腐蚀防护第十讲.ppt

1、过程装备腐蚀与控制 第十讲 高海涛,影响腐蚀的结构因素,力学因素 表面状态与几何因素 异种金属组合因素 焊接因素,金属在某些环境中的腐蚀,第一节 在高温气体中的腐蚀 第二节 在大气中的腐蚀特点 第三节 在土壤中的腐蚀特点 第四节 在海水中的腐蚀特点,金属结构材料的耐蚀特性,第一节 金属耐蚀合金化原理 第二节 常用结构材料的耐蚀性 第三节 结构材料的选择原则,金属的热力学稳定性 判断依据：标准电位值 酸性溶液中EH = 0V 中性溶液中EH = -0.414V 中性溶液中EO2 = 0.805V 当金属的电极电位小于以上值时，即发生腐蚀,一、纯金属的耐蚀特性,金属的钝化 热力学不稳定的金属在氧化

2、性介质中容易钝 化可钝化的金属有 锆、钽、铌、铝、铬、铍钼镁、镍、钴、铁 这些金属大多在氧化性介质中易钝化 在Cl- 、Br-、F-，离子作用下钝态易破坏。 易钝化的金属可作为合金元素加入合金中使合金获得耐蚀性 腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能,1、提高金属的热力学稳定性 （贵金属，成本高，难以推广） 2、减弱合金的阴极活性 减小金属或合金中的活性阴极面积；通过热处理的方法形成稳定的固溶体 加入析氢超电压高的合金元素（增大合金阴极析氢反应的阻力）,二、金属耐蚀合金化的途径,3、减弱合金的阳极活性（是最有效、应用最广泛的方法） 减少阳极相的面积 加入易钝化的合金元素 加入阴极合金元素促进阳极钝

3、化 4、使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜,铬（Cr）： 是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定 与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性 在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好 在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大,三、主要合金元素对耐蚀性的影响,镍（Ni)： 热力学不够稳定 与Fe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小； 镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性提高 在氧化性介质和还原性介质中均有效,优势： 与铬配合加入铁中获得不锈钢； 综合了铬镍的优势，耐氧化性介质腐蚀也耐还原性介质腐蚀； 形成奥氏体，具

4、有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。 不利之处：增加不锈钢的晶间腐蚀倾向,钼（Mo)： 使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀 含量较小时，使钢对氯化物腐蚀破裂敏感，而当钼含量大于4%时，钢的耐应力腐蚀破裂性能提高 钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提高耐孔蚀性能。,硅（Si)： 在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用 不锈钢随硅含量的增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改善（依靠加硅形成富硅保护膜） 耐氯离子腐蚀（耐氯化物应力腐蚀破裂） 改善耐孔蚀性能（提高了钢的钝态稳定性） 耐强氧化物腐

5、蚀：形成富集Si, Cr, O的表面膜 Si与Cr, Mo与Cu配合，可以得到各种耐海水钢,铜（Cu)： 是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一； 耐大气腐蚀：铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化，从而降低腐蚀速率；,钝化膜易被活性氯离子破坏，所以铜钢只在较纯净的空气中具有较好的耐蚀性； 可提高钢对H2SO4的耐蚀性：提高了合金的热力学稳定性； 可减弱钢在海水中的缝隙腐蚀：加入Cu后，钢的阳极过程受到阻滞，使钝化临界电流密度减小。,常用结构材料的耐蚀性能,主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等 1、18-8不锈钢（Cr18

6、%, Ni8%-9% ;n=2) 在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定 在酸性介质中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的强弱有关） 不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏： 晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀,一、依靠钝化获得耐蚀能力的金属,铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性； 在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定 常用于浓硝酸的生产中 在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀,2、铝与铝合金,在大多数有机介质中有很好的耐蚀性 对硫和硫化物有很好的耐蚀性 加入Cu, Mg,Mn等使铝强化，提高纯铝的强度 耐蚀铝合金主要有Al-Mn, Al-M

7、n-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg,氧化性介质；沸水和过热蒸汽；沸腾铬酸、浓硝酸、浓硝酸的混酸、高温高浓度的硝酸 在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性 在含有少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与铂、钯等相接触，抑制钛的腐蚀（可以促使阳极钝化） 在稀碱溶液中耐蚀 在一定条件下，发生激烈的发火反应； 主要品种有：Ti-Pd, Ti-Ni, Ti-Mo, Ti-Ni-Mo合金 容易发生氢脆情况 应力腐蚀破裂,3、钛及钛合金,含14.5-18%硅的铁硅合金称为高硅铸铁 n=2 表面钝化形成SiO2保护膜 在碱，氢氟酸，氟化物，卤素，亚硫酸等环境中不耐蚀 抗热冲击能力差,4、高硅铸铁,结构材

8、料的选择原则,1、介质的特性与温度、压力 2、工艺条件对材料的限制 3、设备的功能和结构 4、运转及开停车的条件,一、根据工艺条件分析对设备材料的要求,首先了解各种材料的共性， 然后分析某些材料的特殊性质， 全面掌握各种材料的基本特性,二、掌握材料的基本特性,三、材料选择的基本要点,耐蚀性 力学物理特性 加工成型工艺性能 材料价格与来源,第五章 非金属结构材料的耐蚀特性,第一节 高分子材料的腐蚀性和影响因素 第二节 耐腐蚀高分子材料 第三节 耐腐蚀无机非金属材料 第四节 碳-石墨 第五节 树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性,高分子材料的腐蚀特性和影响因素,渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过

9、材料 表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀 产物逆向扩散进入介质。 溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起 高分子材料宏观上的体积和重量的增加 溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下 去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩 散，形成均一的溶液,一、溶胀、溶解与渗透,二、化学腐蚀-氧化,聚二烯烃 聚丙烯 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯,加聚反应合成的产物的主链“CC”共价键不易水解 杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大， 越易水解 高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高， 越不易水解 耐酸性介质水解的能力： 醚键 酰胺键或酰亚胺键 酯键 硅氧键 耐碱性介质水解

10、的能力： 酰胺键或酰亚胺键 酯键,三、化学腐蚀-水解,影响高分子材料老化的因素： 阳光 温度 湿度 其他作用,五、老化（耐侯性）,紫外线,红外线,水分、 雨雪,第二节 耐腐蚀的高分子材料,一、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln,材料的溶解性和渗透性增加,聚合物裂解 交联,氧化产物降解 交联（老化）,硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln,常用耐腐蚀部件和设备：,贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、管件及阀门等,研制开发改性的聚氯乙烯： FR-PVC C-PVC 玻璃钢增强PVC,PVC使用实例见P104,二、其他塑料,1、聚丙烯塑料（PP） 具有良好的耐蚀性、耐

11、溶剂性、耐热性（PVC） 可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接 常用于制作化工管道、贮槽、衬里等 石墨改性PP，可做PP换热器 线膨胀系数PP =3 线膨胀系数PVC 杨氏模量PP=1/8 杨氏模量PVC,热膨胀和刚性问题,2、 氟塑料：含 F 原子的塑料的总称。 具有耐蚀、耐热、自润滑性,聚四氟乙烯（PTFE，F - 4） 聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3） 聚全氟乙丙烯（FEP，F 46）,3、氯化聚醚塑料,结晶 大分子结构中存在醚键 具有较高的耐蚀性。 热塑性塑料加工成型 用做涂层和衬里,4、聚苯硫醚塑料PPS,耐热 机械性能高 热塑性塑料加工成型 用做耐蚀和耐热的阀门、泵、密封环

12、主要用于防腐涂层,第三节 耐腐蚀的无机非金属材料,一、 陶瓷,1、陶瓷的耐蚀性的影响因素：,材料的化学成分 矿物学组成 孔隙 结构类型 高温下材料性质的变异 腐蚀介质的性质,SiO2, Al2O3 耐酸,CaO, MgO 耐碱,陶瓷的化学组分为各类硅酸盐,2、陶瓷材料的特性指标：,孔隙率和吸水率 不渗透性 耐热冲击性能 耐酸度,无定形碳和石墨的成品统称为碳素材料,第四节 碳 - 石墨,碳素材料是一种重要的工程材料 耐磨、耐蚀的特点； 应用：冶金、机电、化工、原子能和航空等,一、碳-石墨制品的制造,填塞孔隙 合成树脂、水玻璃、低熔点金属,无烟煤、焦炭、石油焦,浇铸石墨,压制石墨,第五节树脂基复合

13、材料-玻璃钢的耐蚀性,玻璃钢： 玻璃纤维（或玻璃纤维布）与热固性树脂组成的树脂基复合材料称为玻璃纤维热固性增强塑料，俗称玻璃钢。,具有高强度、耐腐蚀、成型加工性好等特点。,性能与玻璃纤维及树脂的种类、组成相的比例、组成相之间的结合强度有关,玻璃钢 制品,环氧基,一、 化工玻璃钢常用树脂的耐蚀特性 1、环氧树脂,凡分子结构中含有环氧基团 的高分子化合物统称为环氧树脂。,粘接性能优异 环氧固化物具有优良的化学稳定性 固化收缩率小（一般2）： 酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂为4 6；有机硅树脂为48) 环氧固化物的马丁耐热度105130 常温下流动性好,2、酚醛树脂,防腐工程用热固性酚醛树脂,热塑

14、性酚醛树脂,较高的化学稳定性 在非氧化性酸中，耐蚀性环氧树脂和聚酯树脂，不耐碱腐蚀 马丁耐热度为120，最高为 150 （不受力） 具有较大的收缩率和气孔率 环氧-酚醛树脂 使材料的耐酸、碱，耐热以及收缩率、粘结性等性能得到综合提高,3、呋喃树脂,分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂,具有良好的耐酸、耐碱性能 可在酸碱交替的环境中使用 不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀 耐溶剂性和耐热性较好 塑性差易脆裂 与金属的粘结能力差,4、聚酯树脂,聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称,不耐氧化性介质、易老化 在碱和热酸的作用下，发生水解 成型工艺性能良好 制品致密性好,制造玻璃钢主要用不饱和聚酯,二

15、、玻璃钢的耐蚀特性 1、玻璃钢的强度和使用温度,力学性能的最大特点：比强度高 相对密度是碳钢的1/31/4， 比强度是碳钢的23倍 玻璃钢的导热系数仅为钢的1/1002/1000 不适合做传热设备 热膨胀系数较树脂大为减小 固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较 大的形变,2、玻璃钢的耐化学腐蚀特性,玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂 腐蚀过程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的树脂结构的破坏,3、玻璃钢的耐老化性能 酚醛树脂老化最严重； 防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用5-7年 老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低,三、玻璃钢设备的结构设计特

16、点 1、层间结构：,内层: 耐腐蚀层 厚度：0.51.5mm；树脂：90% 过渡层: 中间防渗层 厚度：22.5mm；胶量：5070% 增强层: 承载设备负荷， 厚度 依设计强度；玻纤维：70% 外层：提高防老化性能，外表美观 厚度12mm；含胶量：8090%,第六章 防腐方法,目前工程中用得最多的防腐方法： 金属或非金属材料覆盖层 金属覆盖层：金属衬里；金属镀层；复合金属板等 非金属覆盖层：衬里；搪瓷；搪玻璃；涂料； 联合覆盖层 电化学保护 包括阴极保护；阳极保护 防腐结构设计 介质处理,从防腐效果、施工难易、经济成本等方面综合考虑选取防腐方法,第一节 电化学保护法,电化学保护是根据金属电化

17、学腐蚀原理对金属设备进行保护的方法。分为阴极保护和阳极保护,（一）阴极保护,一 、阴极保护,电保护和护屏保护的原理完全相同； 腐蚀着的金属看作是双电极腐蚀厚电池,1、原理,最小保护电流密度 最小保护电位,2、阴极保护的基本参数,阴极保护的基本参数都通过实验确定； 与被保护金属的种类，表面状态，以及腐蚀介质的性质、浓度、温度、运动状况等因数有关,确定合理的保护度 阳极材料的选择 护屏或辅助阳极的合理配置 要预留保护参数的监测点,3、阴极保护技术设计的要点,电流密度增大到一定程度的时候会可能产生“过保护”现象,护屏保护的阳极材料对保护效果起决定性的作用 为了使被保护构件的表面获得足够的电流密度护屏

18、必须： 具有足够负的电位，并且极化性能愈小愈好； 在使用过程中，表面不产生高电阻的硬壳，溶 解均匀。 电保护的辅助阳极材料对保护效果的影响相对次 要，凡是导电的材料均可用来制作辅助阳极。,阳极的数量和配置恰当，使电流的分散均匀，避免发生电流“遮蔽作用”,被保护设备上距离阳极最近的部位，集聚很高的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不到保护,在实际保护条件下，金属表面的保护电流密度受各种因素的影响会有较大的波动，为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设备上应预留保护参数的监测点； 由于保护电流密度很难直接测量，生产上都是监控保护电位,小结： 对

19、于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护； 强腐蚀介质中，电能或护屏材料的消耗大，不经济； 电保护比护屏保护的适用范围宽，电流可调； 电保护的基本投资高于护屏保护； 阴极保护技术成熟，广泛用于船舶、地下管道、海水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备（表6-2）的保护。,二、阳极保护,是利用金属在电解质溶液中 依靠阳极极化建立钝态的特 性而实施的保护方法。,致钝电流密度（icp) 维钝电流密度 钝化区范围,1、 阳极保护的主要参数,合理选择致钝电流密度 金属建立钝态时，致钝电流密度越小越好 使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量；在致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也较小 致钝电流密度的大小与金属

20、的本性、介质的条件、致钝时间的长短有关 当电流密度小到一定数值时，电流效率几乎等于零 在生产工艺条件允许时，可采用逐步钝化的方法,维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极 保护下的腐蚀速度 维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也 越少。 维钝电流密度的大小取决与金属的本性和 介质条件 采用涂料-阳极保护的联合保护，降低维 钝电流密度,稳定钝化区电位范围越宽越好 在实施阳极保护时，不会因电位波动导致金属由钝态转变为活态或过钝化态 对控制电位的仪器设备和参比电极的要求可适当降低 稳定钝化区的电位范围很窄 生产工艺条件稍有波动，金属就有可能重新活化，阳极保护的实施就很困难,2、 阳极保护设计要点,正确选择

21、辅助阴极材料 辅助阴极的合理配置 参比电极的选用和安装,选择的基本原则： 耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便宜，对某些材料还要考虑氢脆的影响,浓硫酸：铂、镀铂电极、钽、钼等 稀硫酸：银、铝青铜、石墨等 对硫酸纯度要求不高时：高硅铸铁或普通铸铁 盐类溶液和碱类溶液：高镍铬合金、普通碳钢,用碳钢做阴极时，阴极面积的设计要保证阴极上必要的保护电流密度,阳极保护与阴极保护一 样也存在电流遮蔽作用 阴极的配置只要满足致 钝阶段的要求，维钝阶 段就一定能保证 阴极的布置常常需要通 过试验来确定,参比电极选用的总体要求： 工作稳定；可靠；便宜；易于制作、安装和使用方便 两类常用的参比电极： 可逆电极

22、：甘汞电极；硫酸铜电极 固体金属电极：不锈钢、铅、铸铁、碳钢 参比电极的安装位置： 一般选在距阴极最远或电位最低的部位 适用范围： 适用于电解质溶液中连续液相部分的保护 适用范围窄，主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护,第二节 衬 里,是一种综合利用不同材料的特性，具有较长使用寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料,一、碳钢设备及衬里材料的表面处理,1、对被粘物表面的要求,有良好的润湿性 表面具有一定的粗糙度 表面清洁,用接触角大小来衡量胶粘剂对固体表面的润湿性,洁净的金属或无机材料的表面有较强的吸附性，再加上外力的涂刷，接触角小于90，即可完全润湿的程度,适当的提高表面的

23、粗糙度 增强了界面的镶嵌效果 毛细管作用促进胶粘剂的扩展，提高粘结强度 过高的粗糙度使粘度降低 工业上通常采用喷砂处理,洁净的金属表面具有较高的表面自由能； 表面存在锈层、氧化物、油、水等，影响胶粘剂对金属表面的润湿性； 锈层和油、水等污染物本身的内聚力很小，夹杂在胶粘剂和被粘物的界面上，造成粘结强度降低 为了保证衬里的质量，加工金属表面氧化皮必须去除,（2）钢铁表面处理,手工除锈 效率低、表面质量差，只适用于较小的表面或一般的涂料施工，衬里工程很少采用 机械清净法 包括机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸、高压水流等方法。 喷砂：清除金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢； 使金属表面获得一定的粗糙度,化学

24、法除锈 将金属件浸于无机酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的氧化物 HCI（1015%）：溶解钢铁表面氧化皮和铁锈，用 于间歇酸洗 H2SO4（510%）：进入氧化皮的微裂纹，在钢与 Fe3O4、的界面上反应生成H2， 使 氧化皮脱落。用做流水作业 的酸洗液 酸洗液中必需添加缓蚀剂,3、衬里材料的表面处理,机械处理方法 用喷砂或手工打磨的方法，增加材料表面的粗糙度，和接触面积，使塑料表面更容易被胶粘剂润湿 化学方法处理 高分子材料表面通过氧化、交联、引入极性基团或接枝的作用提高表面活性 聚烷烃类塑料：过氧化氢、有机过氧化物、高锰酸盐、王水、硫酸-重铬酸盐等 含氟共聚物：钠-萘-四氢呋喃、钠-联苯-

25、二氧六环、 纳-萘-乙二醇二甲醚等,二、砖板衬里,常用的砖板有： 辉绿岩板：既要求耐蚀又有严重磨损的场合 玄武岩板 耐酸瓷砖板 耐酸耐温陶砖板：用于耐酸度要求稍低的部位 不透性石墨板：用于传热的设备,多年来一直是国内外传统的防腐技术,砖板衬里的质量取决于： 1、 胶粘剂的合理选择与施工 2、 衬里结构的正确设计,1、衬里胶泥的选择 防腐衬里用胶粘剂要求： 高的粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热稳定性好、固化收缩率低，经济、便于施工 常用于砖板衬里的胶粘剂有： 硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂,硅酸盐胶粘剂粘结机理：,树脂类胶泥： 大多使用热固性树脂（酚醛、环氧、呋喃、环氧-呋喃、环氧-酚醛等添加

26、填料、固化剂等配制而成,树脂类胶泥对非氧化性酸有较好的耐蚀性； 环氧、呋喃：适用于酸碱交替的场合； 酚醛胶泥：常用于渗透性较大的稀酸介质； 环氧-呋喃胶泥：提高呋喃胶泥的粘结强度； 环氧胶泥：粘结强度高、收缩性小、抗渗透 性好、价格贵，一般用于挤缝和勾缝。,各种胶泥的使用场合：P137,（1）设备直径不宜小于700mm； 密闭设备设有人孔和可拆卸 大法兰； 法兰转角处衬贴耐腐蚀材料 （2）焊缝采用对焊接； 内表面焊缝平整、凸起高度 2.5mm； 深入设备的接管，端部与设 备内表面齐平； 避免斜插管,2、衬里结构设计中应注意的问题,（3）液面以下器壁尽可能不安装接管； 必须安装接管时，严格注意质

27、量：,衬里法兰处加翻边隔离层; 中心插入保护套管; 接管直径较大，无合适的套管，则衬一层 小的瓷板或不透性石墨板。介质腐蚀性较 强时，最好衬两层。,（4）设备内直接通入蒸汽加热时，蒸汽管出口不得对准砖板衬里层；同时有搅拌器时，蒸汽出口应与搅拌方向一致。,（5）设备底部的衬里结构一般常用人字形排列、丁字形排列、扇形排列。,（6）设备顶盖可以适当降低衬里的要求,三、玻璃钢衬里,1、玻璃钢衬里的渗透与应力破坏,玻璃钢衬层出现针孔、气泡或微裂纹，介质沿缺陷 往里渗透 由于溶剂挥发，使一些未参与交联反应的固化剂、增 塑剂等物质析出； 某些缩聚树脂在固化过程中生成小分子； 玻璃纤维的表面处理不好，介质渗到

28、树脂与玻璃纤维的界面间，破坏树脂与金属的粘合；如发生腐蚀，可能出现鼓泡，使衬里层剥离,内应力超过玻璃钢衬层强度，使衬层破裂；或局部 应力集中使衬层翘曲或局部龟裂。,分子交联和链的缩短引起体积收缩，在衬层内 产生拉应力； 加热固化或升温冷却过程中，出现热应力。,提高抗渗性、减缓内应力 正确选择胶粘剂的配方； 合理设计玻璃纤维与树脂的相对比例； 使树脂充分固化； 同时保证衬里有足够的强度,2、胶粘剂与玻璃纤维的选择,玻璃钢衬里常用的胶粘剂有：酚醛、环氧、呋喃、 聚酯以及他们的改性胶粘剂。 常选环氧树脂做底层涂料 环氧胶粘剂的粘附力强，固化收缩率小，固化过程 中没有小分子副产物产生 严格控制溶剂、固

29、化剂和增塑剂的添加量，尽量少 用或不用溶剂 在满足衬层的整体性和厚度的前提下，尽量少用玻 璃纤维,衬贴34层玻璃布(气相、弱腐蚀介质）；衬里总厚度3mm(苛刻的腐蚀环境) 衬贴过程中，涂刷充分，尽可能挤出纤维间空隙中的空气，每一层经热处理或充分干燥 玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、劳动卫生条件差，使用范围受限,四、橡胶衬里,生胶板按施工要求衬贴于设备的表面，经硫化后使橡胶变成结构稳定的防腐层。,1、衬里用橡胶的性能与适用范围,天然橡胶， 可塑性好,硫化橡胶,橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性 酸、有机酸、碱溶液和盐溶液 在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定,软橡胶 （S：13%）：

30、 -2575 半硬橡胶（S：30%）：-2575 硬橡胶（S：40%）：065,橡胶,耐蚀性、耐老化性、粘结强度： 硬橡胶 半硬橡胶 软橡胶 耐磨、耐寒性、抗冲击性： 软橡胶 半硬橡胶 硬橡胶,橡胶衬里的使用场合：,软橡胶： 温度变化大，有冲击震动的场合 不能单独做衬里层、和硬橡胶、半硬橡胶组合使用 硬橡胶： 温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中 可单独使用、与软橡胶联合衬里的底层 做旋塞、泵等的衬里,聚异丁烯橡胶近年在化工防腐中用做砖板衬里的严密底层,2、橡胶衬里的技术要点,消除衬层鼓泡的方法：,用刷过胶浆的胶条填贴设备缺陷处，然后用烙铁 烙至要求的坡度或烙平； 在涂刷第三次胶浆之后，采用挂

31、线排气法； 用粗针头穿过胶片插到缺陷部位，然后用真空泵 将残余空气抽出（较小部位，局部缺陷） 垫布 在一定温度下烙压,硫化过程的技术要点,衬里施工的硫化温度一般控制在140150； 对于厚度比较大的衬里层（泵壳、旋塞）采取分 段硫化 通过实验确定硫化终点值,硫化的方式,间接硫化：硫化质量高，设备尺寸受硫化罐的容积限制 直接硫化：需要采取保温措施 敞口硫化：质量不易保证，用于不能承压的大型设备,3、橡胶衬里结构,设备与衬层结构应符合以下要求:,对设备表面的凹凸部位要求更高 所有焊缝处都应打磨成一定坡度或圆角 原则上不应采用铆接结构，如特需，用埋头螺钉 法兰口上不要车密 封线，以免缝隙中 残留空气

32、造成衬层 鼓泡,设备与衬层结构应符合以下要求:,设备接管口应与设备表面齐平。 所有管道、顶盖、塔节的可拆连接都采用用法兰连接 胶板的粘接结构有对接和搭接两种形式 除转动设备外，一般都用坡口搭接 转动设备的胶片搭接方向应与转动方向一致 避免接缝受冲击或摩擦作用而脱胶,五、化工搪瓷,在钢铁表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形成的致密玻璃质耐蚀层,通常由两层组成：,底釉：热膨胀系数；表面张力 面釉：防腐和抗老化的作用,1、化工搪瓷的性能与应用 耐蚀（除HF， 含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外） 导热 （可用于需要加热或冷却的场合） 耐温度剧变性能不高（T 最高300, T120) 压力条件：只适用于

33、内压0.25MPa; 真空度 700mmHg; 外压0.6MPa 目前国内的化工搪瓷制品： 搪瓷反应釜；搪瓷贮槽；套环式和套管式搪瓷热交 换器；塔器、管子及管件、阀门等,2、化工搪瓷设备结构设计特点,（1） 搪瓷制品的金属胎一般采用低碳钢； （小型的、形状复杂的制品也有用铸铁的） （2）设备所有的转角必须均匀圆滑过渡，转角半 径越大越好； （3）壁厚在强度计算的基础上增加23mm, 壁厚 6mm; 高径比：0.81.6（最好取1）； （4）法兰一般用较多卡子连接；小直径的允许螺 栓连接；,（5） 金属设备外表面不允许 有焊接接触面很宽或很 厚的附件；必要时可采 用过渡板连接，如 果设 备上开孔

34、较多，一般不 焊加强板而是增 加壁厚 （6） 设计时尽量减少焊缝并 且严格控制焊接质量,（7） 避免瓷面直接承受液、 汽的冲击以及局部过 热、过冷。 （8）具有中空的结构，应在适当的部位开排气 孔，避免爆瓷。,第三节 防蚀结构设计,从防腐蚀的角度分析常见的联接、容器及其附件的结构设计问题,一、联 接,（1）不同断面的焊接 （2）不同金属间的焊接 （3）螺栓联接 （4）管子与管板联接 （5）管道联接 （6）轴的联接,对于不同板厚的构件，如果焊缝位于断面 变化处，有时可能出现很高的局部拉应力； 如果构件处于腐蚀环境中，就可能发生腐蚀 开裂； 施加交变载荷时，应力集中会促进这些部 位 首先出现腐蚀疲

35、劳,根据容器的壁厚选择加合金钢垫板或不加垫板的结构，避免晶间腐蚀或选择性腐蚀,重要构件应尽可能将螺母处四周密封 异种金属联结时，在金属之间充填绝缘物，以避 免电偶腐蚀 法兰有足够的刚度，避免缝隙腐蚀,列管式换热器管子与管板采用胀接或胀后焊接， 管子与整个管板紧密贴合 管板上的管孔边缘倒圆 管板内侧和管子可加涂层 管口不要伸出管板，防止滞留沉积,管道与管道的联接采用对接焊 搭接或角焊的形式很难消除缝隙，当流入腐蚀性 介质就可能发生缝隙腐蚀,轴与其他零件的连结采 用 平键联结； 为减少应力集中，可采 用花键轴或多边形轴 轴与皮带轮之间采用锥 形过盈配合效果较好,二、设备壳体与接管,（1）夹套的焊接

36、 （2）壳体的保温 （3）壳体冷却 （4）封头接管 （5）排掖管,加热或冷却夹套的焊接结构应尽可能避免存在缝隙，否则在腐蚀性的热介质或冷介质作用下，有引起缝隙腐蚀的趋势，在一定条件下甚至可能发生应力开裂,为了防止热量散失，壳体外加保温层。设计时，将支脚与壳体同时绝热保温； 绝热材料外加保护板，保护板的搭接方向如图所示,为防止介质沿器壁流动，接管应向容器内伸进足够的长度（15mm)，当浓稀溶液混合时，浓液进口接管有时加长到插入液面下以防止溶液飞溅,停产时，必须将容器内的介质排空； 设计时避免三相界面,三、容器附件与管道,（1）支座（脚） （2）缓冲板与折流板 （3）搅拌器的扰流挡板 （4）管道,

37、将容器置于型钢支架上，容器外面焊上围裙，或在底板周围封填沥青,拱形底的容器采用完全封闭的管子做支脚，当容器底板为不锈钢（s4mm)，支脚为碳钢时，二者之间加一块不锈钢的垫板，防止因焊接热影响而出现晶间腐蚀,列管式换热器，在侧向液流入口区加一与容器联在一定的缓冲板，可减轻液流对这一带管束的冲击，同时防止流体入口区管子的磨损腐蚀,列管式换热器的空间安置折流板： 改善换热；减小罐子振动 折流板的间隔小到足以限 制管子的振动； 折流板上的孔通常比管板 上的孔大0.40.8mm； 在折流板上加套管，防止 管子与折流板上的孔壁彼 此擦伤,搅拌器上安装扰流挡板： 促进溶液与悬浮物的良好混合； 有效的减轻腐蚀

38、疲劳破坏,管道曲率半径: 软钢、钢管：3d，高强 度材料5d 不同管径联接时，渐缩 管应用较长的过渡区； 高速流体：采用流线型 逐步过渡的结构；,第四节 其他防腐方法,一、涂料覆盖层,涂料覆盖层目前主要用做设备、管道、厂房的外表面抗大气腐蚀的防护层，或者腐蚀环境不是很苛刻的设备内壁的保护 涂料的品种主要有： 以干性油为主体的油基性涂料 以合成树脂或天然树脂为主体的树脂基涂料,一、涂料覆盖层,1、涂料的主要组成及其作用,组成：成膜物质、颜料、稀释剂、催干剂、固化剂,成膜物质：隔离介质 使覆盖层与被保护的设备表面紧密粘附 颜料：填充连续成膜物质的空隙，降低渗透性 不同程度的反射紫外线，延缓漆膜的老化 某些颜料具有显著的防锈效果,作用,油基性涂料的成膜物质来自植物果实的干性油（桐油、亚麻油、豆油等）,氧化诱导期长，添加催干剂,生漆的主要成膜物质是漆酚：,依靠自身含有的霉菌产生活性氧，使漆酚侧链上的不饱和键产生氧化聚合作用，形成体型大分子,较大的湿度和一定的温度,树脂类成膜物质：,大部分是加入固化剂，通过缩聚反应发生交联 而形成体型大分子；环氧树脂、酚醛树脂等 在引发剂作用下，激发不饱和双键的活性，发 生聚合反应而形成大分子结