大学化学与化工安全工程经典课件第七章 工业腐蚀与预防措施.ppt

1、第一节工业腐蚀及其危害第二节工业腐蚀的典型类型第三节应力腐蚀裂纹第四节腐蚀监测技术第五节设置修订和选择材料的防腐考虑第六节材料的防腐措施，第七章工业腐蚀和预防措施，一、工业腐蚀概要腐蚀是材料在周围介质的作用下产生的破坏。 材料的腐蚀原因有物理、化学、生物、机械等。 工业腐蚀主要是由于原材料中含有以及过程中生成的腐食性成分。 大气中的杂质、水中的微量氯元素和溶存氧也会产生腐蚀作用。 第一节工业腐蚀及其危害、腐蚀按环境或原因分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀、生物腐蚀、水腐蚀、非水溶液腐蚀等。 根据腐蚀结果或表现形式，有点腐蚀、间隙腐蚀、粒间腐蚀、应力腐蚀、应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等。 第一

2、节工业腐蚀及其危害，二、腐蚀反应历程1、化学腐蚀是指周围介质对金属产生化学作用而造成的破坏。 有金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀(氢脆)等。 金属氧化是金属在高温或干燥瓦斯气体中与氧反应生成的腐蚀。 高温硫化是指含硫介质在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。 特别是在水蒸气存在的条件下进行腐蚀。 渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与钢接触分解成游离碳，侵入钢内形成碳化物的过程。 第一节工业腐蚀及其危害、脱碳是指钢中的渗碳体在高温与瓦斯气体介质发生化学反应而引起渗碳体脱碳过程。 氢腐蚀：氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的过程。 2 .电化学腐蚀：当金属材料与电解质溶液接触时，在不同

3、成分或组成的金属材料之间形成原电池，在此背景下，由于阳两极间发生的氧化还原反应，某些成分或组成的金属材料溶解，材料发生故障。 两种不同的金属在溶液中直接接触，根据其电极电位的不同构成腐蚀电池，使电极电位的负金属溶解腐蚀，这是电腐蚀或接触腐蚀。 3、物理腐蚀：高温熔化(熔盐设备)，第一节工业腐蚀及其危害，三、腐蚀的危害和损失化工中的腐蚀可引起各种事故(特别是压力容器和管道)。 污染环境的物质大部分是腐蚀性物质(酸雨)。 腐蚀造成的严重经济损失见P177-178，第一节工业腐蚀及其危害，一、均匀腐蚀是金属结构全面或大面积程度相同的腐蚀，也称为均匀腐蚀。 局部腐蚀是指在金属结构的特定区域或部位的腐蚀

4、。 均匀腐蚀的速度也可以用金属结构的每单位时间的质量损失表示的金属每年腐蚀的深度，即金属部件每年变薄的程度来表示。 第二节工业腐蚀的典型类型，金属材料的腐蚀等级，第二节工业腐蚀的典型类型，二、狭缝腐蚀是在电解质溶液中，在金属和金属、金属和非金属之间的狭缝内发生的腐蚀。 1 .腐蚀反应历程缝隙液积存的流动差，峰内构成浓差电池，与阳极溶解发生阴极还原反应。 阳极反应： MeMe e阴极反应： O2 2H2O 4e OH-储液流动差，氧难以补充，腐蚀产物发生堵塞作用，产生多金属络离子，破坏狭缝内外的电平衡，溶液内的氯元素络离子等进入狭缝内形成金属盐， 盐水解作用形成游离酸加速金属熔化率，促进金属络离

5、子的增加，在自催化作用下，第二节工业腐蚀的典型，2 .影响因素的狭缝宽度在0.10-0.12mm之间最易腐蚀，一般腐蚀的狭缝宽度约为0.025-3.125mm的溶氧量越大， 如果间隙反应进行的溶液中的氯元素络离子增加，间隙腐蚀进行的腐蚀溶液的PH处于使狭缝外金属钝化的状态，则PH降低时腐蚀进行。第二节工业腐蚀的典型类型，三、点腐蚀是金属表面个别小点上深度大的腐蚀，简称点腐蚀，也称小点腐蚀。 金属表面的露头、偏移、介质的不均等是点蚀源。 介质对点蚀的影响：含有氯化物、溴化物、次氯酸盐等溶液和氯元素络离子的天然水最容易发生点蚀。 氯化亚铜、氯化亚铁等存在于氟化剂和云同步，就发生点蚀。 介质中的OH

6、-、NO3-、SO4-、ClO4-和存在溶液中的氯元素络离子比达到一定值时具有抑制点蚀的作用，否则作用增强。 通过增加溶液的流速，可以减少点蚀。 第二节工业腐蚀的典型类型是四、氢损伤包括氢腐蚀和氢脆化，是由于氢的作用导致材料性能下降的现象。 1 .氢腐蚀高温高压下，氢引起钢组织架构的变化，使机械性能恶化。 氢瓦斯气体在高温高压下在钢表面分解为h，h通过化学吸附透过金属表面固态溶液，扩散到钢内部，h在夹杂物和金属的边界形成H2或与碳化相结合生成甲烷。 封闭凝聚形成高压，引起应力集中，引起微裂纹的产生。 常见的钢氢腐蚀在软钢或钢表面出现鼓泡，金相组织沿晶界出现许多微裂纹。 被腐蚀的钢强度塑性降低，

7、容易脆断。 无法通过脱氢来恢复机器的性能。 第二节工业腐蚀的典型类型，2 .氢脆化是指氢向金属内部扩散，使金属材料脆化的现象。 氢脆具有可逆性，在不脆之前在100-150之间进行热处理，保温24小时即可消除脆性。 氢脆与应力腐蚀不同，不需要腐蚀环境，常温下更容易发生氢脆。 合金钢材碳化物的组织状况直接影响氢脆，合金钢材强度水平越高，氢脆易感性越大。 第二节工业腐蚀的典型类型，一、应力腐蚀简介金属或合金由于应力，特别是抗拉应力，在特定的腐蚀环境中，材料在外观上变化不大，但发生了裂纹。 这是应力腐蚀裂纹。 外观无明显变化，发展迅速，预测困难，因此更加危险。 消除应力腐蚀裂纹一般通过改变材料来解决。

8、 焊接部位没有发生应力腐蚀裂纹，平时要特别注意。 第三节在应力腐蚀裂纹、化工行业引起应力腐蚀的产品材料中的杂质有硫、硫化物、氯化纳金属钍和氯化锰等无机盐、脂环族酸、氮化合物等，碱、催化剂等也可以引起应力腐蚀裂纹。 二、应力腐蚀的反应历程和表征机械化学效应：金属材料在应力作用下在应力集中处快速变形屈服成为腐蚀电池阳极区，构成金属表面腐蚀电池阴极区和小阳极大阴极的腐蚀电池。 使金属沿着特定的狭窄区域迅速溶解开裂。 堵塞电池理论：若干几何因素使电解液在金属裂纹发生点的流动恶化，形成堵塞电池。 这里是阳极，其他是阴极，闭塞区域内的金属溶解，通过之后的自催化作用，溶解变得更加迅速，发展为裂缝。第三节应力

9、腐蚀裂纹、表面膜理论：金属表面膜因应力而破坏，露出新的表面，由于新的表面与保护膜的有部分有电位差，构成腐蚀电池阳极，溶解发生裂纹。 氢脆理论：根据应力，金属腐蚀生成的氢被金属吸收，产生氢应变镍锌铁氧体和高活性氢化物，使金属材料脆化并产生裂纹。 产生应力腐蚀的材料主要是合金，引起应力腐蚀裂纹的主要是抗拉应力。 压缩应力会引起应力腐蚀裂纹，但很明显。 第三节应力腐蚀裂纹、三、应力腐蚀的影响因素1 .不锈钢应力腐蚀(1)氯化物(2)碱(3)硫化物2 .碳钢、低合金钢应力腐蚀(1)硫化氢(2)碱(3)co-2 .尺极化电阻：对电解液中腐蚀的金属施加小的电压，就会产生一定的电流，电压和电流之比称为极化电

10、阻。 极化电阻与腐蚀速率成反比。 可以通过极化电阻的测定来决定腐蚀速率。 3 .电位法：通过电位测定确定腐蚀程度和腐蚀种类。 4、涡流技术：第四节腐蚀监测技术、二、物理监测技术1、医学超声技术2、氢监测技术3、腐蚀环境监测法1、化学法工艺材料构成了设备的腐蚀环境。 用化学分析的方法测定了材料PH值、氧浓度、铟比特尔浓度等腐蚀相关残奥，了解腐蚀情况。 2 .罢工尺说唱乐是将材料试验片挂在腐蚀材料上，保持一定时间后，确定其腐蚀状况。第四节腐蚀监测技术，一、防腐设置纠正时不出现间隙，焊接时进行双面焊，进行连续焊接，避免焊接和点焊。 尽可能减少设备的死角，消除积液引起的设备腐蚀。 二、材料选择防腐设备

11、选择材料根据介质的性质、浓度、杂质、腐蚀产物、材料化学反应、温度、压力、流速等工艺条件，材料的耐腐蚀性能进行材料的综合选择。 化学工业中应用于腐食性介质的推荐耐腐蚀材料如P184表7-2所示。 第五节设置修订和材料选择防腐，一、电化学保护在腐蚀介质中，腐蚀的金属通过阳极电流，在其表面形成强耐腐蚀性的钝化膜，保护金属称为阳极保护。 既可以以电双位数式阳极保护的形式应用，也可以与涂料或靛比特尔并用。 对腐蚀金属也可以进行阴极保护。 有外加电流法和牺牲阳极法。 施加电流法：将直流电源的负极与被保护金属连接，将正极与施加辅助电极连接，电源使阴极电流流过被保护金属，抑制腐蚀。第六节材料防腐措施、牺牲阳极

12、法：也称屏幕保护，通过连接电极电位的负金属和被保护金属构成腐蚀电池。 电位的负的金属(阳极)在腐蚀中流出的电流抑制被保护的金属的腐蚀。 也可以与涂料和靛比特尔并用。 二、印加比特尔的应用，能够阻止腐蚀介质对金属的腐蚀、降低腐蚀速率的物质叫做印加比特尔。 有无机砷比特尔和有机砷比特尔。 无机铟比特尔中，有铬酸盐、硝酸盐等氧化性铟比特尔的有机铟比特尔有胺类、醛类、杂环化化合物、咪唑啉、有机硫等。 第六节材料防腐、缓蚀作用的反应历程吸附理论：腐蚀抑制剂吸附在金属表面，形成连续的吸附膜，在腐食性介质和金属之间发挥隔离作用，阻止金属腐蚀。 成膜理论：腐食性介质与铟比特尔反应生成难溶性化合物，在金属表面形

13、成难溶性金属膜，对金属发挥屏蔽作用，阻止对金属的腐蚀。 电化学理论：吲哚比特尔对金属阳极或阴极腐蚀发挥封摇滾乐作用，降低腐蚀速率，达到缓蚀的目的. 第6节材料的防腐蚀对策一般情况下，缓蚀效率随着砷比特尔浓度的增加而增加，但达到一定浓度时，砷比特尔浓度的增加反而缓蚀效率降低。 温度低，缓蚀效率高，温度上升，吸附作用降低，腐蚀加剧。 温度上升，有时缓蚀效率高。 这是因为形成的反应生成物膜和钝化膜的质量好。 腐食性介质流速增加，缓蚀效率降低。 但是，由于腐食性介质的流动，印加比特尔分布变得均匀，印加比特尔效率可能提高。 第六节材料的防腐措施，三、金属保护层1 .保护层和其类型(内衬层)金属保护层是指

14、用具有强耐腐蚀性的金属或合金复盖耐腐蚀性差的金属表面的金属层。 有衬里金属层、表面合金化金属层、无电解镀金属层、络离子镀金属层、喷镀金属层、熔融镀金属层、镀金属层。 2 .化学被膜(化学被膜，例如磷酸盐被膜)对被保护的金属表面进行预处理，除去水垢、锈生成物及油污等污染物质，使云同步得到适当的粗糙度。然后，进行化学或电化学反应，形成具有良好附着力、耐腐蚀性的反应生成物膜，称为化学成膜或化学成层。 第六节材料的防腐措施、铁元素钢氧化膜、转化过程是氧化，称为蓝发。 由磷酸处理形成的磷酸盐被膜称为磷酸盐。 草酸处理形成的草酸盐膜称为草酸化。 铬酸盐处理中形成的钝化膜称为钝化处理。 进行阳极转化膜形成阳极氧