和压缩机等密闭系统内腔金属表面的封存防锈。用量为610kg/m3。SQ系列气相防锈润滑油适用于重型机械产品及其他密闭系统内腔金属表面在贮存和运输过程中的油封和气相防锈，用量为8kgm3，也可作为各种机械的试车油或中间防锈油，防锈期可达两年。,.,61,2防锈水防锈水是以水为基体，加入适量的水溶性防锈添加剂做成的，主要用于钢铁制件的防锈。防锈水常用自来水配制，但用作精密制件的防锈或需要长期防锈时，应当用蒸馏水或无离子水(即经离子交换树脂处理过的自来水)配制。配制的浓度应根据不同制件的防锈要求决定。,.,62,3可剥性塑料可剥性塑料封存是一种新型的防锈方法。封存时用浸、刷、喷等方法使制件表面覆盖一层塑料保护层，这种保护层除了可阻止空气和水分渗入到金属的表面(因它形成一种无空隙和不透气的膜层)外，还由于塑料内含有缓蚀剂而有长期防锈作用。这种塑料膜层用刀划破就能成片地剥下来，所以叫做可剥性塑料。,.,63,第四节金属锈蚀的程度及除锈方法一、金属锈蚀的程度级别根据金属的锈蚀程度大致可分为四个级别；(1)初锈(微锈)金属表面失去光泽，呈灰暗迹象；(2)浮锈(轻锈)金属表面呈淡棕色或黄色或细粉末状的锈迹；,.,64,(3)迹锈(中锈)金属表面呈现棕褐色或淡赭色或棕黄色，且堆有粉末状的锈蚀产物，去锈之后金属表面较粗糙，甚至留有锈痕。(4)层锈(重锈)金属表面呈现黑色或棕褐色片状层锈或凸起的锈蚀斑点，擦去锈蚀产物后呈现麻点锈坑等状态。,.,65,二、鉴别金属锈蚀的方法1观察法先用眼睛或低倍的放大镜(510倍)观察，根据金属锈蚀特征判断是生锈还是加工缺陷或材料缺陷。若是加工或材料缺陷，则其外观比较规则，色泽一致，或显示原金属光泽。锈蚀则没有这些特征。采用擦拭的方法来鉴别，即用干净布蘸有机溶剂轻擦金属制件表面，若是锈蚀产物一般不易擦掉，若是沾附在金属表面的脏物、油斑则较易擦掉(因油斑、脏物可在有机溶剂中溶解)。常用的有机溶剂有酒精、苯、醋酸乙酯、丙酮等。,.,66,2化学识别法先用非金属刮刀小心地取下锈蚀产物，放在干净的玻璃器皿中，然后按不同的