第八章腐蚀控制方法

第八章腐蚀控制方法第1页，课件共42页，创作于2023年2月概述1.腐蚀控制的基本概念调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属设备、结构或零部件保持其强度和功能，不致因发生腐蚀而劣化甚至损坏(失效)，以实现长期安全运行，叫做腐蚀控制。腐蚀控制的目标是：使金属设备、结构或零部件的腐蚀速度保持在一个比较合理的，可以接受的水平。第2页，课件共42页，创作于2023年2月2.腐蚀控制的途径

从腐蚀体系的构成分析腐蚀控制途径可以从以下几个方面考虑：（1）正确选用耐蚀金属材料——材料问题（2）介质处理——环境问题

（3）金属表面覆盖层——界面问题（4）电化学保护——电化学活性问题（5）合理的防腐设计——设计问题（6）实行良好的维护管理——管理问题。

复杂系统工程第3页，课件共42页，创作于2023年2月§8-1合理选用耐蚀材料

1.设备的工作条件（1）介质与外界条件介质成分温度介质类型压力介质浓度流速第4页，课件共42页，创作于2023年2月（2）设备的类型与结构设备的用途结构特点加工要求和加工量设备在整个装置中所占的地位，以及各设备之间的相互影响是否易于检查、修理或更换计划的使用寿命第5页，课件共42页，创作于2023年2月（3）环境对材料的腐蚀影响可能发生的腐蚀类型对全面腐蚀有良好耐蚀性的材料，如不锈钢，要特别注意可能发生的局部腐蚀问题。腐蚀破坏的后果第6页，课件共42页，创作于2023年2月（4）产品或工艺的特殊要求污染有毒第7页，课件共42页，创作于2023年2月2.材料的性能（1）物理机械性能（a）物理性能：密度、传热性、导电性、热膨胀系数等（b）机械性能：强度、塑性、韧性等第8页，课件共42页，创作于2023年2月（3）耐蚀性耐蚀性能数据（a）手册数据《CrosionDataSurvey》，开始由Nelson编篡，分为金属材料分册和非金属材料分册，金属分册包括26种金属和合金在1196种腐蚀介质中的腐蚀数据。非金属分册包括36种非金属材料在803种腐蚀性溶液和气体中的腐蚀数据。

第9页，课件共42页，创作于2023年2月选材0102030405060708090100硫酸%硫酸的简单选材图(按腐蚀速度≼20mpy)温400度ºC350

25020015010050Dur高硅铁D－20Durimet20合金C2高镍钼合金C3高镍相铬合金线Dur曲点沸pbDurpbC2Durc2DurC3pbC2C3D-20DurDurD-20C2C3pbC2C3D-20DurFepbD-20C2C3Dur除pb以外其他合金（b）腐蚀选材图第10页，课件共42页，创作于2023年2月（c）腐蚀试验实验室试验现场挂片试验实物试验第11页，课件共42页，创作于2023年2月（4）经济性（a）经济指标总的目标是工程投资最少，回收年限最短。（b）腐蚀控制的费用自然应当低于腐蚀造成的经济损失，包括直接损失和间接损失，而间接损失往往比直接损失大得多。（c）在实际选材工作中，材料来源和交货时间起着重要的作用。第12页，课件共42页，创作于2023年2月§8-2合理的防腐设计“腐蚀是从绘图板开始的”

设计包含的内容有防腐结构设计、防腐机械加工设计、合理的工艺设计。第13页，课件共42页，创作于2023年2月1、结构设计（1）结构形式应尽量简单并合理第14页，课件共42页，创作于2023年2月（2）便于制造、维修或局部更换第15页，课件共42页，创作于2023年2月（3）消除滞流液、沉积物引起的腐蚀第16页，课件共42页，创作于2023年2月（4）防止不利的连接、接触方式引起的腐蚀第17页，课件共42页，创作于2023年2月（5）避免冷凝液引起的腐蚀(露点腐蚀)第18页，课件共42页，创作于2023年2月（6）避免环境差异引起的腐蚀第19页，课件共42页，创作于2023年2月（7）避免应力以降低应力腐蚀破裂的倾向第20页，课件共42页，创作于2023年2月（8）避免腐蚀介质流动引起的腐蚀第21页，课件共42页，创作于2023年2月2、提高机械加工水平（1）焊接的影响第22页，课件共42页，创作于2023年2月（2）铸造的影响缺陷（3）冷热加工残余应力（4）表面处理镀层质量第23页，课件共42页，创作于2023年2月3、合理的工艺设计（1）除去气体中的水分以降低腐蚀性（2）高温度使气体中水分蒸发或不能冷凝，以降低腐蚀（3）去除对腐蚀有害的成分降低腐蚀（4）改进工艺流程防止腐蚀（5）工艺设计改进与设备结构设计改井相结合以降低腐蚀（6）严格工艺操作、设备运行和维护以免腐蚀事故的发生第24页，课件共42页，创作于2023年2月§15-3电化学保护1、阴极保护（1）概述金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。第25页，课件共42页，创作于2023年2月（2）基本原理（a）热力学原理电位-pH图2。01。61。20。80。40-0。4-0。8-1。2-1。6-20246810121416PH稳定Zn腐蚀Zn2+钝态Zn（oH）2ZnO22-ZnO2abb第26页，课件共42页，创作于2023年2月（b）动力学原理第27页，课件共42页，创作于2023年2月（c）保护参数最小保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。显然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(即保护度η=100%)，必须取阳极反应平衡电位作为保护电位，即取Epr=Eea最小保护电流密度ipr：与所取最小保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。第28页，课件共42页，创作于2023年2月（3）两种阴极保护方法的比较外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；而牺牲阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。牺牲阳极材料都是活泼的有色金属，常用的有锌、铝、镁。为了有效地发挥保护作用，牺牲阳极的电位要足够负，阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。第29页，课件共42页，创作于2023年2月(4)应用范围（1）从理论上来讲，任何连续的电解质体系都可以。（2）工程上要求保护电流密度比较小，在经济上才合算。（3）设备形状不太复杂，避免遮蔽现象。第30页，课件共42页，创作于2023年2月（4）常用金属材料都可以采用阴极保护，但要防止过保护；（5）阴极保护对于缝隙腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳以及黄铜脱锌等特殊腐蚀的防止也有很好的效果；（6）阴极保护与涂料联合被公认为是最经济有效的防护方法。第31页，课件共42页，创作于2023年2月2、阳极保护（1）概念与发展概念：将被保护设备与电源的正极相连，在一定的电解质中对金属进行阳极极化至一定的电位，金属建立起并维持钝态，使金属的腐蚀速率显著降低的方法，称为阳极保护。发展：1954年提出，1958年正式应用。第32页，课件共42页，创作于2023年2月2.原理2。01。61。20。80。40-0。4-0。8-1。2-1。6-20246810121416PHFe3+腐蚀Fe2O3钝态Fe3O4腐蚀HFeO2-稳定FebaFe2+第33页，课件共42页，创作于2023年2月3.阳极保护的主要参数致钝电流密度i致钝维钝电流密度i维钝维钝区电位范围♦最佳保护电位

EE钝化E初钝

i维

i致

i能够进行阳极保护的腐蚀体系的阳极极化曲线及保护参数第34页，课件共42页，创作于2023年2月4.阳极保护和阴极保护的比较（1）应用范围：介质要求（2）电源的要求：电流容量（3）保护效果（4）电位偏离的危害（5）辅助电极的差异第35页，课件共42页，创作于2023年2月§8-4介质处理

1、除去腐蚀性成分（1）除去介质的有害成分热力除氧加药除氧（2）调节介质的pH值加氨加胺（3）降低气体介质中的水分干燥剂冷凝加热第36页，课件共42页，创作于2023年2月①.相关概念定义：在腐蚀环境中以适当浓度和形式(一般是很少的量)添加某种物质，能使金属的腐蚀速度大大降低，这种物质就叫缓蚀剂(即腐蚀抑制剂)。缓蚀效率：（4）添加缓蚀剂第37页，课件共42页，创作于2023年2月按照缓蚀剂所形成的保护膜分氧化膜型(缓蚀剂与金属反应生成氧化物膜)沉淀膜型(缓蚀剂与溶液中某些物质反应生成沉淀膜)吸附膜型(缓蚀剂吸附在金属表面形成保护膜)

②缓蚀剂的分类第38页，课件共42页，创作于2023年2月按照溶解性分类油溶性缓蚀剂水溶性缓蚀剂第39页，课件共42页，创作于2023年2月§8-5金属表面覆盖层1、概念

表面覆盖层就是使用其他的金属或非金属覆盖在基底金属表面上，将基底金属／介质界面取代为覆盖层／介质界面，从而提高基底金属使用寿命的方法。

第40页，课件共42页，创作于2023年2月2、保护特点覆盖层的保护效果和使用寿命取决于四个方