材料设备的腐蚀防护、工艺和保温

1、材料设备的腐蚀防护、工艺和保温主要内容： 材料设备的腐蚀与防护 设备的保温重点与难点：水工艺设备及常用材料的腐蚀与防护的基本原理、技术与方法。2.1 材料设备的腐蚀与防护1、腐蚀概念 腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。材料 环境介质 发生作用 2.1.1 概述腐蚀的危害 1、经济损失巨大 2、资源和能源浪费 3、引发事故 4、污染环境 5、阻碍新技术的发展 材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。(日常生活、交通运输、机械、化工、冶金，尖端科学技术、国防工业)材料腐蚀给国民经济带来巨大损失。 金属材料，一些工业发达国家统计，每年由于腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总

2、值的24。美1975年腐损700亿美元，占年生产总值的，1982年高达1260亿美元；英1969年腐损亿英镑，占生产总值的；日本1976年腐损92亿美元，占生产总值的；前苏1967年腐损67亿美元，占生产总值的2；中国1995年腐损1500亿元，约生产总值的4%。日前，全世界每年腐损高达7000亿美元。腐蚀耗竭了宝贵的资源和能源每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1040，其中23可再生，而13的金属材料被腐蚀掉无法回收。我国目前年产钢以l亿t计，则每年因腐蚀消耗掉的钢材近1千万t。腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量的人力和能源。从有限的资源与能源出发，研究解决腐蚀问

3、题，已刻不容缓。 腐蚀事故危及人身安全腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。美一输气管线因应力腐蚀破裂着火，造成17人死亡。日1970大阪地下铁道的管线因腐蚀折断，造成瓦斯爆炸，当场死亡75人。日一架波音747飞机由于构件的应力腐蚀断裂而坠毁，造成500多人死亡的惨剧，直接经济损失1亿多美元。中1979某市液化石油气贮罐由于腐蚀爆炸起火，伤亡几十人直接经济损失达630万元。由于意外事故而引起的停工、停产所造成的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。 腐蚀引起的环境污染也是相当严重的腐蚀增加了工业废水、废渣的排放置和处理难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海洋中的有害物资。造成了自

4、然环境的污染，破坏了生态平衡，危害了人民健康，妨碍了国民经济的可持续发展。 钢铁生锈（铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O）铜器表面生成一层薄薄的铜绿主要成分是Cu2(OH)2CO3铁腐蚀了,铁锈斑斑,让人心酸钢铁生锈使大桥断裂！由此可见，金属腐蚀的危害,惊心动魄 海边的铁制品比较容易生锈解决腐蚀问题促进新技术发展不锈钢发明和应用，促进了硝酸和合成氨工业的发展。美国的阿波罗登月飞船贮存N2O4的高压容器曾发生应力腐蚀破裂，经分析研究，加入质量数量为的NO之后才得以解决。美著名腐蚀学家方坦纳(Fontana)认为，如果找不到这个解决办法登月计划会推迟若干年。材料腐蚀研究具有很大的现实意义和经济意义

5、。 材料的腐蚀控制实践表明，若充分利用现有的防腐蚀技术，广泛开展防腐蚀教育，实施严格的科学管理，因腐蚀而造成的经济损失中有3040是可以避免的。但目前仍有一半以上的腐蚀损失还没有行之有效的防蚀方法来避免，这就需要加强腐蚀基础理论与工程应用的研究。金属腐蚀定义： 是指金属与环境介质发生化学或电化学作用，由单质变成化合物的过程，即金属从元素态又返回到自然矿物态的过程。 金属腐蚀种类：化学腐蚀 电化学腐蚀 2.1.2 腐蚀与防护的基本原理2.1.2 腐蚀与防护基本原理1、金属的化学腐蚀*纯氧化还原过程，金属被氧化，腐蚀介质被还原；*气体腐蚀、液体腐蚀；*反应进行中没有电流产生。2.1.2 腐蚀与防护

6、基本原理（2）钢铁的气体（高温）腐蚀类型： 高温氧化 脱碳 氢蚀 铸铁肿胀2.1.2 腐蚀与防护基本原理（3）防止钢铁气体腐蚀的方法*合金化*应用保护性覆盖层*改善介质成分健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面包上一层塑料层在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等,或制成氧化膜。罐头是由镀锡铁制成镀铬的浴室水笼头 2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3.这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可

7、能的是A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；（ D ）烤蓝涂机油烤漆涂凡士林镀锌镀铬自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?生活生产中的一些不锈钢材料,可以有效地延长金属的使用寿命改变金属的内部组织结构如：将钢铁制成不锈钢（1）金属腐蚀原电池定义电化学腐蚀 是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反应释放出的化学能全部以热的形式放出，不能对外界做有用功，这种引起金属腐蚀的短路原电池叫腐蚀原电池。化学原电池：将化学能转化为电能的装置。电化学腐蚀金属电化学腐蚀的

8、发生条件：*化学成分不均一：含有各种杂质和合金元素，它们和基体金属的电极电位不同；*组织结构不均一：钢铁中存在铁素体、渗碳体和石墨、晶粒和晶界等；*物理状态不均一：受力、变形不均匀；*表面氧化(保护)膜不完整：引起金属表面电极电位不同。 特点：电化学与化学腐蚀不同之处在于前者形成了原电池反应.它的腐蚀历程可以分为两个相对独立并且可在不同部位（阳极区和阴极区）同时进行的过程阳极过程和阴极过程。比化学腐蚀更严重 。 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 负极Fe(- )正极C(

9、+)总反应:Fe2O3 nH2O（铁锈）Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3条件电极反应联系真相永远只有一个：2.1.2 腐蚀与防护基本原理3、金属腐蚀破坏的形态二、非金属材料的腐蚀定义： 非金属材料与环境介质作用，性能蜕化或完全丧失的现象。腐蚀机理： 与金属完全不同，两者的腐蚀原理也有着本质的区别。非金属材料的腐蚀主要是由物理作用和化学作用引起的。 除石墨外，非金属材料的导电性很差或完全不导电，所以即使将其置于电解质溶液中，

10、也不会发生电化学腐蚀。2.1.3 设备腐蚀防护技术设备腐蚀防护技术包括七大方面：腐蚀防护设计设备的电化学保护设备环境介质的控制电镀、化学镀及化学转化膜防护浸渡、渗渡、包渡及热喷涂防护技术衬里防护技术有机涂料防护技术控制腐蚀方法1)根据环境，正确地选用金属材料或非金属材料；2)对产品合理的结构设计和工艺设计，减少产品在加工、装配、贮存等环节中的腐蚀； 3)用各种改善腐蚀环境的措施，如在封闭或循环体系使用缓蚀刑，以及脱气、除氧和脱盐等；4)用电化学保护方法，包括阴极保护和阳极保护技术；5)在基材上施加保护涂层，包括金属涂层和非金属涂层。2.2 设备的保温 热水供应系统中的加热设备、贮热设备、蒸汽管

11、道、热水管道及某些凝结水管道都必须保温。 保温良好的管网热损失一般为总输送热量的58，而保温结构费用约为管网成本的2540，由此可见，热水供应系统中的设备和管道的保温对保证热水的水温、节能、节水和节约投资都有重要意义。1.保温的定义 保温又称绝热。绝热是减少系统热量向外传递（保温）和外部热量传入系统（保冷）而采取的一种工艺措施。绝热包括保温保冷。2.保温、保冷的区别 保冷结构的绝热层外必须设置防潮层，而保温结构在一般情况下是不设防潮层的。2.2.1 保温的目的1）减少冷、热量的散失，节约能源，提高系统运行的经济性；2）对高温或低温管道和设备，保温后能降低或提高外表面的温度，改善四周的劳动条件，

12、防止运行操作人员被烫伤或冻伤；3）空调系统，保温能减小送风温度的波动，有助于系统内部温度的恒定；4）对高寒地区的室外回水或给排水管道，保温能防止水管冻结；2.2.2 保 温 材 料保温材料的基本要求（保温材料热物理性能表参考教材）导热系数：导热系数越小越好。耐温性：有一定的使用温度范围，性能稳定，能长期使用。容重：小，并有一定的孔隙率，减轻保温管道的重量，减少支架抗压强度：应。无毒对金属无腐蚀作用可燃物少吸水率低易于制造成型价格便宜选择 一种保温材料很难同时满足上述要求，需根据具体工程分析、比较，选择最有利的保温材料。如低温系统首先应考虑保温材料的容重轻、导热系数小、吸湿率低等；高温系统则应着

13、重考虑保温材料在高温下的热稳定性；对于运行中有振动的管道或设备，宜选用强度较好的保温材料；对于间歇运行的系统，还应考虑选用热容量小的材料。三、几种常用保温材料简介 一）福乐斯1.绝热效果佳具有密闭孔结构，且表面细腻，传热系数低且保持稳定，对冷热介质起隔绝效果，并且用料厚度薄，节省了建筑空间。2.防潮防结露杜肯福耐斯既是绝热层，又是防潮层，无须另加防潮层；即使表面局部损伤，也不会影响整体的防潮性能。3.阻燃防烟性能好燃烧时不会熔化，不会滴下火球，产生的烟浓度很低绝不会使火焰蔓延。4.外观高档美观高弹性，质地柔软，平滑的表面，外表无须装饰。 5.安装方便、快捷无须其它辅助层，只需切割粘合，安装施工

14、简易快捷，极大节省了人工。 二）岩棉 1.特点具有良好的绝缘性能（隔热、隔冷、隔声、吸声）、化学稳定性、耐热性和不燃性等特点。 2.用途岩棉板：广泛用于平面、曲率半径较大的罐体、锅炉、热交换器等设备和建筑的保温、隔热和吸声。 岩棉玻璃布缝毡：广泛用于形状复杂、工作温度较高等设备的保温、隔热和吸声。 岩棉管壳：广泛用于管道（小口径管道）的保温和隔热。 三）离心玻璃棉 具有容重轻、质感轻柔、色泽美观、富有弹性、防潮不燃、导热系数低、化学性能稳定的特点，施工方便。保温效果相同时工程造价低，是一种价廉物美的保温、隔热材料。 四）玻璃棉 1.特点具有容重小、导热系数低、吸声性能好、不燃烧、耐腐蚀等性能，

15、是一种优良的绝热材料。 2.用途玻璃棉管：用于通风、供热、供水、动力、设备等各种需要保温的管道。 玻璃棉毡：用于建筑物的隔热、隔声，通风、空调设备的保温、隔热、播音室、消音室及噪声车间的吸声，计算机房和冷库的保温、隔热以及飞、船舶、火车、汽车的保温、隔热、吸声。玻璃棉板：用于大型录音棚、冷库、船舶、航空、隧道以及房屋建筑工程的保温隔热、隔声。 五）超细玻璃棉 具有容重轻、导热系数小、吸音性能好、不燃、不蛀、耐腐蚀、使用方便等特点，是一种新型优质的保温、隔热、吸声和节能材料。可广泛用于各行业的冷热管道、热力设备、空调恒温、烘箱烘房、冷藏保鲜、消声器材及建筑物的保温、隔热和吸声等。四、保温结构的组

16、成及施工方法一）组成及作用防锈层防止金属设备或管道表面生锈；保温层减少管道或设备与外部的热量传递，起保温保冷作用；防潮层（对保冷结构而言）防止水蒸气或雨水渗入保温材料，以保证材料良好的保温效果和使用寿命；常用材料有沥青及沥青油毡、玻璃丝布、聚乙烯薄膜、铝箔等。保护层保护保温层或防潮层不受机械损伤；常用材料有石棉石膏、石棉水泥、金属薄板及玻璃丝布等。防腐蚀及识别标志层防止或保护保护层不被腐蚀，同时也起识别管内的流动介质的作用； 二）保温层施工 施工方法取决于保温材料的形状和特性。常用的施工方法有以下几种：1.涂抹法保温 适用于石棉粉、硅藻土等不定形的散装材料，将其按一定比例用水调成胶泥涂抹于需要

17、保温的设备或管道上。 这种方法整体性好，保温层和保温面结合紧密，且不受被保温物体形状的限制。它多用于热力管道和热力设备的保温。 适用于预制保温瓦或板块料，用镀锌铁丝绑扎在管道的壁面上，是目前国内外热力管道保温最常用的一种保温方法。 绑扎保温材料时，应将横向接缝错开；多层绑扎时应内外盖缝；每块保温材料至少应绑扎两处，间距不应超过300mm，每处绑扎的铁丝不少于两圈，并将接头嵌入接缝内。2.绑扎法保温 3.粘贴法保温 适用于各种保温材料加工成型的预制品，它靠粘接剂与被保温的物体固定，多用于空调系统及制冷系统的保温。涂刷粘接剂时，要求粘贴面及四周接缝上各处粘接剂均匀饱满。粘贴保温材料时，应将接缝相互

18、错开，错缝的要求及方法与绑扎法保温相同。 4.钉贴法保温 是矩形风管采用得较多得一种保温方式，它用保温钉代替粘接剂将泡沫塑料保温板固定在风管表面上。这种方法操作简单、工效高。保温钉的粘贴数量：顶面每平米不少于4个；侧面每平米不少于6个；底面每平米不少于12个。 5.风管内保温 将保温材料置于风管的内表面，用粘接剂和保温钉将其固定，是粘贴法和钉贴法联合使用的一种保温方法。 主要用于高层建筑因空间狭窄不便安装消声器，而对噪声要求又较高的大型舒适性空调系统上作消声之用。 6.聚氨酯硬质泡沫塑料的保温 由聚醚和多元异氰酸酯加催化剂、发泡剂、稳定剂等原料按比例调配而成。施工时将这些原料分为两组，一组为聚醚和其它原料的混合液，另一组为异氰酸酯。只要将这两组混合在一起即发泡生成泡沫塑料。施工方法有喷涂法和灌涂法两种。在同一温度下，发泡的快慢主要取决于原料的配方。在正式操作之前，应先进行试喷或试灌。聚氨酯