腐蚀控制与防腐蚀设计

第六章腐蚀控制和防腐设计。腐蚀控制的要求是什么？腐蚀控制调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属设备、结构或零件能够保持其强度和功能，不会因腐蚀而变质甚至损坏(失效)，从而实现长期安全运行。这叫做腐蚀控制。腐蚀控制的目标是将金属设备、结构或部件的腐蚀速率保持在合理和可接受的水平。在确定腐蚀控制水平时要考虑的因素，(1)腐蚀引起的厚壁变薄对设备使用性能的影响，(2)腐蚀产物对产品质量和生产过程带来的问题，(3)腐蚀损害对安全的后果，(4)腐蚀控制的成本，(5)预期的使用寿命，(2)腐蚀控制的方法，腐蚀系统成分的分析，腐蚀控制的方法可以从三个方面考虑金属材料， (1)为预期的使用环境选择合适的耐腐蚀材料，以及(2)开发在使用环境中具有更好耐腐蚀性的新材料。 环境降低了环境对金属材料的腐蚀性。接口，避免设备外露表面局部区域状况强化。金属材料通过覆盖层与环境隔离。通过对电化学腐蚀过程的分析，可以得出四种腐蚀控制方法。热力学控制：降低系统的腐蚀倾向。阴极控制：增加阴极反应阳极控制电阻：增加阳极反应欧姆电阻控制电阻：增加电流回路欧姆电阻，3。腐蚀控制环节，腐蚀控制要求应贯穿于设备制造和运行的全过程，腐蚀控制方法应通过以下环节实现。(1)选择合适的耐腐蚀材料。(2)设计合理的设备结构。(3)使用正确的制造、储存、运输和安装技术。(4)采取有效的保护措施。(5)制定合适的工艺操作条件。(6)实施良好的维护管理。关于“全面腐蚀控制”和“全面腐蚀控制”的思想，其内容是(1)腐蚀控制包括五个方面：设计、制造、储存、运输和安装、运行和维护。(2)腐蚀控制应从教育入手，普及腐蚀与防护科学技术知识，以科学研究为指导，提供先进的防腐技术，以科学管理为保证，建立必要的组织和规章制度进行经济评价，取得最佳的经济效益。防腐设计是设备制造过程中第一个也是最重要的环节。所谓防腐蚀设计包括防腐蚀材料(主要设备材料、部件材料和涂层材料)的选择，设备结构设计和强度校核中腐蚀控制要求的考虑，为设计中采用的防护技术(如涂层)提供必要的实施条件，以及对加工制造技术提供指导性意见。1。耐腐蚀材料的选择基于低腐蚀环境，(1)设备的用途，(2)处理要求和处理能力，(3)设备在整个装置中的位置，以及设备之间的相互影响，(4)是否易于检查、维修或更换，(5)计划的使用寿命，(1)类型、浓度、温度、压力、流速、通气量等。(2)原料和工艺用水中的杂质；介质的浓度、杂质的富集以及设备局部区域(如缝隙和死角)可能的局部过热或局部温度低；介质条件变化的幅度等。(1)可能的腐蚀类型(2)对整体腐蚀具有良好耐腐蚀性的材料，如不锈钢，应特别注意可能的局部腐蚀问题。(3)腐蚀损伤的后果，耐腐蚀材料的评价，获得耐腐蚀腐蚀数据腐蚀数据手册CrosionDataSurvey，尼尔森编写，1975年全国腐蚀工程师协会(NACE)第5版，哈默编写，分为金属材料束和非金属材料束。第六版金属材料分册出版于1985年。金属分册包括26种金属的腐蚀数据材料选择、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、和、图例符号腐蚀速率20mpy50mpy，硫酸%G.A.Nelson总结腐蚀数据网格，800温度600C50040030021217512575，铅，材料选择，左静宜总结了铬18镍9不锈钢表，并附有几个腐蚀图。图-极好的速度0.05毫米/年良好的腐蚀速度0.05 0.5毫米/年是可用的，但是0.5 1.5毫米/年的腐蚀速度不适用于严重腐蚀，严重腐蚀的腐蚀速度为1.5毫米/年，材料选择，在20406080100水中的浓度，c10066210，图推荐使用可能有问题的情况不推荐OFA 1个月212暴露时间：B 6个月C 12个月脚注哈默总结非金属材料耐腐蚀数据柱状图、41、C50、18、61、腐蚀图和材料选择图，腐蚀试验腐蚀试验包括实验室试验、现场挂片试验和物理试验。*在任何时候和任何情况下进行耐腐蚀性评价时应注意的几个问题，不要假设或推测材料使用的环境条件，也不要在“可能性”和“可能性”的前提下选择材料。(2)应考虑材料的优点，应更多地注意材料的缺点和可能的腐蚀问题。(3)当使用不同的材料组合时，应考虑材料之间的相容性。(4)重视设备的实际使用经验，积累腐蚀数据和案例，尤其是设备腐蚀和损坏事故的相关数据。试验结果和实践经验的结合可以为评价材料的耐蚀性提供最可靠的依据。材料选择，钢，325c 2752517512575，606507758085095100405110钢在硫酸中的腐蚀速率、200 MPY，200，50-200 MPY，50，20-50 MPY，20，5-20 MPY，5，0-5 MPY，材料选择，010203040506070809920406080100103.5hso% Nelson制造的Hardy合金b和d，硫酸不允许在该区域的沸点下使用。温度600 C500400300200100，沸点曲线，材料图根据腐蚀速率小于20 (MPY)，10，1，2，3，4，5，8，9，7，6，材料选择，物理，机械和加工性能，物理性能：密度，传热，传导热膨胀系数等。机械性能：强度、塑性、韧性等。加工性能：铸造、切割、焊接性能等。材料选择，(1)几种材料的物理性能和材料选择，(2)几种材料的力学性能，(2)材料的耐腐蚀性和物理、力学及加工性能是材料技术指标的两个方面。这两个方面之间经常存在矛盾。当耐腐蚀性和物理、机械及加工性能不能同时满足时，应根据设备的具体情况进行强调。或以耐腐蚀为主，对材料物理、机械和加工性能的不足之处，采取适当措施进行弥补，并制定符合材料性能特点的使用规则；或物理、机械和加工性能为主，并对材料实施有效的防护技术，以保证腐蚀速率达到要求的水平。经济指标经济指标的总体目标是拥有最少的项目投资和最短的恢复期。腐蚀控制的成本自然应该低于腐蚀造成的经济损失，包括直接损失和间接损失，后者通常比直接损失大得多。材料来源和交付时间在材料的实际选择中起着重要的作用。材料选择的一些基本原则，单一材料往往难以同时满足耐腐蚀性、物理、机械、加工性能和经济指标的要求，因此应根据具体si碳钢坚固、可塑、可浇铸、可锻、可加工、可焊接且易于制造。因此，碳钢和铸铁被广泛用作结构材料。碳钢和铸铁的耐腐蚀性差。它们在潮湿的空气和水中不耐腐蚀，并且很快生锈。碳钢和铸铁在中性水溶液中的腐蚀与水溶液中的溶解氧密切相关。钢铁不能在酸性溶液中使用。碳钢可用于浓硫酸，但应防止浓硫酸吸水和稀释，因此适用于制作气密容器和输送管道。普通低合金钢。普通低合金钢是通过在碳钢中加入少量合金元素(总量一般小于3%)制成的。其优点是钢的强度、韧性和塑性明显提高，综合性能好，加工性能好，成本低。一般来说，由于合金元素的含量少于1/8，大多数普通低等级钢的耐蚀性与碳钢相似，但也有一些普通低等级钢在某些使用环境中的耐蚀性比碳钢好得多。(1)耐大气腐蚀的低合金钢，含有有效的合金元素，如铜、磷和铬。含少量铜(0.2 0.5%)的低合金钢在各种气氛中具有良好的耐腐蚀性。如果它与磷很好地匹配，在潮湿的气候条件下可以更好地发挥抗大气腐蚀的能力。我国研制的16MnCu、09MnCuPTi、10PCuRe等低合金钢进行了大气暴露试验，腐蚀速率比低碳钢低30 40%。耐腐蚀性提高的原因是，由于表面上不同元素的选择性蚀刻，形成了一层具有良好附着力的致密腐蚀产物膜。(2) H2S耐腐蚀低合金钢。为了获得耐H2S腐蚀的低合金钢，首先，加入形成碳化物的元素如钼、铌、钒和钛，以降低固溶体中的碳含量；其次，采用精炼技术降低硫、磷等有害杂质。第三，回火处理，获得马氏体高温回火组织。其中，12支1毫瓦、12支2毫瓦、40B等。具有更好的抗硫化氢腐蚀能力。(3)耐氢氮和氨腐蚀的低合金钢，氨合成系统和石油加氢系统的设备和材料处于高温高压氢腐蚀或高温高压氢氮和氨腐蚀条件下。除了由氢渗透引起的起泡和破裂之外，后者还具有由氮化引起的材料脆化。我国开发的抗氢腐蚀低合金钢和抗氢氮氨低合金钢中加入了铌、钒、钛、钼等合金元素，生成稳定的碳化物和氮化物，减少了氢碳反应产生的甲烷引起的脱碳和腐蚀问题。例如10毫瓦的钢。(4)耐海水腐蚀的低合金钢，有效的合金元素有硅、铜、磷、钼、锰、铬、铝、镍、钨、钛等。我国耐海水腐蚀低合金钢的发展相对较晚。铜系、磷钒系、磷铌稀土系和铬铝系主要是结合资源特点开发的。例如，10MnPNbRe、08PV、10CrAlNb钢等。当铸铁中的硅含量达到14 17%时，高硅铸铁被称为高硅铸铁。高硅铸铁在氧化性、中性和一些非氧化性酸中具有优异的耐腐蚀性。在任何浓度和温度的硝酸、任何浓度的硫酸、硫酸盐等介质中，腐蚀速率都很低。耐磨性和耐腐蚀性也很好，容易形成致密的二氧化硅保护膜，膜的修复能力很强。添加3.5 4.0%的钼可以显著提高高硅铸铁(称为硅钼铸铁)的抗盐酸高温性能。高硅铸铁的缺点是物理、机械和加工性能差，硬度大，质地脆，强度低，热膨胀系数大，并且不能抵抗快速的温度变化。公共关系马氏体不锈钢。马氏体不锈钢是指室温下具有马氏体结构的铬不锈钢。其含碳量较高，如2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等。随着钢中碳含量的增加，钢的强度、硬度和耐磨性显著提高，而耐蚀性降低。因此，它主要用于制造需要高硬度的部件，如耐磨零件、弹性元件、切削工具以及在弱腐蚀介质中使用的仪器和部件，这些部件需要较高的机械性能。(2)铁素体不锈钢，铬含量在18-30%范围内的铬不锈钢是铁素体钢。铁素体不锈钢比铬镍奥氏体不锈钢具有更好的抗氯离子应力腐蚀开裂性能，因此作为一种抗氯离子应力腐蚀开裂的不锈钢得到了迅速发展。然而，普通铁素体不锈钢力学性能低，冲击韧性差，缺口敏感性高，限制了其应用。普通铁素体不锈钢对晶间腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀非常敏感。高纯度高铬铁素体不锈钢如E-Brite26-1具有优异的耐腐蚀性，特别是优异的抗应力腐蚀开裂性、抗孔蚀性、抗缝隙腐蚀性和抗晶间腐蚀性。(3)奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢的基本类型是Cr18Ni810。奥氏体不锈钢比其他结构的不锈钢具有更高的高温强度、良好的热塑性、很好的冷变形能力和更好的焊接性。但是，它的导热性差，切削时有粘性现象，容易产生冷加工硬化。在氧化性、中性和弱氧化性介质中，奥氏体不锈钢比铬不锈钢具有更高的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢最大的问题是局部腐蚀，包括晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂。为了提高奥氏体不锈钢的局部耐蚀性，一是增加铬和镍的含量，二是添加合金元素钼、铜、硅、钛(或铌)，三是降低碳含量。(4)铁素体-奥氏体双相不锈钢。铁素体-奥氏体双相不锈钢是在Cr18-27%和Ni4-8%的基础上，根据不同用途分别添加锰、氮、硅、铜、钛等元素而形成的一种新型不锈钢。这种不锈钢不仅具有高强度(奥氏体不锈钢的0.2倍)、大热导率和小膨胀系数的特点；此外，抗氯离子应力腐蚀、抗孔隙腐蚀和抗晶间腐蚀性能优于奥氏体不锈钢，因此近年来发展迅速。(5)沉淀硬化不锈钢。为了保持奥氏体不锈钢优异的可焊性和马氏体不锈钢的高强度，发展沉淀硬化不锈钢是途径之一。马氏体最终形成后，碳化物和金属间化合物通过时效处理沉淀和硬化。这种钢具有很高的强度，如17-4PH，屈服强度可达1290兆帕。耐腐蚀性能与普通不锈钢相同。耐热钢、耐热钢和耐热合金必须用于高温高压下工作的设备，如裂解炉、转化炉、锅炉、汽轮机、换热器等。耐热钢是指含铁量超过一半的合金。铁是主要成分，合金元素总量超过50%的合金称为铁基耐热合金。以镍或钴为主