埋地钢质管道腐蚀与防护.ppt

1、埋地钢管腐蚀与防护，1 .金属材料的腐蚀和保护，1，腐蚀概念腐蚀作用于材料和周围介质之间，引起材料的变质和破坏。材料环境介质起作用，腐蚀问题无处不在。1.1概述，材料腐蚀分类，金属材料腐蚀，非金属材料腐蚀，化学腐蚀，电化学腐蚀，高温腐蚀，常温腐蚀，材料类型，腐蚀机制，腐蚀环境，分类标准，大气腐蚀，土壤腐蚀，自然环境工业水，液态金属，材料腐蚀金属腐蚀的本质，金属原子失去电子，变成正离子的损失，3。金属腐蚀的分类：化学腐蚀和电化学腐蚀，绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀，电化学腐蚀通常有氢腐蚀和氧吸收腐蚀。1、构成原电池、原电池的基本条件是什么？(1)应自发氧化还原反应，(3)两个电极应插入电解质溶液

2、或溶解电解质。(4)两个电极必须连接并形成闭合环。(2)两种活性不同的导电物质必须作为电极。将化学能转换为电能的装置。原电池正极和负极的比较，化学腐蚀和电化学腐蚀的比较，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，金属与接触的物质产生直接化学反应。与杂质金属接触的电解质溶液构成了原电池反应，没有电流，原电池数不清的小原电池。有弱电流，金属腐蚀，比较活跃的金属腐蚀，金属原子失去电子，钢表面吸附的水膜酸性强，Fe-2e-=Fe2，2h 2e-=H2，Fe 2h=Fe2 H2，钢表面吸附的水膜酸性弱或中性，金属腐蚀，金属原子，金属腐蚀的本质：3，金属腐蚀：金属或合金接触的气体或液体发生化学反应(氧化还原)而腐蚀，4

3、。钢的氢发生腐蚀和氧吸收腐蚀比较，Fe2O3 nH2O，(锈)，通常两种腐蚀同时存在，但后者更为普遍。氢发生腐蚀，吸氧腐蚀，条件，水膜呈酸性。脑膜中性或酸性弱。CO2 H2OH2CO3 H HCO 3-，电极反应，阴极Fe(-)，Fe-2e=Fe2，2Fe-4e=2Fe2，阳极C()，2H2E=H2，Fe，a .c .铜的金属活动比氢小，因此渡边杏氧化。b .d .他们的表面镀了一层防腐金。2000年5月，保利集团在香港拍卖中花了3000多万港币烧毁圆明园时购买了丢失的国宝。铜铸造的牛头、猴头、老虎头和普通铜很久以前就容易产生锈，其主要成分是Cu2(OH)2CO3，这个铜铸的国宝在240年后仍

4、然不发光。(D)，它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金。2 .金属表面复盖保护层，3 .电化学保护法，原理：原理：以涂料，油等电镀(Zn，Cr等氧化致密的氧化物薄膜)为保护层。切断与外部空气、电解质溶液的金属接触。牺牲阳极的阴极保护法在原电池反应形成时将受保护的金属变成阳极，不反应，起到保护作用。活跃的金属反应腐蚀了。牺牲阳极的阴极保护法示意图必须牢记形成原电池的四个条件。也就是说，必须自发进行氧化还原反应的活性不同的两种金属、金属、非金属(如石墨)作为电极。电解质溶液。形成封闭回路，金属的保护。方法：1 .变更金属的内部组织结构(例如不锈钢)。2.在金属表面复盖保护层。(1)在表面上涂一层油

5、漆。(2)在表面上抹油。(3)在表面镀其他防腐金属。(4)表面烧漆皮。(5)在金属表面形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：(1)牺牲阳极的阴极保护法(原电池原理继承了更加活跃的金属)(2)电流的阴极保护法(电解槽原理)，判断金属腐蚀速度快的规律的不纯金属或合金，在潮湿的空气中微电池被电腐蚀，活跃的金属被腐蚀损失，金属被腐蚀。一般可以根据以下原则判断： (电解原理引起的腐蚀)原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀，防腐措施的腐蚀，1.2腐蚀和防护基本原理，3，金属腐蚀损伤的形式，1.2腐蚀和防护基本原理，(1)整体腐蚀特征控制：合理的材料选择，剩余；保护适用范围；缓蚀剂；电化学保护。1.2腐蚀和保护的基本

6、原理，(2)局部腐蚀集中在金属表面的局部区域，其他大部分表面几乎没有腐蚀，这称为局部腐蚀。1.2腐蚀和保护的基本原理，电偶腐蚀形式：两种金属在同一介质上接触，腐蚀电位不相等，电偶电流流动，电位低的金属局部腐蚀，电位高的金属，溶解速度降低。也称为接触腐蚀或双金属腐蚀。防止方法：正确选择材料，选择离洋娃娃顺序近的合金。消除面积效应，减少阴极面积。添加环缓释剂。1.2腐蚀和保护的基本原理，小孔腐蚀小孔的形式：金属表面局部向深处发展的腐蚀孔出现，其余地区只有未腐蚀或轻微腐蚀，也称为孔腐蚀或粘蚀。控制方法：合金的成分和组织：孔腐蚀的敏感性与合金的成分、组织及冶金质量密切相关。介质的组织和状态：最大限度地

7、减少介质的卤素。缓蚀剂：硝酸盐、铬酸、维特里乌斯和碱等。阴极保护：金属电极电位控制在孔侵蚀保护电位以下。1.2腐蚀和保护的基本原理，间隙腐蚀间隙腐蚀形式：腐蚀发生在间隙内。发生和发电机里与孔腐蚀很相似。间隙是表面缺陷，间隙内有缺氧区域，成为两极，迅速腐蚀。预防措施：消除空隙。尽量避免空隙和渗出的死角。对不可避免的空隙，必须采取相应的保护措施。在介质中最大限度地调节溶解氧的浓度，使溶解氧浓度低于5106mol/L，就很难在间隙形成氧浓度电池。1.2腐蚀和保护的基本原理，晶间腐蚀金属材料在特定腐蚀介质中沿材料的晶粒边界或晶界附近腐蚀，从而失去晶间结合力的部分腐蚀现象。腐蚀形态：腐蚀从表面沿晶界深入

8、内部，表面没有腐蚀迹象，金相显微镜下可见网状腐蚀和强度损失。贫化理论：晶界和晶体内电极电位的形成使一定界区域呈阳极，晶粒主体形成阴极-腐蚀微电池。控制方法：材料本身的赵寅成和组织。奥氏体不锈钢敏化晶间腐蚀实例：钢的碳含量下降；稳定处理再溶液处理。晶体间腐蚀，1.2腐蚀和保护的基本原理，选择性腐蚀包含其他成分的金属材料，在一定条件下，部分元素被腐蚀浸出，剩下由其他成分组成的海绵状材料，强度和延展性损失，称为选择性腐蚀。例如黄铜在腐蚀介质中被锌浸出，灰铸铁脱铁。腐蚀形态：多元合金在电解质溶液中，成分间化学性质的不平衡，形成腐蚀电池。1.2腐蚀和保护的基本原理，(3)应力作用下的腐蚀应力腐蚀裂纹：腐

9、蚀和拉伸应力同时作用下的金属破裂称为应力腐蚀。大致过程是由金属表面生成的保护膜在拉伸应力下引起局部腐蚀，孔腐蚀或缝隙腐蚀，孔腐蚀或缝隙腐蚀指向一侧纵向深度发展，一方面由于拉伸应力作用，间隙两端的膜反复破裂，腐蚀沿着与拉伸应力垂直的方向前进，在裂纹严重时破裂。发生的三个必要条件：敏感合金、特定介质和恒定静态应力。1.2腐蚀和保护的基本原理，应力腐蚀的机理：阳极溶解机制：应力腐蚀裂纹的形成和扩展是阳极通道的形成和扩展过程。氢脆性机器：阴极氢反应在金属表面形成的吸附氢原子渗透到内部，引起氢脆性是应力腐蚀的主要原因。1.2腐蚀与保护的基本原理，预防方法：正确选择：以避免构成应力腐蚀体系，减少应力腐蚀的

10、敏感性。合理设计，改进制造工艺：最小化应力集中效果。改善环境介质：从介质中去除或减少促进应力腐蚀的有害物质，并添加适当的缓和剂。电化学保护：电流极化，使金属的电位远离应力腐蚀敏感区域，1.2腐蚀和保护的基本原理，腐蚀疲劳腐蚀介质与交变应力的协同作用引起的材料破坏现象。腐蚀特性：没有实际疲劳极限。可能发生在所有腐蚀介质中。性能与载荷频率、应力和载荷波形密切相关。裂缝往往是多源的。预防措施：选择正确的材料；合理设计、制造工艺改进和结构设计应避免应力集中。改善介质条件，保护电化学。1.2腐蚀与保护的基本原理，磨损腐蚀流体介质与金属之间或金属部件之间的相对运动导致金属部分区域加速腐蚀损伤的现象，简称磨

11、损。磨损还可以分为：湍流腐蚀空化腐蚀母孔腐蚀，1.2腐蚀和保护的基本原理，(4)微生物腐蚀在介质中存在特定的微生物，因此加速金属腐蚀过程的现象称为微生物腐蚀，简称细菌腐蚀。微生物本身不是金属的腐蚀，而是生命活动的结果直接或间接影响金属腐蚀过程。影响主要表现在以下方面：代谢产物具有腐蚀作用。硫酸、有机酸、硫化物等。改变环境介质条件。例如pH值、溶解氧等影响电极极化过程。破坏非金属保护罩或缓和剂的稳定性。1.2腐蚀与保护的基本原理，常见细菌腐蚀：厌氧细菌腐蚀：维特里乌斯还原菌(SRB)，将硫酸盐还原为硫化物以生成硫化氢，与铁反应，形成硫化铁，加速钢的腐蚀。好氧细菌的腐蚀：硫酸化菌、铁细菌、硫代硫酸

12、盐酸盐化菌等。以硫酸化菌为例，将硫和硫化化合物氧化成硫酸，形成腐蚀性极强的环境，导致材料的快速腐蚀。厌氧和好氧组合作用下的腐蚀：两种细菌的腐蚀和繁殖徐璐互补，进一步加速金属的腐蚀。细菌联合作用腐蚀的情况很普遍。1.2腐蚀与保护的基本原理，细菌腐蚀控制：使用杀菌剂或抑制剂：根据细菌种类和介质选择高效、低毒、腐蚀性药剂。环境条件变化：提高介质的pH值和温度(pH9.0，温度T50)，排出积水，改善通气条件，减少有机物营养源等。保护层罩：非金属罩或金属涂层，使元件表面平滑，有机涂层中添加适量杀菌剂的方法。阴极保护：阴极保护在元件表面附近形成碱性环境，抑制细菌活动。12.1化学腐蚀和电化学腐蚀(cor

13、rosion)类型：(1)化学腐蚀：非化性溶液和干气的化学作用引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：由电解质溶液产生的电化学作用引起的腐蚀(最常见)。(3)应力腐蚀开裂：应力与腐蚀介质结合引起的破坏(危害大)。(4)腐蚀疲劳：腐蚀环境桥变应力导致疲劳强度明显低于正常值的现象。(5)氢刘涛裂纹(氢脆性):金属在腐蚀、酸洗、电镀等过程中吸收原子氢，导致性质变脆或延迟裂纹现象。高强度钢，钛合金特别敏感。表12-1，12.2一般耐蚀性材料和12.2.1材料的耐蚀性(1)标准(2)各种材料的耐蚀性1)金属材料：钛不锈钢低合金钢铸铁碳钢。铝合金在大气和水中腐蚀。青铜黄铜铜(大气和海水中)；青铜耐有机酸稀释溶液腐蚀

14、。表12-2，2)高分子材料不发生电化学腐蚀。介质中出现裂纹、膨胀、溶解、银纹和裂纹(或老化)。在各种酸碱盐中耐蚀性好，可以代替金属腐蚀严重的化工容器、管道等塑料和防腐衬里、弹性材料或密封材料(橡胶)。3)无机非金属材料具有良好的耐酸、碱、盐腐蚀和耐老化、耐晒、溶剂和耐油性。12.2.2 . 2防腐材料防腐材料选择因素6方面： (见教材12 . 2 . 2)普通介质中耐蚀性最高的合金：表12-3，提高12.3金属材料防腐能力的保护措施12.3.1介质腐蚀条件改善介质中添加有害去除缓蚀剂，降低电化学反应。例如在切削液中添加亚硝酸盐，在汽车油箱中增加铬酸钾等。海底电缆、地下输水管道和大型金属结构设施的电化学保护阴极保护法和阳极保护法12.3.2。阴极保护示意图。图12-1，12.3.3表面保护涂层：经济性、方便性、实用性(1)金属罩在基本金属表面复盖电位修正的惰性金属层(Au、Ag、Cu、Ni、Sn等)；在贱金属表面，电位覆盖更负的金属(阳极，基底是阴极