金属腐蚀原理教学PPPT学习教案

1、会计学1 金属腐蚀原理教学金属腐蚀原理教学P 结构设计结构设计 u腐蚀控制对结构设计的一般要求腐蚀控制对结构设计的一般要求 u防腐蚀结构设计的若干细则防腐蚀结构设计的若干细则 第1页/共98页 应力影响和强度设计应力影响和强度设计 u应力对腐蚀的影响应力对腐蚀的影响 u消除残余应力影响的措消除残余应力影响的措 施施 第2页/共98页 第3页/共98页 （5）计划的使用）计划的使用寿命寿命 第4页/共98页 第5页/共98页 返返 回回 第6页/共98页 第7页/共98页 图例图例 符号符号腐蚀速度腐蚀速度 20mpy 50mpy 硫酸硫酸% G.A.Nelson 归纳腐蚀数据的方格图归纳腐蚀数

2、据的方格图 800 温温 700 度度 600 C 500 400 300 212 175 125 75 铅铅 第8页/共98页 介质介质浓度浓度% % 温度温度 c c 25 50 80 100 120 150 硝酸硝酸 1.5 mm/y 第9页/共98页 20 40 60 80 100 水中的浓度水中的浓度% 醋醋 酸酸 B 氯氯 丁丁 橡橡 胶胶 C 100 66 21 0 图图推荐使用推荐使用 可能有问题可能有问题 例不推荐例不推荐 oF A1个月个月 212 暴露时间：暴露时间：B6个月个月 C12个月个月 150 D12个月个月 足注足注41推荐使用推荐使用 42不推荐不推荐 90

3、55可能有问题可能有问题 50增重增重 7060冰醋酸相同冰醋酸相同 6185 18无水无水 32 E.Hamner归纳归纳非金属非金属 材料耐蚀材料耐蚀数据的条线图数据的条线图 41 C 50 1 8 6 1 第10页/共98页 第11页/共98页 钢钢在硫酸中的在硫酸中的腐蚀图腐蚀图 325 275 225 175 125 75 60 65 70 75 8 0 85 90 95 100 105 110 H2SO4 % 200 mpy 200 50200 mpy 50 2050 mpy 20 520 mpy 5 05 mpy 温温 度度 0 0C C 第12页/共98页 0 10 20 30

4、 40 5 0 60 70 80 90 100 硫酸 % % 温温400 度度 C 350 250 200 150 100 50 Dur 高硅铁高硅铁 D20Durimet 20 合金合金 C2 高镍钼合金高镍钼合金 C3高镍相铬合金高镍相铬合金 线线Dur 曲曲 点点 沸沸 p b Dur pb C2 Dur C2 Dur C3 pb C2 C3 D-20 Dur Dur D-20 C 2 C3 pb C2 C3 D-20 Dur Fe pb D-20 C2C3Dur 除除pb以外以外 其他合金其他合金 硫酸的简单硫酸的简单选材图选材图 (腐蚀速度腐蚀速度 20 mpy) 第13页/共98页

5、 在此区沸点下不可使在此区沸点下不可使 用哈氏合金用哈氏合金B B及及D D 奈尔逊奈尔逊 (Nelson) 制作制作 20 40 60 80 100 103.5 H so % 温温 600 度度 C 500 400 300 200 100 沸点沸点 曲线曲线 10 1 2 3 4 5 8 9 7 6 硫酸的硫酸的选选材图材图 （腐蚀速度小于（腐蚀速度小于20mpy） 第14页/共98页 NelsonNelson硫酸选材图中各区合用的材料硫酸选材图中各区合用的材料( (包括金属包括金属, ,非金属非金属) ) 1区区 10%铝青铜铝青铜(不含空气不含空气)，IlliumG镍铬（铜铁铁镍铬（铜铁

6、铁)合金。哈氏合金合金。哈氏合金B及及D、 Durimet20合金、合金、Worthile铁镍铬合金、铅铁镍铬合金、铅,铜铜(不含空气）潆乃尔合（不含空气）、不含空气）潆乃尔合（不含空气）、 钽、金、铂、银、锆、钽、金、铂、银、锆、Nilonel镍铁铬合金、钨、钼镍铁铬合金、钨、钼,3.6型不锈钢铁型不锈钢铁(充气，浓度到充气，浓度到 10%)。玻璃，酚醛（石棉。玻璃，酚醛（石棉)塑料，橡胶（到时塑料，橡胶（到时170F止）、不透性石墨止）、不透性石墨 2区区 高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D.Durimet20合金合金(到到150F止止),铅铅,铜铜(不含空气不含空气),Worthi

7、te 铁镍铬合金铁镍铬合金(到到150F止止)，蒙乃尔合金，蒙乃尔合金(不含空气不含空气)10%铝青铜铝青铜(不含空气不含空气).镍铸铁镍铸铁 (20%以下以下75F)钽钽,金金,银银,铂铂,锆锆,Nionel镍铁笱合金，钨镍铁笱合金，钨,钼钼,316型不锈钢型不锈钢(含空气，含空气， 75F,到到25%)玻璃，酚醛玻璃，酚醛(石棉石棉)，塑料，橡胶，塑料，橡胶(到到170F止止)不透性石墨不透性石墨 3区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D,Durimet20合金合金(到到150F止止)，铅，铅,Worthile铁镍铬保金铁镍铬保金. 蒙乃尔合金蒙乃尔合金(不含空气不含空气)，钽，钽,

8、金金,铂铂,锆锆,钼钼,玻璃玻璃,不透性石墨不透性石墨 4区区钢、高硅铁、哈氏合金钢、高硅铁、哈氏合金B及及D.铅铅(到到96%浓度浓度),Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬铁镍铬 合金，镍铸铁合金，镍铸铁,316型不锈钢型不锈钢(浓度浓度80%以上以上)，钽，钽,金金,铂铂,锆锆,玻璃，不透性石墨玻璃，不透性石墨(浓度浓度 96%以下以下) 5区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D,Durimet 20合金合金(到到150F止止)，Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金(到到 150F止止)铅铅(至至175F及及96%)浓度浓度.钽钽,金金,铂铂,玻璃，不透性石墨玻璃，

9、不透性石墨(到到175F,浓度浓度 96%) 6区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D(腐蚀速度腐蚀速度20-50mpy),钽钽,金金,铂铂,玻璃玻璃 7区区高硅铁高硅铁,钽钽,金金,铂铂,玻璃玻璃 8区区钢钢,18-8型不锈钢，型不锈钢，Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金,哈氏合金哈氏合金c,金金,铂铂,玻璃玻璃 9区区18-8型不锈钢型不锈钢,Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金,金铂金铂,玻璃玻璃 10区区金金.铂铂.玻璃玻璃 第15页/共98页 耐蚀性评价中应注意的几个问题耐蚀性评价中应注意的几个问题 （1 1）任何时

10、候，任何情况下都）任何时候，任何情况下都不要假定或推测不要假定或推测材料的材料的 使用环境条件。使用环境条件。 （2 2）要考虑材料）要考虑材料优点优点，更要注意材料，更要注意材料弱点弱点和腐蚀问题和腐蚀问题 。 第16页/共98页 第17页/共98页 几种材料的处理、机械性能几种材料的处理、机械性能 材料材料 性能性能 低碳低碳 钢钢 高硅高硅 铸铁铸铁 低合低合 金钢金钢 铅铅 塑料塑料 硬硬 pvcpvc 工业工业 耐酸耐酸 瓷瓷 不透性不透性 石墨石墨 环氧环氧 玻璃玻璃 钢钢 机机 械械 性性 能能 抗拉强度公抗拉强度公 斤毫米斤毫米 38 48 6 12 751.2 2.3 3.5

11、 6.3 2.8 5.5 0.7 2.5 812 伸长率伸长率 25 35 01535 50 51516 冲击韧性冲击韧性 公斤厘米公斤厘米/ / 厘米厘米 1500.12.8 3.2 140 350 加工性能加工性能 良好良好只宜只宜 铸造铸造 良好良好不不 良良 可焊可焊 易加易加 工工 硬而硬而 脆脆 易机加易机加 工，不工，不 可焊，可焊， 可粘可粘 良好良好 第18页/共98页 第19页/共98页 第20页/共98页 返返 回回 第21页/共98页 第22页/共98页 1)1)耐大气腐蚀低合金钢耐大气腐蚀低合金钢 含有铜、磷、铬等有效合金元素（含有铜、磷、铬等有效合金元素（1616M

12、nCuMnCu ， 9MnCuPTi 9MnCuPTi，10PCuRe10PCuRe）。腐蚀速度比低碳。腐蚀速度比低碳 钢低钢低303040%40%。 原因略原因略 第23页/共98页 第24页/共98页 第25页/共98页 第26页/共98页 第27页/共98页 第28页/共98页 第29页/共98页 第30页/共98页 第31页/共98页 第32页/共98页 第33页/共98页 第34页/共98页 第35页/共98页 第36页/共98页 第37页/共98页 返返 回回 第38页/共98页 第39页/共98页 第40页/共98页 尽量集中附件、简化主体设计尽量集中附件、简化主体设计 不良 良

13、 入孔入孔 安全阀安全阀排出管排出管 排出管排出管 入孔入孔 安全阀安全阀 第41页/共98页 表面简单、平滑、清洁，避免尖角和切痕。焊缝应整理和打磨表面简单、平滑、清洁，避免尖角和切痕。焊缝应整理和打磨 ，除去凸出物，填充凹孔隙，突出紧固件愈少愈好（上下对照，除去凸出物，填充凹孔隙，突出紧固件愈少愈好（上下对照 ） 尖角粗糙雪痕尖角粗糙雪痕 圆角平滑圆角平滑 不良不良 良良 I不良（焊接缺陷）不良（焊接缺陷） 良良 良（磨去凸出物良（磨去凸出物 良（填充孔隙）良（填充孔隙） 最好最好 较好较好 第42页/共98页 设备结构应考设备结构应考 虑表面清理、虑表面清理、 防腐蚀施工、防腐蚀施工、

14、检查和维修的检查和维修的 需要需要 H H H/3 H H/3 不良不良 良良不良不良良良 管道 油漆刷油漆刷 喷砂清理表面喷砂清理表面 返返 回回 第43页/共98页 第44页/共98页 设备的外形设备的外形结构结构 应应避免积水避免积水 连续焊连续焊 不良（易积水）不良（易积水） 良（可避免积水）良（可避免积水） 排水孔处用连排水孔处用连 续焊形成续焊形成园角园角 第45页/共98页 不良（聚积沉淀）不良（聚积沉淀） 不良（液体停滞）不良（液体停滞） 良良 良良（卧式容器向出口倾斜）（卧式容器向出口倾斜） 贮罐和容器贮罐和容器 应有应有利于排液利于排液 第46页/共98页 立式热交换器上端

15、立式热交换器上端管束应与管板平齐管束应与管板平齐 不良（液体残苒）不良（液体残苒） 良良 第47页/共98页 第48页/共98页 热景影响区热景影响区 薄壁薄壁 不不 良良 薄壁薄壁 良（原原度良（原原度 ） 不不 良良 良（良（对接焊对接焊） 避免避免焊接焊接中产生中产生局部过热局部过热 第49页/共98页 蛇管加热蛇管加热 （置于容器中心置于容器中心） 夹套加热夹套加热 （复盖面应大复盖面应大） 加热方式对器壁加热方式对器壁温差温差的影响的影响 第50页/共98页 避免避免高温设备高温设备对周围色构件的热影响对周围色构件的热影响 热管线热管线 热构件热构件 鞍座鞍座 不痕（接处局鄣过热）不

16、痕（接处局鄣过热） 热管线热管线 冷构件冷构件 冷空气流通冷空气流通 良（减少接角面）良（减少接角面） 石棉石棉 热管热管 最好最好 冷构件冷构件 第51页/共98页 不良（钢支柱散热）不良（钢支柱散热） 良（避免形成冷凝液）良（避免形成冷凝液） 保温时避免形成保温时避免形成“冷点冷点“ 热气体热气体 冷凝液冷凝液 隔隔 热热 材材 料料 热气体热气体 第52页/共98页 冷凝液冷凝液引起腐蚀及设计改进引起腐蚀及设计改进 440 560 440 560 通测压管通测压管 穿孔穿孔 通测压管通测压管 穿孔穿孔（冷凝（冷凝 液含液含Hce) 通测压管通测压管 放液口放液口 放液口放液口 通测通测

17、压管压管 烯烃氧化脱氢反应器烯烃氧化脱氢反应器 混合气混合气进口进口 烯烃，烯烃，O HCL,H O 第53页/共98页 转化管的结构改进转化管的结构改进 原料气入口原料气入口 转化气出口转化气出口 裂裂 纹纹 (b)热底式热底式 原料气入口原料气入口 转化气出口 (a)冷底式冷底式 Mo钢 HK4o 形成形成 冷凝液冷凝液 第54页/共98页 第55页/共98页 浓溶液的进口管浓溶液的进口管应安装在容器中心应安装在容器中心 不良不良 良（避免浓度不均）良（避免浓度不均） 稀溶液稀溶液稀溶液稀溶液 浓溶液浓溶液 浓溶液浓溶液 局部浓局部浓 度高度高 浓溶液浓溶液 第56页/共98页 通气管通气

18、管 或安全阀或安全阀 良（液体飞溅小）良（液体飞溅小） 不良（液体飞溅，使不良（液体飞溅，使 器壁积聚凝液和污垢）器壁积聚凝液和污垢） 加液管加液管插入容器中心减少飞溅插入容器中心减少飞溅 第57页/共98页 冷却水冷却水 折流板折流板 增加排气管增加排气管使水人部充使水人部充 满上部气相空间避免了满上部气相空间避免了 干湿交替和氯离子浓缩干湿交替和氯离子浓缩 常开阀 排气管排气管 立式不锈钢水冷器的结构改进立式不锈钢水冷器的结构改进 第58页/共98页 合成氨气体再沸器的结构改进合成氨气体再沸器的结构改进 气体气体 进口进口 （低温变换低温变换 气气167C） 换热管：换热管： 1Cr18N

19、97i 原结构原结构 溶液进溶液进 口口(热钾碱热钾碱 溶液）溶液） 115118C 石棉绳石棉绳 气体气体 进口进口 溶液溶液 出口出口 改进后的结构（改进后的结构（提高液提高液 面，使管束完全浸没面，使管束完全浸没） 第59页/共98页 第60页/共98页 用用绝缘绝缘的方法防止电偶腐蚀的方法防止电偶腐蚀 绝缘垫片绝缘垫片 表表铜铜轴轴 承架承架 钢钢轴轴 四氟乙四氟乙 烯轴套烯轴套 绝缘垫片绝缘垫片 绝缘绝缘 套管套管 管道管道阀阀 第61页/共98页 用用封闭封闭的方法的方法 防止电偶腐蚀防止电偶腐蚀 封闭封闭 （包括焊缝（包括焊缝） 封闭封闭 铝铝 填角填角 钢钢 铝铝 不锈钢不锈钢

20、 浇注包浇注包 封化合封化合 物物 第62页/共98页 冷凝液冷凝液 铝铝 铜铜 不不 良良 完全封闭完全封闭 铝铝 铜铜 良良 上层结构（铝）上层结构（铝） 螺钉（不锈钢螺钉（不锈钢） 潮湿的一边潮湿的一边 支柱支柱 （钢）（钢） 平台平台 措施：措施：（1）电偶结合部的）电偶结合部的 位置距平台（可能积水）不位置距平台（可能积水）不 低于低于15CM （2）在潮湿的一边结在潮湿的一边结 合部向下合部向下 第63页/共98页 碳碳 钢钢 涂料层涂料层 不锈钢不锈钢 碳钢碳钢 不良 不良 涂料层涂料层 良 良 最好 最好 全鄣用碳钢一全鄣用碳钢一 不锈钢复合板不锈钢复合板 出口出口 牛奶桶牛奶

21、桶 （316型不锈钢）型不锈钢） 碳钢，内表面涂漆碳钢，内表面涂漆 碳钢漆膜孔隙内发碳钢漆膜孔隙内发 生腐蚀造成穿孔。生腐蚀造成穿孔。 避免涂漆造成避免涂漆造成小阳极大小阳极大 阴极阴极的电偶腐蚀电池的电偶腐蚀电池 第64页/共98页 电缆 铜铜合合 金管线金管线 铝铝电缆道电缆道 不良不良 良良 铜铜排液管排液管 承液槽承液槽 排液管排液管 铝铝通道通道 第65页/共98页 较厚的阳极性部件起阴极保护作用较厚的阳极性部件起阴极保护作用 不锈钢不锈钢叶轮球铸叶轮球铸 铁铁泵壳（较厚）泵壳（较厚） 铜合金铜合金管束管束碳钢碳钢 外壳（足够厚度）外壳（足够厚度） 第66页/共98页 第67页/共9

22、8页 用用焊接焊接代替代替铆接铆接和和螺纺螺纺联接联接 不良不良不良不良较好较好 较好较好 不良（不良（螺纹螺纹联接）联接）良良（钎焊钎焊） 第68页/共98页 不良不良较好较好( (角焊角焊) ) 最好最好 ( (对接焊对接焊) ) 不良不良( (间断焊间断焊) ) 良良( (连续焊连续焊) ) 选择选择焊接焊接工艺，避免缝隙工艺，避免缝隙 第69页/共98页 （a)a)螺丝拧紧螺丝拧紧焊接法兰焊接法兰（B B）插座插座焊接法兰焊接法兰 （C C）插进插进焊接法兰焊接法兰（D D）凸缘凸缘焊接法兰焊接法兰 选择正确的选择正确的法兰法兰结构结构 第70页/共98页 不良（不良（垫片空缺垫片空缺

23、）良（良（垫片平齐垫片平齐） 不良（不良（垫片突出垫片突出）良（良（垫片平齐垫片平齐） 最好（最好（“O O”型型密封圈）密封圈） 垫片垫片的尺寸要适宜的尺寸要适宜 第71页/共98页 反应反应 环状肋条防止环状肋条防止 冷凝液流入法冷凝液流入法 兰连接缝隙区兰连接缝隙区 可更换的分支管可更换的分支管 垫片垫片 套筒套筒 分支管设计使电解液不能分支管设计使电解液不能 浸透垫片，分支易于更换浸透垫片，分支易于更换 保持保持法兰法兰连接区连接区干燥干燥 第72页/共98页 管板 2.8 mm 25.4 3.2 mm 容器壁 支管支管 热电热电 偶套管偶套管 焊接 部位 适当加大适当加大热电偶套管热

24、电偶套管和和支管支管 管壁管壁的间隙，避免液体停滞的间隙，避免液体停滞 加大管子和管板的间隙加大管子和管板的间隙 增大间隙尺寸增大间隙尺寸，消除闭塞自查报告条件，消除闭塞自查报告条件 第73页/共98页 贮罐 贮罐 裙裙 边边 工字工字 钢梁钢梁 混凝土底座 良 混凝土底座 贮罐的支承贮罐的支承 不良 第74页/共98页 混凝混凝 土底座土底座 垫板，垫板， 连续密封焊连续密封焊 鞍形鞍形 支座支座 良良 最好最好 混凝土底座混凝土底座 水平容器的支承水平容器的支承 第75页/共98页 热交换器管子和管板的联接热交换器管子和管板的联接 背部深孔背部深孔密封焊密封焊 胀接胀接 常规常规型型焊焊接

25、接 绝热绝热环型焊接环型焊接 缝隙缝隙 缝隙缝隙缝隙缝隙 第76页/共98页 第77页/共98页 避免避免流动方向流动方向突然变化突然变化 d 良良不良不良 最小最小3 3d d d d 最小长最小长 度度3 3d d 最小半径最小半径3d 不良不良良良 良良 第78页/共98页 不良（螺纹联接空穴）不良（螺纹联接空穴） 不良（垫片突出）不良（垫片突出）不良（厚垫环）不良（厚垫环） 不良（接管突入容器）不良（接管突入容器） 良（流线化）良（流线化） 避免避免截面截面突然变化引起突然变化引起湍流湍流 第79页/共98页 从气体中从气体中除除去去凝液凝液，从液流，从液流除除支支空气空气 蒸汔蒸汔

26、发生嚣发生嚣 贮贮 气气 罐罐 凝液凝液 分离器分离器 气 动阀 除气器除气器 排气阀排气阀 液流液流 除气器除气器 泵泵 第80页/共98页 过滤网过滤网 液流 澄清地澄清地 泵 发 动 机 润滑 油罐 过滤器过滤器 除除去液流中去液流中悬浮固体悬浮固体污物污物 第81页/共98页 进液 钻孔板钻孔板 堰板堰板 泵泵 补充液回流液 隔板隔板 泵泵吸入管吸入管 减少减少泵吸入管中夹带的泵吸入管中夹带的空气空气 第82页/共98页 避免流体的直接冲击避免流体的直接冲击 折流板 可折 防冲板 高压 蒸汽 液流 泥浆泵出口 平台 平 台 腿 可拆 防冲板 第83页/共98页 第84页/共98页 注意

27、设备之间的相互影响注意设备之间的相互影响 贮罐贮罐 通风道通风道 吹风机吹风机 蒸发器蒸发器 控制设备控制设备 电气电气 设备设备 （A A）腐蚀腐蚀液体泄漏液体泄漏 （B B）腐蚀性腐蚀性气流气流 第85页/共98页 注意设备之间的相互影响注意设备之间的相互影响 其他其他 设备设备 泵泵 形成气泡形成气泡 加强件加强件 （C C）废汽废汽排放排放 （D D）振动振动 泵泵 第86页/共98页 选择适当的位置十分重要选择适当的位置十分重要 主风向主风向 海水海水 较好较好 位置位置 不好不好 位置位置 码码 头头 船船 舶舶 水流 废废 水水 热热 电电 厂厂 不好位置不好位置 较好位置较好位

28、置 （A）腐蚀性大气腐蚀性大气 （B）腐蚀性烟尘腐蚀性烟尘 （C）污染的水流污染的水流 第87页/共98页 第88页/共98页 返返 回回 第89页/共98页 第90页/共98页 应力的种类应力的种类件数件数比例（）比例（） 加工残余应力加工残余应力 55 48.7 焊接残余应力焊接残余应力 35 31.0 操作时热应力操作时热应力 17 15.0 操作时工作应力操作时工作应力 4 3.5 安装机器时的约束力安装机器时的约束力 2 1.8 合计合计 113 100 SCCSCC事故按应力的分类事故按应力的分类 第91页/共98页 1 10 10 10 10 10 4000 3000 2000

29、1000 0 Kli N/mm3/2 断裂时间断裂时间tf(min) （超高强度钢在纯水中的应力腐蚀）（超高强度钢在纯水中的应力腐蚀） KI-tf曲线曲线 几种超高强度钢的几种超高强度钢的KIcc 钢钢 种种 Kic (N/mm 3/2) 环境环境 温度温度 C 截止时截止时 间间(hr) Kiscc (N/MM3/2k kICC kIC 40CrNiMo 30CrNiMo 30CrMnSiNi2A 28Si2MnMoV 马氏体时效钢马氏体时效钢 2160 3360 2350 3140 3.5%Na ce 3.5%na ce 纯水纯水 纯水纯水 2025 812 1015 1520 1520

30、100 100 100 100 500 745 922 686 804 696 0.33 0.28 0.30 0.28 0.18 第92页/共98页 0500 1000 1500 2000 2500 3000 Ki 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 2 0.6 0.4 0.2 0 400 600 800 1000 1200 1400 一般碳素钢一般碳素钢 流水流水 盐水盐水 b(Mpa) 腐蚀对疲劳性能的影响腐蚀对疲劳性能的影响 （表面腐蚀系数（表面腐蚀系数 2=C/ 构件在干燥空气中的疲劳限构件在干燥空气中的疲劳限 构件腐蚀右的疲劳限构件腐蚀右的疲劳限） da/dt与与Ki的关系的关系 （40CrNiMo钢在室温纯水中）钢在室温纯水中） （已知扩展速度（已知扩展速度da/dt， 可求出破断时间可求出破断时间 tf） SCC裂纹扩展速率裂纹扩展速率da/dt 第93页/共98页 避免避免应力集中应力集中 消除消除热膨胀热膨胀产生的应力产生的应力 （触媒干燥塔结构改进）触媒干燥塔结构改进） 原结构原结构 环形结构环形结构 U U型结构型结构 列管增加列管增加U