腐蚀与防护-8-1

1、腐蚀与防护,杨,兵,2020/3/16,1,第八章,金属腐蚀防护方法,研究腐蚀机理，探讨腐蚀规律，了解发生腐蚀的原因及,影响腐蚀的相关因素，主要目的就是指出高效简便、切实可,行的防止金属材料或设备腐蚀的得力措施，达到防蚀，减蚀,缓蚀、免蚀的目的，以控制腐蚀造成的破坏，延长材料或设,备使用寿命。由于腐蚀本身的复杂性，腐蚀防护技术涉及范,围很广，内容十分丰富。实践中应用最广的腐蚀防护措施有,1,正确选材和合理设计,2,改善腐蚀环境,3,电化学保护,4,表面保护,本章就常用防腐措施的原理予以讨论,2020/3/16,2,第一节,防,腐,设,计,防腐设计就是预防腐蚀破坏和损失而进行的设计,也即防腐意识

2、在设计过程中的体现,通常，防腐设计包括,1,正确选材,2,防腐结构设计,3,防腐强度设计,4,防腐工艺设计,5,防腐措施的选择,3,2020/3/16,在进行防腐设计前，必须首先了解构件或,设备所处的腐蚀环境和可能出现的腐蚀问,题，即必须了解造成腐蚀的环境因素，其,次要了解构件或设备的运行状态及设计寿,命，材料受载的类型及水平，用以判断有,无发生应力腐蚀及腐蚀疲劳的危险。在做,好充分的调查研究及掌握必要的资料信息,后，才能展开正式的设计过程,2020/3/16,4,一、正确选材,材料选择不当，常常是造成腐蚀破坏的,主要原因。正确选用对环境介质具有耐蚀,性的材料，是腐蚀防护中最积极的措施,然而，

3、不管何种金属材料，只是在一定介,质和工作条件下才有较高的耐蚀性，在一,切介质和任何条件下都很耐蚀的材料是没,有的，现在可作为设备使用的材料，除以,钢铁为代表的各种金属材料外，还包括复,合材料和非金属材料,5,2020/3/16,欲正确选材须,1,掌握各种金属、合金及可供选用材料的耐蚀性能,目,前国内外都有多种汇编手册，搜集各种材料在不同介质中,的腐蚀数据资料，这些资料的积累为正确选材提供了宝贵,的经验。比如我国出版的腐蚀数据手朋、金属腐,蚀手册、金属防腐蚀手册等都是帮助我们正确选材,的得力助手,2,了解类似构件或设备的腐蚀事故，从事故调查的分析,记录中吸取教训,目前许多国家都日益重视腐蚀事故调

4、查,及事故处理的资料积累，这些资料的积累为人们正确选材,从另一个方面提供了宝贵的经验教训,2020/3/16,6,事实上，腐蚀数据的掌握并不能代替腐蚀事故资料的积累,不论何种构件或设备，都会由于多方而因素的变化而改变,其环境介质的腐蚀性和材料的耐蚀性能，由此造成意想不,到的腐蚀事故。许多事故分析的结果表明造成腐蚀事故的,主要原因并不是选材本身的问题，而是诸如原材料,特别,是化工类原材料,的质量、操作人员的技术水平或熟练程,度、设备的维修管理等无法预料的原因导致的，而这些方,面的影响在材料的腐蚀数据中大多是无据可查的。查阅事,故调查材料，不仅为选材过程提供经验，而且也可以作为,设计人员向操作者、

5、维修者和管理者提出相应规范的依据,2020/3/16,7,3,掌握热处理状态与材料耐蚀性能的关系,大多数金属材料，特别是高强、超高强材料都是,在相应的热处理状态下使用的，越是重要的构件,易损的构件，选用高强材料的可能性就越大。而,高强材料的耐蚀行为与普通材料不同。研究表明,材料的强度水平越高，越容易发生低应力脆断,对诸如氢脆、应力腐蚀、腐蚀疲劳之类的在应力,和介质两方面因素共同作用下的破断越敏感。所,以掌握热处理状态与材料耐蚀性能的关系，保证,材料在满足力学性能要求的前提下具有满意的耐,蚀性能是合理选材的重要环节,8,2020/3/16,4,熟悉材料可供采用的防护手段,目前金属材料的防护途径是

6、多种多样的，但是对于具体的,材料、环境介质、服役状态，可供选择的防护手段又是有,限的。选择适宜的可靠的防护措施，不仅可以扩大材料的,选取范围，还为兼顾其它方面的性能要求开辟了更大的余,地。所以熟悉材料可供采用的防护手段，可为合理选材创,造更好的条件,当然，上述几点是围绕金属材料的防腐选材而言，在防,腐选材中还必须考虑材料的其它性能，如材料的力学性能,工艺性能、物理性能、经济性能等,2020/3/16,9,二，防腐结构设计,合理的结构设计对于腐蚀控制十分重要，因为,即使选用了性能良好的耐蚀材料，也会由于结构,设计不合理而造成水分和其它腐蚀介质的积存,局部过热、应力集中、流体涡流等，从而引发多,种

7、形态的局部腐蚀，加速构件的腐蚀破坏，造成,严重的腐蚀后果。可以这样讲,合理选材主要侧,重于控制材料的全面腐蚀，而合理的结构设计主,要是为控制材料的局部腐蚀,2020/3/16,10,防腐结构设计,主要从下述方,面考虑,1,尽量避免,水分及尘粒的,积存，水溶性,介质及尘粒的,积存会引起并,加速有关部位,的局部腐蚀,因此应尽量避,免可能使水分,及尘粒积存的,结构。见图,11,2020/3/16,2,正确选择连接方式,结构设计中，同种材料或异种材料的连接是不可,避免的，各种连接方式都可能引发缝隙腐蚀或电,偶腐蚀，因此必须重视正确选择连接方式。常用,的连接方式有配合尺寸连接、螺纹连接，铆接,焊接，粘结

8、和法兰盘连接等，各种连接方式都有,各自的特点。从防腐角度看，粘结不仅无缝隙,而且粘接剂多为绝缘体，粘结剂形成膜可隔绝被,连接件的直接接触，有利于防止电偶腐蚀，所以,是最佳的连接方式。当然对于别的连接方式，只,要采取可靠的对应措施，也可以避免或减轻发生,局部腐蚀的趋势，故针对具体情况，合理选择连,接方式并辅之以相应的防腐措施是防腐结构设计,中的重要内容,2020/3/16,12,3,防止环境差异引起的腐蚀,由于环境差异会形成多种宏观腐蚀电池，导致阳极区的,局部金属发生严重腐蚀。比如由于温度差形成温差电池,由于通气差异形成氧浓差电池；由于浓度差形成盐浓差电,池等，它们都属于环境差异电池，基于这类因

9、素造成的腐,蚀，都属于环境差异腐蚀。在结构设计中，应当注意避免,局部金属之间的环境差异，比如将加热器安置于溶液的中,间，防止形成环境差异电池，减轻或消除由于环境差异造,成的腐蚀,4,防止各种局部腐蚀,结构设计合理与否，与发生多种形式的局部腐蚀有密切,的关系，诸如电偶腐蚀、缝隙腐蚀，应力腐蚀、湍流腐蚀,等都可能由于不合理的结构设计而引发,13,2020/3/16,三，防腐强度设计,防腐强度设计的主要问题归纳起来为下面三点,1,腐蚀裕量,腐蚀裕量的留取是针对全面腐蚀而采取的对策。在,最初设计时，并未考虑腐蚀过程对结构强度造成的影,响，在计算出构件尺寸后，根据材料在整个使用寿命,期间发生的腐蚀来留取

10、适当的余量，加大构件尺寸,以保证原设计的寿命要求,2020/3/16,14,2,局部腐蚀的强度计算,局部腐蚀类型是多种多样的，而且因材料、环境,条件不同而异。遗憾的是目前达很难根据局部腐蚀,造成的强度损失，采用强度计算公式对腐蚀余量进,行估计。对于沿晶腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀等只有采,取正确的选材或控制环境介质，注意结构设计等措,施来防止，对于应力腐蚀或腐蚀疲劳，如果数据资,料齐备，可以进行断裂力学设计,2020/3/16,15,3,加工过程引起的强度变化,在加工或施工过程中，可能引起材料强度特性,发生变化。如酸洗或电镀中材料吸氢会引起氢脆,焊接过程引起热影响区的焊缝腐蚀及力学性能的,变化等，使材

11、料在使用中发生低于设计应力水平,下的破坏,所以在加工、施工中应严格遵守工艺,规程，并采取有效的补救措施,2020/3/16,16,四、防腐工艺设计,无数事实表明，金属材料的加工制造和装配与腐蚀事故的发,生关系密切，许多腐蚀问题是由于不合理的工艺过程留下的,严重隐患造成的，因此必须高度重视防腐工艺设计,下面就加工环节中应考虑到的防腐措施作一扼要介绍,一,机械加工,1,金属材料进行机械加工成型工艺时应保证较小的残余应,力,2,金属材料经过机械成型加工后应及时进行消除应力热处,理,3,磨光、抛光及喷丸处理有助于提高材料耐蚀性,4,保证机械加工表面光洁度，特别是在应力集中处,5,机械加工中使用的切削冷

12、却液，应对加工材料无腐蚀性,6,对某些零件应采取必要的工序间防锈措施,2020/3/16,17,二,热处理,1,应防止金属高温氧化和脱碳，最好采用真空热处理,可控气氛热处理、感应加热处理或使用热处理保护涂料,2,对有氢脆敏感性的材料如高强钢、超高强钢及钛合金,不能在含氢气氛中加热,3,对易产生晶间腐蚀和应力腐蚀的材料，应避开敏感的,热处理温度，并严格遵守工艺规程,4,对于在腐蚀性介质中处理的工件，应及时清除腐蚀性,残留物,5,对于可产生较大残余拉应力的热处理，在最终热处理,后，须采取消除应力措施,6,表面淬火、化学热处理等有助于提高材料耐蚀性，若,有条件或可能时，应尽量采用,2020/3/16

13、,18,三,锻造和挤压,1,应控制锻件流线末端的外露,2,对有较大残余应力的锻件应采取消除应力措施,3,某些锻造工艺对提高耐蚀性有利，如对高强度铝合,金来说,自由锻比模锻更有利于提高锻件的抗应力腐蚀,能力,四,铸造,1,尽量采用精密铸造工艺，减少铸件的孔洞、砂眼,2,若有可能应尽量除去铸件表面的多孔层或进行封孔,处理,3,避免铸件上镶嵌件与铸件之间较大的电位差，减轻电,偶腐蚀的危害,19,2020/3/16,五,焊接,1,从防腐角度看，对接焊比搭接焊好，连续焊比断续,焊和点焊好，若有可能，最好以粘接代替焊接,2,焊材成分应与基体成分相近，或焊条材料电位比基,体更正一些，避免大阴极,基体,小阳极

14、,焊缝,的不良腐,蚀组合,3,焊缝处的热影响区容易发生局部腐蚀，应采取必要,的保护措施,4,焊接后，焊缝处的残渣应及时清理干净，以免残渣,引起局部腐蚀,5,点焊件、断续焊件及单面搭接焊件，宜采用涂漆或,喷涂金属等方法,6,焊接和表面处理二者在工序上应有合理按排,20,2020/3/16,六,表面处理,许多零件或构件都要经过电镀、氧化、涂漆等各种表面处,理，这些工序虽然属防腐措施，但若处理不当也会腐蚀工件,或留下腐蚀隐患,1,脱脂、酸洗等表面处理工序可能产生过腐蚀或渗氢，应慎,重处理,2,电镀，氧化处理后要及时清理残留的各种腐蚀性介质,3,酸洗、电镀后要考虑除氢处理,4,联结件或组合件一般先进行表面处理，然后联结或组合,5,对于破损的表面处理层应及时返工或修补,6,对高强、超高强度钢、铝、镁、钛合金等，应严格遵守相,应的要求和规定,2020/3/16,21,七,装配,1,装配前应检查和核实零件的镀层是否正确，保护层是否有,损伤，零件是否已发生腐蚀等,2,易于发生腐蚀的零件，不允许赤手装配，防止手汗对零件,的腐蚀,3,装配时注意不要造成过大的装配应力,4,对不宜接触的材料不能装配在一起,5,对有密封要求的部位，在装配中要保证密封质量,6,装配中及装配结束后应及时进行清理检查，除去灰尘，金,属屑等残留物，并检查通风孔