金属腐蚀与防护5.ppt

1、，第五章防腐设计，研究金属腐蚀，旨在防止和控制金属腐蚀的危险，延长金属的使用寿命。各种冶金学材料不论原材料、产品加工、使用及储存，徐璐遇到不同的使用环境，引起不同程度的腐蚀。金属腐蚀是一个自发的过程，完全避免材料腐蚀是不可能的。在充分理解各种腐蚀环境中金属的腐蚀破坏规则和机制的前提下，保证材料的正常使用，通过防腐设计，将腐蚀破坏限制在一定范围内或降低到最低限度，即进行腐蚀控制。防腐设计：旨在预防和控制损坏和损失。金属的防腐设计主要包括1、金属材料的正确选择。二是防腐结构设计；三是防腐工艺选择；第四，保护方法的选择。第一，金属材料的正确选择是构成设备或结构部件的主要物质基础，防腐材料的选择是防腐

2、设计的第一部分。金属构件的腐蚀破坏事故往往是材料选择不当，因此准确的材料选择是最重要、最广泛使用的防腐方法。用于腐蚀环境中的设备和结构，制造材料时需要考虑的因素：耐腐蚀性物理、机械和加工性能；经济可行性。要遵循正确的材料选择原则，采取合理的材料选择程序。1)正确材料选择的基本原则1，全面考察材料的综合性能，优先进行腐蚀控制。金属材料是由纯金属及其合金组成的材料。包括钢铁和有色金属材料(非铁材料)。钢铁占人类金属总消耗量的90以上，是最常见、最重要的金属材料。有色金属材料是钢以外的金属及其合金的总称。工程中最重要的有色金属是Al、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Ti、Ni及其合金。有色金属材料的消

3、耗比金属材料的总消耗低10度，但由于导电性和导热性好，相对密度低，化学性能稳定，耐热性强，腐蚀性强，在工程中占有重要地位。在纯金属的热力学稳定性电解质中，各种金属的热力学不稳定性可以根据标准电解电势粗略判断。在自然条件下，许多金属在热力学上是不稳定的。在潮湿的气氛和有氧条件下，只有极少数金属可以被视为稳定。在中性水溶液介质中，即使在无氧中，绝对多数也会腐蚀。热力学稳定性不仅与金属本身有关，还与腐蚀介质有关。即使是热力学稳定的金属，在某些介质中也可能变得不稳定。相反，惰性介质中最活跃的金属可以完全稳定。最常见的钝化金属：Zr、Ti、Nb、Al、Cr、Be、Ni、Co、Fe等，金属材料的性能包括力

4、学性能、热性能、电气性能、光学性能和化学性能。具体包括强度、弹性、硬度、塑料、韧性、热导率、比热容、热膨胀、耐热性、电导率、电阻率、磁性和化学稳定性等。其中，化学稳定性与材料的耐蚀性密切相关，其他性能是材料实现其使用功能的基础。在材料选择过程中，要注意设备各种金属材料的性能调整，确保设备的实用功能，保证可靠性和寿命。特别要重视金属在不同状态和环境介质中的耐蚀性。对于重要且难以经常维修或维修的零件，请使用耐蚀性高的材料。提高材料强度、降低耐蚀性的情况下，必须考虑强度许可等综合性能，有时需要牺牲一些力学性能，满足耐蚀性要求。在材料的综合性能中正确选择材料应遵循以下原则。根据产品的工作条件要求正确的

5、材料选择。这是为了选择正确的材料，首先要注意的原则。应根据产品使用的环境、腐蚀介质的种类、浓度、温度、压力、流速等特定条件选择合适的金属材料。详细的数据和材料的耐蚀性可以参考我国出版的金属腐蚀手册、腐蚀数据和材料选择手册、材料的耐蚀性和腐蚀数据等国内外相关文献资料。不锈钢、钛、钚等被认为是耐腐蚀性好的材料，但并不意味着适用于任何环境。例如，不锈钢在大气和水中优于碳钢，但在浓硫酸中，碳钢优于不锈钢，如果水中含有微量氯离子，奥氏体不锈钢可能会发生危险的应力腐蚀破裂，但碳钢没有这种危险。因此，对于所有材料环境系统，为了了解牙齿材料在特定环境下的耐蚀性，必须对其进行针对性的调查。根据产品的用途、物理、

6、机械性能和特殊要求选择正确的材料。在材料选择中，不仅要考虑材料的耐腐蚀性，还要考虑产品(或设备)的用途以及物理和机械性能要求。综合考察材料对各种腐蚀类型的耐蚀性。根据腐蚀环境选择材料时，除了考虑金属的均匀腐蚀外，还要特别注意可能发生的电偶腐蚀、孔腐蚀、间隙腐蚀、结晶间腐蚀、选择性腐蚀、腐蚀、应力腐蚀破裂、氢脆性、腐蚀疲劳和磨损腐蚀等各种局部腐蚀。选择适合特定腐蚀类型的耐蚀材料，以使用对特定腐蚀环境具有最佳综合耐蚀性的材料。不锈钢是不生锈的耐蚀钢的简称，包含两种茄子大类型钢。不被大气、水蒸气、淡水等弱介质腐蚀或生锈的钢种，称为不锈钢。另一种是酸性盐等化学介质中腐蚀性强种，称为耐酸钢。不锈钢一般不

7、是耐酸的，但耐酸钢一般都有不锈钢。但是耐酸钢的使用是有条件的，不能抵抗所有酸的腐蚀。要注意合金成分、晶体缺陷、金相组织对金属材料耐蚀性的影响。第一，为了提高金属材料的力学性能或满足其他性能的要求，工业上很少使用纯金属，一般使用合金，根据添加的合金成分和组织状态，耐蚀性也有所不同。单相固溶体合金两相或多相合金，第二，前卫等晶体缺陷和晶粒边界对腐蚀有很大影响，往往是腐蚀的起源。这些因素会影响金属表面面膜的生成和厚度、强度、孔间隙、附着力等，因此也会影响金属的腐蚀行为，加工的金属表面的误差程度增加，粘性增加，腐蚀速度加快。整个设备的材料要综合考虑，而不是考虑分离材料。重要部件和修理费高的部位要选择耐

8、久性好的材料。腐蚀率低或高的部位容易选择，腐蚀速度的中心部位要从力学性能、防腐性能、成本等各个方面进行综合调查。2、材料选择的经济性和技术综合考虑正确的材料选择是在保证使用期间产品性能稳定的基础上，通过最小化成本达到最大经济效果的材料选择。、因此，产品选择还必须考虑产品的寿命、更新周期、基本材料、加工间接费用、维护和维修费用、停产、废品损失费等。2)正确材料选择的基本步骤1，了解设计产品的基本情况2，分析腐蚀环境；3、查阅相关资料，了解各种金属、合金和可选材料的腐蚀性能。4、调查研究材料在实际生产中的使用情况，了解类似组件或设备的腐蚀事故。5，了解热处理状态与材料耐蚀性之间的关系，确保材料满足

9、力学性能的耐蚀性能。6.进行必要的实验室辅助实验，实验条件必须与实际紧密结合。7、综合评价材料的使用、加工和耐蚀性，计算经济成本。例如，某单位为某生产设备进行的材料选择实验表明，Monel合金具有良好的耐蚀性。(威廉莎士比亚，Monel，Northern Exposure(美国电视电视剧)，他)于是用Monel合金做了容器(钢壳内衬陶瓷)内部的搅拌机、加热管和离心机。溶液从容器底部运到离心机，分离的溶液部分再回到容器。使用后不久，蒙乃尔合金部件和离心机被广泛腐蚀，表明蒙乃尔合金没有耐蚀性。在实际生产中，离心分离工艺会引起液体和空气的充分接触，而且容器的液体回流进口管高于液面，因此生产溶液中含有

10、更多的溶解氧，蒙乃尔合金对氧化介质没有耐蚀性。材料选择实验用生产溶液在实验室进行，实验溶液不含这种饱和溶解氧，即使开始产生溶解氧，也消耗得很快。正是由于这种实际使用环境条件和实验环境条件的差异，实验公认的耐蚀性好的蒙乃尔合金设备和部件意外地迅速腐蚀。腐蚀实验要注意大环境，不能忽视小环境。是的，某工厂生产的战术导弹采用了涂料保护，都通过了规定的腐蚀实验。导弹装在木箱里，木材用五氯酚防腐处理。在木箱外面涂了漆做了防腐。经过几个月的保管，发现导弹被广泛腐蚀。分析结果表明，腐蚀的原因是木材在高温下水分蒸发，污染苯酚分解产生腐蚀性强的盐酸。3)一般结构金属结构的理想金属材料应具备以下特点：货源充足，现货

11、供应；加工方便，价格便宜。节约能源强度高，刚度大，尺寸稳定。质量轻，防腐环境对工件没有负面影响。结构的其他功能要求。材质选择顺序：第一部分：设置设计方案以确定材质的性能。第二部分：通过经验及相关实验进行资料初选。第三部分：考虑经济性和加工的可行性、各种腐蚀类型的控制方法、复合因素。2、防腐结构设计金属的腐蚀总是从表面开始。结构设计的目的是使表面达到最佳状态。完成其使用性能，便于腐蚀控制。避免机械应力、热应力、液体滞留、固体颗粒沉积和积累、金属表面面膜的破损、部分过热、电池等腐蚀危险。从腐蚀控制的角度来看，合理的结构设计包括两个茄子基本要求。另一方面，在满足产品使用性能的前提下，尽量减少或消除产

12、品和环境的不均衡性，可能形成或形成腐蚀电池，但腐蚀阻力大，腐蚀速度很低。另一方面，要考虑在设计中使用哪些防护技术，并为这些技术提供条件，以便顺利实施，达到良好的防护效果。防腐结构设计的一般原则：确保腐蚀裕度，防止均匀腐蚀引起的产品故障。一般壁厚的设计是预期使用年限厚度的两倍。外形规格应尽可能简单，外部表面应平滑均匀，载荷应避免应力集中。防止腐蚀介质滞留及沉积物腐蚀。容器底部和出口管应空出容器内的液体，在能积累液体的地方设置排水口，并放置适当的通风孔，防止湿气的收敛和凝聚。在结构连接中要减少间隙，防止间隙腐蚀，防止堵塞的间隙结构。整体结构优于分段结构，连接部位往往是耐蚀性最弱的地方。但是分段结构

13、有利于运输，检查，必须对必要的分段结构设计合理的连接方式。接合时，尽量不使用铆钉结构，而是使用焊接结构。焊接时，使用重叠焊接、可能的双面焊接代替间歇焊接、连续焊接。防止间隙腐蚀，或使用收敛、抛光等措施封闭间隙。为了避免电偶腐蚀，同一结构尽可能选择相同的金属材料或电位接近的材料(两种茄子材料电位差小于25mV)。徐璐连接其他材料时，要用绝缘垫片等绝缘材料完全隔离两者，避免昭阳极阴极金属之间的直接接触。如果绝缘材料不可用，可以使用涂料或涂层密封保护。使用涂料保护时，不仅要覆盖阳极材料，还要同时覆盖阴极。，防止侵蚀的结构设计。为了避免高速流体直接冲洗设备，设计时可以增加管道直径和管道的弯曲半径，以保

14、持层流，避免严重的湍流和漩涡。在高速流体的连接部位，不要使用T形分支结构，应优先采用曲线过渡的结构形式。在容易引起严重腐蚀的部位，应考虑安装容易更换的缓冲挡板或挡板。3、在防腐方法的选择防腐设计中，防腐方法的选择与防腐材料的选择、防腐结构设计和制造工艺的选择相辅相成、相互关联。基于上述三种茄子防腐设计，合理的防腐方法是现有不变金属结构腐蚀防护最重要、最能反映防腐经济原则的设计环节。防腐方法通常包括使用抗腐蚀的各种涂层或转换层等表面的工程保护法。想改造腐蚀环境，其中主要使用各种防腐剂。实行电化学保护。这些保护方法可以单独使用，也可以组合使用。要了解使用什么方法能达到良好的保护效果，具体腐蚀过程的

15、控制因素和各种保护方法的控制原理。只有掌握特定腐蚀过程的控制因素和各种保护方法的保护原理，才能根据特定的保护对象提出可行有效的保护方法。保护方法的选择遵循以下原则：根据控制因素使用防腐方法。a .在热力学稳定性控制的腐蚀过程中，可以采取完全抑制腐蚀反应(阴阳、阳极反应均被抑制)的所有措施。涂层可以完全切断金属与环境介质的接触。从溶液中彻底去除h溶解氧等脱极化剂。b .在阳极控制的腐蚀过程中，可以进行阳极保护，在容易镀的金属涂层中加入钝化填料，或在溶液中加入可钝化的氧化膜型缓蚀剂，可以提高腐蚀过程的阳极控制程度，减少腐蚀。c .对阴极控制的腐蚀过程采取进一步加强阴极控制的措施，主要采用阴极型缓蚀剂或阴极保护，以抑制腐蚀。根据设备设备的寿命要求和环境特性，可以在指定环境中保持保护效果，并选择寿命最长的单个或耦合保护方法。选择与受保护材质兼容的保护方法。考虑共同保护的话，还要考虑几种茄子保护方法之间的兼容性。经济原则，即单一保护或共同保护的效果和成本核算。根据公布的数据、金属结构(例如，海船的色度比5)，阴极保护所需的