金屬腐蝕的防護(hù)

1、第九章 金屬腐蝕的防護(hù)前面幾章，講到了金屬發(fā)生腐蝕的原理，影響腐蝕的速度的多種因素，金屬腐蝕破壞的形式，以及在不同環(huán)境情況下，發(fā)生腐蝕的特征，這些為選擇不同的防腐蝕措施提供了環(huán)境理論，為了達(dá)到金屬防護(hù)目的而采取綜合的方法手段稱為防腐蝕，防腐蝕技術(shù)雖然很多，但歸納起來可分為以下幾點(diǎn)：1 正確選擇金屬材料和改善材料的組織狀態(tài)，2 采取電化學(xué)保護(hù)，3 添加緩蝕劑，4 采用有效的表面覆蓋層。每一種防腐蝕措施，都有其應(yīng)用范圍和條件，對于一個(gè)具體的腐蝕體系，究竟選擇哪一種或哪幾種方法，主要根據(jù)防腐蝕效果、施工難易和經(jīng)濟(jì)效益等方面來確定。§7-1 正確選擇金屬材料和改善材料的組織狀態(tài)制造在腐蝕環(huán)境

2、中工作的機(jī)械或構(gòu)件，勢必應(yīng)選擇對使用介質(zhì)具有耐蝕性的材料。這是進(jìn)行防腐蝕的積極措施，如果材料選擇不當(dāng)，常是造成腐蝕損壞的主要原因。為此，必須了解這類金屬及合金的耐蝕性能以及不同組織狀態(tài)對腐蝕性能的影響。一提高金屬材料耐腐蝕性的合金化原則以前我們曾多次講到，熱力學(xué)上最穩(wěn)定的純金屬材料（即電極電位正）是金、鈀、鉑等，除了從熱力學(xué)上判定純金屬耐腐蝕性之外，還存在一些金屬雖然在熱力學(xué)上并不穩(wěn)定，但在適當(dāng)條件下，這些金屬發(fā)生鈍化而使表面變得耐蝕。常見的能參與鈍化的金屬有Zn、Ti、Nb、Al、Cr、Ni、Co等。在實(shí)際機(jī)械制造和工程中大量使用的是合金，要提高合金的耐蝕性，其主要措施有：（一）降低合金中陽

3、極相的活性具體方法是：1提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性（提高電極電位），即以熱力學(xué)穩(wěn)定性高的元素進(jìn)行合金化（以電極電位為正的金屬加入到電極電位為負(fù)的金屬中，以提高電極電位為負(fù)的金屬的耐蝕性），如Cu中加Au，Ni中加Cu，鋼（或Cr鋼中）加入Ni等。2減少陽極區(qū)的面積: 腐蝕過程中，如果合金的基體為陰極，強(qiáng)化相為陽極,則減小陽極區(qū)面積可提高合金耐蝕性。然而對于大多數(shù)合金是難以實(shí)現(xiàn)的，如鋼中，F(xiàn)e3C為陰極，基體為陽極，但也有一些合金是可以的，如鎂作為鋁的的合金元素，其強(qiáng)化相是Al2Mg3（陽極），而基體為陰極。在海水中Al2Mg3逐漸被溶解，陽極面積減小，腐蝕速度下降。因此鋁鎂合金，比鋁銅合金（第二相

4、為陰極）在海水中具有更高的耐蝕性。但這種情況很少，多數(shù)合金中的第二相為陰極相，故此措施有局限性。3促進(jìn)鈍化。使用易鈍化的元素進(jìn)行合金化，如，鐵和鎳中加入鉻。4對于能夠鈍化的腐蝕體系，如果加入活化（強(qiáng)化）陰極的元素（強(qiáng)的陰極性元素）以促進(jìn)合金到達(dá)鈍態(tài)，如在Cr-Ni不銹鋼中加入Pt、Pd、Ag、Au等。可使金屬的腐蝕電位進(jìn)入穩(wěn)定的鈍化區(qū)，成為耐蝕性合金。（二）降低合金中陰極相的活性具體方法是：1增加陰極過電位（通常是提高氫的過電位）。當(dāng)腐蝕過程主要受陰極控制，用合金化方法降低陰極活性可以降低腐蝕速度。其方法之一是提高陰極過電位。通常是提高氫氣的過電位，例如，在碳鋼和鑄鐵中加入析氫過電位高的砷、銻

5、、鉍和錫，在工業(yè)合金中加鎘（Cd）。2減少陰極面積。大多數(shù)合金中夾雜物或強(qiáng)化相作為陰極。減小陰極面積主要是提高合金的純度，或?qū)辖疬M(jìn)行固溶處理得到單相組成。3合金表面形成保護(hù)膜。金屬的加入能使合金表面形成一層致密的保護(hù)膜，從而增大體系的電阻，例如在鋼中加入銅和磷，銅中加鋁、加鋅，不銹鋼中加鉬（Mo）二、組織狀態(tài)與合金耐蝕性關(guān)系1單相組織比多相組織耐蝕性強(qiáng)（因?yàn)椴唤M成原電池），但是在固溶體合金中，貴金屬的含量要服從塔曼定律，即n/8定律。n=1、2、3、6等，例如Fe-Cr合金Cr含量為18、28，F(xiàn)e-Si合金，Si含量為28，Cu-Au合金中Au為18、28。2當(dāng)復(fù)相組織陰極相能促使陽極相鈍

6、化時(shí)，在這種條件下，復(fù)相組織也耐腐蝕，如硝酸中灰口鐵比鐵穩(wěn)定性高。3當(dāng)復(fù)相組織中陽極相很少，在介質(zhì)中經(jīng)短時(shí)間腐蝕，表面的陽極相被腐蝕掉，剩下電位高的陰極性，這時(shí)也是耐腐蝕的。4晶粒大小對腐蝕速度影響不大，但是粗大的晶粒，晶界雜質(zhì)多，晶間腐蝕傾向大。5在不能鈍化體系中，陰極相越少越分散，微電池?cái)?shù)量多，越不耐腐蝕。如回火屈氏體和回火馬氏體。但是在能鈍化體系則不然，大量的分散的PH極能促進(jìn)陽極鈍化，抗蝕性好。三、耐蝕金屬材料（一）碳鋼和鑄鐵1碳鋼和普通鑄鐵耐腐蝕性差，但在堿及堿性的溶液、濃硫酸、濃硝酸、濃氫氟酸中，由于表面形成穩(wěn)定性膜，耐蝕性較好。2耐蝕鑄鐵。工業(yè)上常用的耐蝕鑄鐵主要為高硅鑄鐵，含硅

7、量在1.4-1.8含磷量在0.5-1.1，具有很好的耐蝕性，對熱硫酸、高濃鹽酸、濃硝酸、磷酸、有機(jī)酸都具有很好的耐蝕性，常用來制造化工廠泵、閥管道，但力學(xué)性能較差，如硬度高，難加工，脆性大，易裂。（二）耐蝕低合金鋼1耐大氣腐蝕，耐大氣腐蝕的低合金鋼中的合金元素主要有銅、磷、鉻等，（銅的高耐蝕性機(jī)理不清楚，不銹鋼內(nèi)高銅）如15Mn5Cu、09MnCuPTi等。2耐海水腐蝕，耐海水腐蝕的低合金鋼中加入的合金元素主要有Cr、Ni、Al、P、Si、Cu等（可能這些元素在表面富集耐蝕相）如10CrMoAl、12Cr2MoAlPt等3耐硫化氫腐蝕。石油、天然氣、城市煤氣管道大量使用低合金鋼材料，主要的合金

8、元素有鉬、鈮、鈦、釩等強(qiáng)碳化合物形成元素和稀土元素，如12MoAlV、15Al3MoWTi等。4耐高溫高壓氫、氮的腐蝕。如人工合成氨常用材料，主要合金元素有鉻、鉬、W、V、Nb、Ti等強(qiáng)碳化合物形成元素，由于它們與鋼中的碳形成穩(wěn)定的碳化物，可防止環(huán)境中H2與C形成甲烷發(fā)生氫腐蝕如10MoWVNb、10MoWVNbTi等。（三）不銹鋼不銹鋼由于能抗酸堿鹽大氣等多種介質(zhì)的腐蝕因而在化肥，化工、石油等部門獲得廣泛的應(yīng)用，按照加熱至9001100空冷的顯微組織，不銹鋼可分為奧氏體不銹鋼，鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼，其中奧氏體不銹鋼應(yīng)用最廣泛。1奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼的含Cr量在18以上，鎳含量在8以

9、上，通常稱為18-8不銹鋼。這種鋼在常溫下為奧氏體狀態(tài)，這種鋼耐稀硝酸，冷磷酸，有機(jī)酸，堿和鹽溶液的腐蝕，但耐硫酸和鹽酸腐蝕性較差，如果在18-8合金鋼中加入Ti、Nb、Cu、Mo和Si則可改善其耐硫酸腐蝕性能，加入Nb和Ti還可提高抗晶間腐蝕能力。2馬氏體不銹鋼常用Cr13型，馬氏體以及冷卻得到M，其耐蝕性不如奧氏體不銹鋼這類鋼耐大氣、海水及水蒸汽腐蝕，不耐強(qiáng)酸腐蝕也不耐熱磷酸、熔融堿等腐蝕，但是該鋼強(qiáng)度和硬度高。3鐵素體不銹鋼Cr14Mo、Cr18Mo、OCr13及Cr16-19型，Cr25-28型三種，隨含鉻量增加，耐氧化性好，腐蝕性能增加，其強(qiáng)度比馬氏體不銹鋼低塑性比奧氏體不銹鋼低，但

10、鐵素體不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕能力比奧氏體不銹鋼強(qiáng)，鐵素體不銹鋼中加入Mo可提高抗點(diǎn)蝕能力。（四）鋁及其合金鋁及其合金是防腐蝕工程中常用的一種耐腐蝕金屬材料。1工業(yè)純鋁純鋁的電極電位較低，從熱力學(xué)講是不穩(wěn)定的，但是在大氣和中性水溶液中（PH=48），會在表面生成致密的結(jié)合力強(qiáng)的氧化膜，使其電極電位提高1v，氧化膜的穩(wěn)定性僅次于鈦。從而使鋁耐腐蝕性明顯提高。但是鋁的氧化膜能溶于鹽酸、氫氟酸、稀硫酸和堿溶液，所以在這些條件下不耐腐蝕，以及Cl¯離子及其他鹵素離子對鋁的氧化膜有破壞作用，如鋁產(chǎn)生腐蝕，純鋁中的雜質(zhì)（Fe、Cu、Si），由于形成微電池，對純鋁的耐蝕性不利。2鋁合金鋁中加入合金元素是為

11、提高強(qiáng)度，但合金元素的加入會降低耐蝕性，提高鋁耐蝕性的合金元素主要有Mn和Mg，因?yàn)檫@些合金元素的化合物如MnAl2與固溶體的電極電位接近不易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。（五）銅及其合金銅在某些腐蝕介質(zhì)中有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在防腐工程中也是常用的一種材料。1銅由于銅的電極電位比氫高，一般不會發(fā)生析氫腐蝕，但比氧電極的標(biāo)準(zhǔn)電位負(fù)，往往會發(fā)生析氧腐蝕，發(fā)生氧去極化腐蝕。銅在鹽酸和醋酸非氧化性酸中比較穩(wěn)定。但在這些酸中，含有氧或氧化劑時(shí)銅的腐蝕速度隨氧量增加直線上升。銅對于任何濃度的硝酸和濃度大于50的硫酸均無耐蝕性。（因?yàn)闀l(fā)生銅的溶解）在堿性水溶液中，銅具有很好的耐蝕性，但在含氨的溶液和氰化物溶液中，因形成

12、可溶性絡(luò)離子而不耐腐蝕。銅在大氣中是很穩(wěn)定的，因其表面形成孔雀石型的膜。2銅合金 黃銅（CuZn合金）黃銅耐大氣腐蝕比銅好，但要注意黃銅的脫鋅腐蝕，前面講過它是一種選擇性腐蝕。 青銅（黃銅以外的銅合金，習(xí)慣上稱為青銅）如CuSn、CuSi、CuAl一般來說青銅比黃銅耐蝕性能好。（六）鈦及其合金1鈦鈦的平衡電位雖然很低（1.628V），但在許多介質(zhì)中鈦表面能生成極穩(wěn)定且鈍化率很高的TiO2鈍化膜。該氧化膜的穩(wěn)定性高于鋁和不銹鋼生成的氧化膜，且在含Cl¯離子介質(zhì)中不發(fā)生孔蝕，由于鈦的鈍化速率快，當(dāng)其膜破壞時(shí)能很快修復(fù)，能耐沖刷腐蝕。鈦的突出優(yōu)點(diǎn)是在海水、海洋性大氣中不被腐蝕，故有耐海水腐

13、蝕之王的稱號，并對許多含氧的化合物都耐腐蝕。此外鈦耐王水腐蝕，耐濕氯氣腐蝕，在各種硝酸中都耐蝕。但鈦在赤色發(fā)煙硝酸中和甲醇溶液中會發(fā)生晶間腐蝕，在高濃度硫酸和鹽酸中不耐腐蝕。【1】 p231： 鈦在高溫下很不穩(wěn)定，能劇烈地與氧，硫，鹵族元素，碳，甚至和氮，氨化合。鈦在某些強(qiáng)氧化性環(huán)境中，由于表面氧化作用不間斷劇烈進(jìn)行，這種快速放熱反應(yīng)常引起惡性的自燃事故。國內(nèi)外都發(fā)生過鈦設(shè)備在發(fā)煙硝酸和干氯氣中自燃爆炸事故。但只要在介質(zhì)中有少量水（如2）存在，就可防止自燃?！?4】p27, p157已有Word文檔。2鈦合金作為耐蝕的鈦合金是TiMo合金和TiPd合金，TiPd合金中加入0.150.20%Pd

14、可促進(jìn)合金鈍化，能提高合金在鹽酸和硫酸中的抗蝕性，并且不易因腐蝕而產(chǎn)生氫脆，但是TiPd合金不耐強(qiáng)還原性酸的腐蝕。TiPd合金不僅廣泛用于化工工業(yè)，還可用作艦船陰極保護(hù)的陽極。TiMo合金，在強(qiáng)的還原性酸中也具有耐蝕性<硫酸、鹽酸、磷酸>?！?】p231（七）鎳及其合金1鎳Ni在中性和堿性介質(zhì)中能形成鈍化膜，耐蝕性較好，也耐大氣和堿類溶液的腐蝕。但鎳基合金的耐蝕性更好。2鎳基合金 Ni-Cu合金著名Ni-Cu合金是蒙耐爾合金（2729Cu，23Fe，1.21.8%Mn其余為Ni），其突出優(yōu)點(diǎn)是耐各種濃度的氫氟酸的腐蝕。 Ni-Mo合金最著名的的是哈氏合金（Hastelloy），常用

15、的是哈氏合金B(yǎng)、C、P哈氏合金B(yǎng)相當(dāng)于我國的0Ni65Mo28FeV。哈氏合金C相當(dāng)于我國的00Cr16Ni60Mo17，這種合金耐多種濃度鹽酸腐蝕。 Ni-Cr合金著名的是因科耐爾（Inconel）1416Cr，59Fe，2.252.75Ti，0.71.2%Nb，0.41.0Al, 0.31.0%Mo。它在氧化性和還原性酸中均有高的耐蝕性。（八）耐蝕金屬材料的選擇1大氣：鋁及其合金、鈦及其合金、銅及其合金、不銹鋼等。2工業(yè)大氣：鋁及其合金、鈦及其合金等。3海水：鈦及其合金、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、不銹鋼等。4淡水：鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、高硅鑄鐵、不銹鋼、銅及銅合金、鉛及鉛合金、

16、鎳等。5硫酸：高硅鑄鐵、低濃度用鉛、高濃度用Fe-C合金。6硝酸：鈦及鈦合金、高硅鑄鐵、低濃度用不銹鋼、高濃度用鋁。7鹽酸：高硅鑄鐵、加鉬高硅鐵、哈氏合金。8磷酸：18-8Mo不銹鋼、鉛及鉛合金、高硅鑄鐵、銅及銅合金。9醋酸：高硅鑄鐵、18-8Mo不銹鋼、銅及青銅、鋁。10氫氧化鈉：鎳及鎳合金、高鎳鑄鐵、18-8不銹鋼、銅及銅合金、鈦及鈦合金。11氟水：Fe-C合金、高硅鑄鐵、不銹鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金12NaCl：高硅鑄鐵、18-8不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金。13硫化氫：鈦鋼、高硅鑄鐵、188Mo不銹鋼、鋁及鋁合金。14氯氣（濕）：鈦及其合金、高硅鐵、哈氏合金。§7-2 添

17、加緩蝕劑一、概述緩蝕劑是具有抑制金屬腐蝕功能的一類無機(jī)物和有機(jī)物的總稱，在腐蝕環(huán)境中投加少量這種化學(xué)物質(zhì)就能有效防止或減緩金屬的腐蝕速度。添加緩蝕劑對金屬物體防護(hù)的優(yōu)越性在于投加量少、見效快、成本低，多用于化工、化肥、鋼鐵機(jī)械、動力等部門，其缺點(diǎn)在于多用于循環(huán)體系，以減少緩蝕劑的流失。緩蝕劑分類方法很多，如下表所示：【1】 237：講課可用二、緩蝕劑的緩蝕機(jī)理由于被保護(hù)金屬材料和腐蝕介質(zhì)、緩蝕劑種類很多，緩蝕機(jī)理不統(tǒng)一，所以只介紹幾種理論。1吸附理論該理論適用于有機(jī)緩蝕劑，能形成吸附層大多是有機(jī)緩蝕劑，有機(jī)緩蝕劑均屬于表面活性物質(zhì)（能降低體系表面能）, 主要由兩部分組成：由容易被金屬吸附的親水

18、的極性基團(tuán)和憎水或親油的非極性基團(tuán)組成。由于物理吸附和化學(xué)吸附結(jié)果,這些緩蝕劑（表面活性劑）極性基團(tuán)一端被金屬表面吸附而憎水的一端向上形成定向排列，結(jié)果腐蝕介質(zhì)與金屬表面被這種定向排列緩蝕劑分子隔開從而起到了保護(hù)金屬的作用 【8】p303 2成膜理論該理論認(rèn)為：緩蝕劑分子能與金屬或腐蝕介質(zhì)中的離子發(fā)生反應(yīng)，在金屬表面形成了不溶或難溶的具有保護(hù)性的化合物薄膜這類緩蝕劑一大部分實(shí)際上屬于氧化劑，如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、硝酸鹽、和亞硝酸鹽，它們與金屬作用在表面生成具有保護(hù)作用的氧化膜或鈍化膜（如鉻酸鹽防止鐵在水中腐蝕是因?yàn)閷㈣F氧化成Fe2O3）。還有一小部分緩蝕劑是非氧化性的，它們與介質(zhì)或金屬相互作用生

19、成不溶或難溶于介質(zhì)的化合物且緊密的附著在金屬表面，從而起緩蝕作用。如水溶液中加氨基醇可以減少鐵的腐蝕，是由于鐵與氨基醇形成不溶于腐蝕介質(zhì)的絡(luò)合物3、電極過程控制理論該理論指出：緩蝕劑能夠抑制陽極過程或陰極過程或同時(shí)抑制這兩個(gè)過程從而使腐蝕速度減慢起到緩蝕的作用.8p300（1） 陽極型緩蝕劑作用理論 陽極型緩蝕劑有兩種不同作用直接阻止金屬表面陽極部分的金屬離子進(jìn)入溶液。這種緩蝕劑主要是無機(jī)氧化物質(zhì)，由于加了這些物質(zhì)，在金屬表面容易生成氧化物鈍化膜，使得陽極極化曲線：發(fā)生變化（左圖），未加緩蝕劑的陽極極化曲線為A，加了緩蝕劑的極化曲線為B（虛線），假定陰極極化曲線在這兩種情況下不變，均為K，可以

20、看出由于加了緩蝕劑，陽極極化曲線與陰極極化曲線的交點(diǎn)，由活性態(tài)的M點(diǎn)變?yōu)殁g態(tài)的N點(diǎn)。另一種是非氧化性的緩蝕劑如NaOH,Na2CO3,NaSiO3，Na2PO4等它們能和陽極表面溶下來的金屬離子生成難溶的化合物，沉淀在陽極表面，抑制陽極反應(yīng)。如：(2)陰極型緩蝕劑作用理論陰極型緩蝕劑也有幾種不同作用的緩蝕劑與腐蝕產(chǎn)物形成氫氧化物或碳的鹽保護(hù)膜，使其成為氧擴(kuò)散的阻礙層：能提高陰極極化作用緩蝕劑中正離子在陰極表面放電析出的金屬能提高析氫過電位，從而阻止陰極還原過程4、氣相緩蝕劑的作用機(jī)理氣相緩蝕劑的作用機(jī)理是緩蝕劑汽化到密封空間中和潮濕空氣中的濕氣一起凝附在金屬表面，然后水解成相應(yīng)的緩蝕性物質(zhì)起保

21、護(hù)作用?！?】p245三、影響緩蝕作用的因素緩蝕劑的作用效果與緩蝕劑濃度，溫度，介質(zhì)的流速，和PH值有很大關(guān)系，緩蝕效率用公式表示：K°不加緩蝕劑時(shí)腐蝕速度 【8】p298K加緩蝕劑時(shí)腐蝕速度1緩蝕劑濃度通常緩蝕劑濃度提高緩蝕效果增大，但也有些緩蝕劑有一最佳濃度值。2溫度 多數(shù)情況下，隨溫度升高緩蝕率下降，這是因?yàn)闇囟雀吒g速率快，還有些緩蝕劑則相反，溫度升高緩蝕率增大，這是因?yàn)樯邷囟扔欣诒Ｗo(hù)膜形成3介質(zhì)的流速 多數(shù)情況下，增加介質(zhì)流速使緩蝕劑效果降低，因?yàn)榱魉贂绊懳胶统赡?，在極少情況下，由于介質(zhì)流動使緩蝕劑分布均勻又不影響吸附和成膜。四、緩蝕劑應(yīng)用舉例1在石油工業(yè)上的應(yīng)用

22、石油工業(yè)中采油、采氣、輸油等，它是由原油，氣和含有H2S,CO2等的濃鹽水溶液混在一起，對設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，常用的緩蝕劑有季胺鹽和松香胺等長鏈氮化物，其中以二胺，因其廉價(jià)效果顯著。2酸洗中的應(yīng)用 帶鋼，線材的冷拉或冷軋前要清除氧化皮。通常用酸洗方法（硫酸或鹽酸），為了減少對鋼材本身的腐蝕，加入若丁，烏托品等緩蝕劑。3在冷去水中應(yīng)用 在熱交換器中的水若經(jīng)冷卻水塔冷卻后在返回循環(huán)系統(tǒng)，這種水由于與空氣充分接觸，水中含氧量很高具有強(qiáng)烈腐蝕性，水中的重碳鈣和碳酸鈣等無機(jī)鹽逐漸濃縮，再加上水中微生物作用，使腐蝕加重，常用鉻酸鹽和聚磷酸鹽作緩蝕劑4防大氣腐蝕 常用的氣相腐蝕劑為有機(jī)化合物的硝酸鹽或碳酸鹽，

23、如亞硝酸，二環(huán)己胺，碳酸環(huán)己胺（注意含胺基的氣相緩蝕劑不能用于保護(hù)有色金屬，特別是銅及其合金）應(yīng)用氣相緩蝕劑時(shí)可把它與被保護(hù)的金屬放在同一個(gè)空間里，（如用聚乙烯薄膜包起來，也可把氣相緩蝕劑溶液浸在紙上，然后用它把金屬制品包起來。）§73電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)指通過施加外加電動勢將被保護(hù)金屬的電位移向免腐蝕區(qū)或鈍化區(qū)，以降低腐蝕速度。對于在海水，土壤中的設(shè)備如海洋平臺，地下管線等必須采用電化學(xué)保護(hù)，它是一種經(jīng)濟(jì)而有效的防護(hù)措施。電化學(xué)保護(hù)按其作用原理可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。一陰極保護(hù)將被保護(hù)金屬物件施加足夠的陰極電流，使其發(fā)生陰極極化，使金屬結(jié)構(gòu)的電位向負(fù)方向移動，金屬的陽極溶解速度減

24、小，以減少或防止金屬腐蝕的方法, 叫做陰極保護(hù)?！?-240】 依據(jù)陰極電流的來源，這種方法又分為犧牲陽極保護(hù)及外加電流保護(hù)兩種?！?】 p245，陰極保護(hù)是使金屬構(gòu)件作為陰極，通過陰極極化來消除該金屬表面的電化學(xué)不均勻性，達(dá)到保護(hù)目的。陰極保護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)而有效的防護(hù)措施。使用范圍日益廣泛。一些要求在海水、土壤中使用幾十年的設(shè)備，如海洋平臺、輪船，碼頭、地下管線、電纜、貯槽等，都必須采用陰極保護(hù)，提高其抗蝕能力。 陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。一條海船在建造費(fèi)中，涂裝費(fèi)占了5，而陰極保護(hù)用的犧牲陽極材料和施工費(fèi)加起來不到1。一座海上采油平臺的建造費(fèi)超過1億元，而犧牲陽極材料和施工費(fèi)只需10020

25、0萬元。不采用保護(hù)，平臺壽命只有5年，而陰極保護(hù)下可用20年以上。地下管線的陰極保護(hù)費(fèi)只占總投資的0306，就可大大延長使用壽命。 陰極保護(hù)可以通過兩種介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，一種方法是將被保護(hù)金屬與直流電源負(fù)極相接，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，這種方法叫外加電流陰極保護(hù)法，另一種方法是在被保護(hù)設(shè)備上聯(lián)系一個(gè)電位更低的金屬作陽極，它與被保護(hù)金屬在電解質(zhì)溶液中形成宏觀電偶電池。由形成的電池電動勢來驅(qū)動保護(hù)電流，這種情況下，保護(hù)電流靠金屬溶解提供，這就是犧牲陽極的陰極保護(hù)。（一）、陰極保護(hù)的原理 把金屬置于電解質(zhì)溶液中，金屬自身的微陰極和微陽極形成短路原電池，發(fā)生共軛效應(yīng)，其腐蝕電位為c腐蝕電流為ic在腐蝕電

26、流作用下微陽極a不斷溶解導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕破壞，當(dāng)對金屬構(gòu)件進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，通入外加陰極電流，使金屬總電位由c降為1，此時(shí)總的陰極電流為ininiain其中in 為外加陰極電流，ia為陽極電流，可以看出，【8】p285圖由于施加外加陰極電流，陽極電流ia比原來腐蝕電流ic小了，金屬的腐蝕速度也相應(yīng)降低，其差值為icia，稱為保護(hù)效應(yīng)。當(dāng)外加陰極電流繼續(xù)增大，金屬體系的電位變得更負(fù)，當(dāng)金屬總電位降到微電池陽極起始電位時(shí)，陽極腐蝕電流為零，陰極腐蝕電流全部由外加陰極電流組成，此時(shí)金屬得到了完全保護(hù)，腐蝕停止了。這時(shí)的金屬電位稱為最小保護(hù)電位，達(dá)到最小保護(hù)電位時(shí)金屬所需的外加電流密度稱為最小保護(hù)電流密

27、度。也就是說要使金屬得到完全保護(hù)，必須把金屬陰極極化到其腐蝕微電池的陽極平衡電位?！?】p246（二）、陰極保護(hù)的基本參數(shù)（1）、最小保護(hù)電位既然最小保護(hù)電位為金屬極化電位達(dá)到其腐蝕微電池陽極的平衡電位，因此最小保護(hù)電位可通過熱力學(xué)來計(jì)算，但實(shí)際上是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或通過試驗(yàn)確定它的，列出了幾種金屬在海水或土壤中電解陰極保護(hù)的保護(hù)電位值。金屬或合金參比電極Cu/CuSO4Ag/AgClZn鐵與銅含氮環(huán)境-0.85v-0.80v+0.25v缺氮環(huán)境-0.95-0.90+0.13銅合金-0.5-0.65-0.45-0.6+0.6+0.41鋁合金-0.95-1.20-0.90-1.15+0.15-0.1

28、0鉛-0.60-0.55+0.50 (2)最小保護(hù)電流密度最小保護(hù)電流密度與被保護(hù)金屬的種類，腐蝕介質(zhì)的成分，溫度及流速，保護(hù)系統(tǒng)電路的總電阻，金屬表面是否有覆蓋層等因素有關(guān)其大小由幾個(gè)mA/m2到幾百個(gè)mA/m2由于影響因素很多也多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，如表為鋼鐵構(gòu)件在不同環(huán)境中所需最小保護(hù)電流密度。鋼鐵的保護(hù)電流密度環(huán)境條件保護(hù)電流密度mA/m2稀H2SO4室溫1200海水流動150淡水流動60高溫淡水氧飽和180高溫淡水脫氧40環(huán)境條件保護(hù)電流密度mA/m2中性土壤細(xì)菌繁殖400中性土壤通氣40中性土壤不通氣4混凝土含氮化物4混凝土無氮化物1（三）犧牲陽極保護(hù)法陰極保護(hù)可通過兩種方法實(shí)現(xiàn)：一是

29、犧牲陽極法，二是外加電流法。犧牲陽極法是在被保護(hù)的金屬上連接電位更負(fù)的金屬或合金，作為犧牲陽極，靠它不斷溶解所產(chǎn)生的電流對被保護(hù)的金屬進(jìn)行陰極極化，達(dá)到保護(hù)的目的。犧牲陽極法陰極保護(hù)技術(shù)，包括陽極材料的選擇和設(shè)計(jì)完整施工等1、 犧牲陽極材料 犧牲陽極材料應(yīng)滿足以下要求電位足夠負(fù)，從而提供充分電子使被保護(hù)金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化，但是電位不要太負(fù)，以免在陰極區(qū)析出氫破壞被保護(hù)金屬表面有機(jī)涂層或引起氫脆，犧牲陽極電位與保護(hù)金屬電位之差為驅(qū)動電位，一般要求驅(qū)動電位在0.25v左右。現(xiàn)場輸出電量要高陽極反腐蝕電流要高陽極極化率要小，容易活化。陽極要均勻腐蝕，腐蝕產(chǎn)物易脫落一般常用材料是：鋅和鋅合金，如Zn

30、0.6Al0.1Cd鎂合金Mg6Al3Zn鋁合金（通過合金化能破壞鋁陽極的表面膜） ( 鋁具有足夠負(fù)的電位和較高的熱力學(xué)活性，而且密度小，發(fā)生電量大，原料易得、價(jià)格低廉，是制造犧牲陽極的理想材料。但未合金化的鋁容易鈍化，具有比較正的電位。若構(gòu)成陰極保護(hù)回路，在陽極極化下電位變得更正，以至不能實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)。因此純鋁不能作為犧牲陽極材料。)但在電阻小的海水中不易用鎂合金（因?yàn)殡娢惶?fù)使鋼結(jié)構(gòu)脫漆）。2、 陽極形狀常用的有棒狀，板狀，塊狀，因棒狀陽極長度較大，主要用于地下結(jié)構(gòu)或容器內(nèi)部，板狀或塊狀陽極主要用于船舶外表面水下鋼結(jié)構(gòu)。手鐲式陽極適用于圓柱狀海底管線。3、 犧牲陽極數(shù)量 根據(jù)保護(hù)面積和所

31、需要保護(hù)電流密度計(jì)算出總的保護(hù)電流然后測出每塊陽極發(fā)出的電流，即可求得單塊陽極發(fā)出電流，用下述公式計(jì)算：式中陽極驅(qū)動電位，A陽極暴露面積，通常取表面積85，介質(zhì)電阻率4、 犧牲陽極位置為了使電流均勻分布在被保護(hù)金屬構(gòu)件上，陽極分布應(yīng)均勻，有時(shí)為了保護(hù)腐蝕較嚴(yán)重區(qū)域也可多裝些陽極。（四）外加電流保護(hù)法外加電流保護(hù)系統(tǒng)主要由幾部分組成，輔助陽極，直流電源，參比電極，外加電流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。【1】p247中間1、 輔助陽極在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中，與直流電源正極相連接的外加電極，叫做輔助陽極(圖114bAA在前面13頁)，（其作用是使外加電流從它經(jīng)過介質(zhì)達(dá)到被保護(hù)結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成完整的電回路。原則上說，

32、任何導(dǎo)體，無論是金屬還是非金屬，都可用作輔助陽極。但理想的陽極材料應(yīng)具備以下性能：【9】243：（輔助陽極材料應(yīng)具有如下性質(zhì)：） 導(dǎo)電性能良好，電耗少； 排流量大，即允許電流密度高； 具有一定的強(qiáng)度，耐磨損，抗沖擊震動； 易于加工和安裝； 易于購買到，價(jià)格低廉。輔助陽極材料 【5】p21： 1)導(dǎo)電性好，陽極介質(zhì)的界面電阻低，極化小，排流量大，即在一定的電壓下單位面積的陽極上能通過的電流大；， 2)耐腐蝕，通電時(shí)消耗量小，壽命長； 3)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨，耐機(jī)械振動； 4)容易加工，便于安裝； 5)材料易得，價(jià)格便宜。 輔助陽極材料可分可溶、微溶及不溶三類(表117)導(dǎo)電性能好，陽極與電

33、解質(zhì)之間電阻率低，排流量大（即在一定電壓下，單位陽極表面能通過最大電流），具有較低的溶解速度，有一定機(jī)械強(qiáng)度，耐磨耐腐蝕，來源方便，便宜，常用輔助陽極材料及性能如下表所示【9】p2432、 直流電源 外加電流保護(hù)系統(tǒng)需低電壓大電流，輸出可調(diào)的直流電源，使用較多的是可控硅恒電位儀。3、 參比電極 參比電極在外電流保護(hù)系統(tǒng)中用來測量被保護(hù)體的電位并向控制系統(tǒng)傳送信號以便調(diào)節(jié)保護(hù)電流大小，使結(jié)構(gòu)電位處于給的范圍內(nèi)，用的最多的是 銀/氯化銀電極，銅/硫酸銅電極，甘汞電極等。4、外加電流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文最后有陰極保護(hù)示意圖實(shí)例等外加電流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：（1） 選擇保護(hù)系數(shù) 主要是選擇合適的保護(hù)

34、電流密度和保護(hù)電位，保護(hù)電流密度大小與金屬材料種類，表面狀態(tài)及環(huán)境各件有關(guān)均有表格可查，如銅在無菌中性土壤中保護(hù)電流密度為4.316.1mA/m2，而在海水中為53.8269mA/m2，鋼結(jié)構(gòu)在海水中保護(hù)電位為-0.75-0.95v（參比電極為Ag/AgCl）（2） 輔助陽極布置 輔助陽極有兩種布置方法，一是近陽極布置即輔助陽極直接安裝在被保護(hù)金屬構(gòu)件上，另一種是遠(yuǎn)陽極布置，即陽極放在被保護(hù)構(gòu)件幾米甚至幾十米以外，遠(yuǎn)陽極布置保護(hù)范圍大，需要陽極數(shù)量少，更換陽極方便，但耗電量大，陽極消耗大，且易漏電，產(chǎn)生雜散電流腐蝕，而近陽極布置則相反，通常船舶，地下管道，水閘門常用近陽極布置，海上采油平臺采用

35、遠(yuǎn)陽極布置。5、 陰極保護(hù)應(yīng)用范圍 陰極保護(hù)用于船舶，近海石油工業(yè)設(shè)施，地下管道，電纜，海上采油平臺，石油化工機(jī)械等。在采用陰極保護(hù)時(shí)應(yīng)注意以下內(nèi)容腐蝕介質(zhì)必須是導(dǎo)電的。如氣體介質(zhì)則不能采用此法。金屬材料在所處介質(zhì)中易極化，從而避免耗電量過大。由于陰極附近PH值增加，（因?yàn)镠2析出）對不耐堿性腐蝕的金屬如釷不易采用陰極保護(hù)如果金屬原來處于鈍態(tài)，若外加陰極極化后可能使其活化采用陰極保護(hù)反而會加速腐蝕，當(dāng)然也不易采用陰極保護(hù)。舉例：【22】131： 鄭州市燃?xì)庀到y(tǒng)防腐蝕工作的成功案例 鄭州市燃?xì)庀到y(tǒng)防腐蝕工作中，最成功的案例是鄭州市天然氣長輸管線的防腐。鄭州市天然氣的長輸管線起點(diǎn)在開封，終點(diǎn)為鄭州

36、，長度75km，材質(zhì)為普通碳鋼，壓力等級為032(最低)16MPa(最高)，規(guī)格為p377X 7的螺旋焊縫鋼管，外防腐層為加強(qiáng)級石油瀝青玻璃絲布。為了加強(qiáng)其防腐效果，在設(shè)計(jì)時(shí)就同步考慮了陰極保護(hù)加防腐涂層雙重保護(hù)方案，并在長輸管線施工的同時(shí)，建設(shè)了開封、中牟、鄭州外加電流陰極保護(hù)站(淺埋陽極)對長輸管線進(jìn)行陰極保護(hù)。每個(gè)站采用一臺洛陽725所產(chǎn)的恒電位儀。長輸管線的年陰極保護(hù)電費(fèi)在300元左右，每年用于長輸管線的綜合維護(hù)費(fèi)用為5萬元。長輸管線自投產(chǎn)以來，由于采用了外防腐層加陰極保護(hù)的綜合防腐措施，效果很好，其外壁完好如初。盡管16年來長輸管線的外防腐層曾多次遭到人為破壞，但由于有陰極保護(hù)措施，

37、沒有發(fā)現(xiàn)任何因外防腐層破損而造成的腐蝕穿孔現(xiàn)象，保證了長輸管線的長期安全運(yùn)行。長輸管線的設(shè)計(jì)使用壽命是16年，現(xiàn)在已經(jīng)使用16年整了，按現(xiàn)在情況看，至少還可以再使用16年。長輸管線陰極保護(hù)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用總計(jì)為1138萬元，以這么低的投資，再加上16年的運(yùn)行電費(fèi)及維護(hù)費(fèi)不足200萬元。當(dāng)年長輸管線的建設(shè)費(fèi)用為3000余萬元。通過采取可靠的防腐蝕措施，延長了長輸管線的使用壽命，等于為鄭州燃?xì)夤煞萦邢薰竟?jié)省了2800萬元的新。長輸管線建設(shè)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的二陽極保護(hù)（適用于在介質(zhì)中易于陽極鈍化的金屬） 將被保護(hù)的金屬設(shè)備與外加直流電源的正極相接，在腐蝕介質(zhì)中使其陽極極化至一定電位，在該電位下

38、，金屬建立鈍態(tài)并維持鈍態(tài)，從而使設(shè)備得到保護(hù)的方法稱為陽極保護(hù)法，其裝置如下圖所示，【8?】p294圖，【8?】p295圖, 【5】-61?（一）陽極保護(hù)的幾個(gè)參數(shù)1、 致鈍電流密度ip 【8?】p294 金屬在介質(zhì)中建立鈍態(tài)的臨界電流密度，即致鈍電流密度ip越小越好，這樣可以減小致鈍過程中金屬設(shè)備的陽極溶解，降低整流器容量減小設(shè)備投資。影響致鈍電流密度的因素有金屬材料及腐蝕介質(zhì)（溫度，濃度，阻值）和鈍化所需時(shí)間有關(guān)，對于一定的電量，時(shí)間越長所需電流就越小，因此延長建立鈍化時(shí)間可以減小致鈍電流密度，但是，當(dāng)電流密度小于某一極限值，即使無限延長通電時(shí)間也無法建立鈍態(tài)。實(shí)際進(jìn)行陽極保護(hù)時(shí)，常采用逐

39、步建立鈍化才能降低致鈍電流密度即先將設(shè)備接上電源，然后慢慢地將腐蝕介質(zhì)倒入設(shè)備因?yàn)橐阎骡g部分消耗電量少，電量主要消耗于新溶解金屬部分，這樣可以大大降低致鈍電流密度。2、維鈍電流密度ipp 維鈍電流密度代表金屬在鈍態(tài)下的腐蝕速度，維態(tài)電流密度越小，設(shè)備腐蝕速度越低。3、鈍化電位范圍 這個(gè)范圍越寬越好，因?yàn)樗梢栽试S電位在較大的數(shù)值范圍內(nèi)波動而不致于有進(jìn)入活化區(qū)或鈍化區(qū)的危險(xiǎn)，從而加速通電情況下腐蝕，這個(gè)范圍一般不小于50mv表為部分金屬材料在某些介質(zhì)中進(jìn)行陽極保護(hù)的三個(gè)參數(shù)。金屬材料在介質(zhì)中陽極保護(hù)的參數(shù)：介質(zhì)材料溫度致鈍電流密度A/m2維鈍電流密度A/m2鈍化區(qū)電位范圍mv100H2SO4碳鋼

40、27620.31+100以上96100H2SO4碳鋼936.20.46+600以上96100H2SO4碳鋼2709303.1+800以上96H2SO4碳鋼491.550.77+800以上67H2SO4不銹鋼2460.001+30+80067H2SO4不銹鋼66420.003+30+80075H3PO4碳鋼2723223+600+140085%H3PO4不銹鋼13546.53.1+200+70020%HNO3碳鋼20100000.07+900+130050%HNO3碳鋼3015000.03+900+120080%HNH3不銹鋼240.010.0170%硫酸不銹鋼沸騰100.10.2+100+50

41、020NaOH不銹鋼24470.1+50+4004、 實(shí)施陽極保護(hù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： Cl-濃度高的介質(zhì)中不能采用陽極保護(hù)，因Cl-離子能局部破壞鈍化膜造成腐蝕在酸性介質(zhì)中或金屬對氫脆敏感的情況下易采用陰極保護(hù)【9】p244：陽極保護(hù)就是使金屬的電位處于穩(wěn)定鈍化區(qū)的防腐蝕方法，使金屬改變電位而保持鈍態(tài)的方法有如下三種。 (1)用外電源進(jìn)行陽極極化將被保護(hù)的金屬作為陽極，當(dāng)陽極電流密度達(dá)到致鈍電流密度(圖212中Imax)時(shí)，金屬發(fā)生鈍化，然后用較小的電流密度(圖212中Ip，)，使金屬的電位維持在鈍化的范圍內(nèi)。 (2)往溶液中添加氧化劑如吹人空氣、添加三價(jià)鐵鹽、硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽等，使溶

42、液的氧化還原電位升高，促進(jìn)鈍化。但是，這種方法要求氧化劑達(dá)到一定濃度，否則反而會加速腐蝕。 (3)合金的陰極改性處理在合金中添加少量的貴金屬元素Pd、Pt等，由于它們起著強(qiáng)陰極的作用，加速陰極反應(yīng)，使合金電位正移到鈍化區(qū)內(nèi)，從而得到保護(hù)。在溶液中添加Pt4+、Pd2+、Ag+、Cu2+等，由于這些金屬離子在合金表面上的還原，也有類似的作用。 參照圖212，陽極保護(hù)有如下三種參數(shù)： (1)致鈍電流密度是金屬在給定環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生鈍化所需的最小電流密度(圖2-12中Imax)； (2)維鈍電流密度是金屬在給定環(huán)境介質(zhì)中維持鈍化所需的電流密度(圖2-12中Ip)； (3)穩(wěn)定鈍化區(qū)的電位范圍這是鈍化過

43、渡區(qū)與過鈍化區(qū)之間的電位范圍，即圖2-12中EtrEF，超出這個(gè)范圍，則金屬快速溶解。 很明顯：Imax小，則易于致鈍；Ip小，則易于維鈍；EtrEp50mV，則便于控制。 表11-8示例地列出幾種金屬價(jià)質(zhì)系統(tǒng)的陽極保護(hù)參數(shù)。（二）陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較 以下用比較的方法討論陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的特點(diǎn)以便根據(jù)情況選擇陽極保護(hù)（表）陽極保護(hù)較晚，目前主要應(yīng)用于硫酸儲槽，鐵路槽車，碳化塔冷卻水箱。項(xiàng)目陰極保護(hù)陽極保護(hù)1適用的金屬一切金屬只適用用于鈍化金屬2適用的腐蝕介質(zhì)弱到中等腐蝕介質(zhì)各種腐蝕性3電能消耗較多較少4電流分解能力容易均勻比較容易5保護(hù)系數(shù)測定經(jīng)驗(yàn)（不可靠）或?qū)嵉販y量（麻煩）實(shí)驗(yàn)室測量

44、（精確）6投資較少高【5】p55：陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較：陰極保護(hù)與陽極保護(hù)都屬于電化學(xué)保護(hù)，適用于電解質(zhì)中連續(xù)液相部分的保護(hù)，但又各具特點(diǎn)。 (1)原則上說，電解質(zhì)中的一切金屬都可以實(shí)行陰極保護(hù)(有負(fù)保護(hù)效應(yīng)者除外)。而陽極保護(hù)只適用于能實(shí)現(xiàn)陽極鈍化的體系，應(yīng)用范圍較窄。 (2)陰極保護(hù)時(shí)，被保護(hù)金屬不會發(fā)生電解腐蝕。如電位控制合適，可完全抑制腐蝕。其保護(hù)電流與腐蝕速度間無簡單的對應(yīng)關(guān)系。陽極保護(hù)初始需用大電流建立鈍態(tài)，致鈍后以維鈍電流密度(大體相當(dāng)于腐蝕速度)繼續(xù)電解腐蝕。 (3)陰極保護(hù)時(shí)，電位偏離保護(hù)電位通常只是保護(hù)效率降低，但不會加速腐蝕。而陽極保護(hù)時(shí)，若電位偏離鈍化區(qū)，則會加速腐

45、蝕。 (4)陰極保護(hù)一般用于較弱或中等腐蝕性的環(huán)境中的金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)。在腐蝕性強(qiáng)或強(qiáng)氧化性的介質(zhì)中由于消耗保護(hù)電流太大，而很少采用陰極保護(hù)。但在強(qiáng)氧化介質(zhì)中卻有利于金屬鈍化，可有效地實(shí)施陽極保護(hù)。 (5)陰極保護(hù)時(shí)，電位過負(fù)有氫脆的危險(xiǎn)，而陽極保護(hù)的設(shè)備不存在氫脆的危險(xiǎn)。 (6·)陰極保護(hù)時(shí)，選擇耐蝕輔助陽極材料不容易。而陽極保護(hù)中的輔助陰極，本身會受到一定程度的保護(hù)。 一般說來，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中可優(yōu)先考慮采用陽極保護(hù)。在既可采用陽極保護(hù)，又可采用陰極保護(hù)，且二者的保護(hù)效果相差不多時(shí)，則應(yīng)優(yōu)先考慮陰極保護(hù)。如果存在氫脆問題，則應(yīng)采用陽極保護(hù)。§74采用覆蓋層在金屬表面形成保

46、護(hù)性覆蓋層，可以避免金屬與腐蝕介質(zhì)直接接觸，是阻礙金屬腐蝕廣泛采用的方法一、 金屬性覆蓋層：【1】250，講課可用在此文件最后 電鍍【1】250，講課可用非金屬冷層：【1】250，講課可用1涂料保護(hù)層瀝青保護(hù)層，也在表面材料講述此外還經(jīng)常采用以下材料：玻璃鋼襯里，硬板襯里，塑料及其襯里，橡膠襯里（1） 玻璃鋼襯里 玻璃鋼襯里就是在金屬設(shè)備的那表面用手工貼襯玻璃纖維織物并涂刷膠液形成玻璃鋼防腐層。所用原料是玻璃布及合成樹脂有環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，呋喃樹脂，不飽和聚酯樹脂等，此外還有固化劑，增韌劑，稀釋劑等。（2）硬板襯里 所謂硬板襯里就是在金屬設(shè)備的內(nèi)壁用膠泥襯砌耐腐蝕硬板等塊狀材料將腐蝕介質(zhì)與基

47、體設(shè)備隔離從而起到防腐作用。耐腐蝕硬板有天然木材，瓷磚與瓷板，鑄石磚板和不透性石墨。鑄石它是以輝綠巖或玄武巖為主要原料，自配？閃石，白云石，螢石等附加原料京熔煉，澆鑄成型，退火，結(jié)晶而形成。所用的膠泥可以是水玻璃，填料和固化劑氟硅酸鈉組成，也可以是合成樹脂膠泥，硬板襯里主要用于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，高溫，高壓，腐蝕條件下的設(shè)備防腐。（3）塑料及其襯里：在防腐是領(lǐng)域，塑料是一種耐腐蝕性能優(yōu)越的材料。常用的耐腐蝕塑料聚乙烯，聚丙烯，聚氟乙烯，聚氯乙稀，其中以聚氯乙烯最為廣泛（PVC）。硬聚氯乙稀可制作管、板、焊條等產(chǎn)品，軟聚四氯乙烯可以作襯里，軟聚四氯乙烯可以用膠粘劑固定在鋼殼內(nèi)部也可以用螺栓固定，內(nèi)襯鋼

48、箍等方法固定之。（4）橡膠襯里橡膠襯里具有良好的物理機(jī)械性能，耐蝕性和耐磨性，作為金屬設(shè)備襯里與基體粘者力強(qiáng)，易施工搶修，因而在石油，化工，制藥，有色冶金，食品等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，橡膠用的膠板，按橡膠含硫量不同可將橡膠分為硬橡膠（含硫量大于40）半硬橡膠（含硫量1040）軟橡膠（含硫量14），此外還有粘結(jié)橡膠用的膠漿片（含硫量3839）1、 橡膠襯里的選用原則 軟橡膠板彈性好，抗變形能力大，適用于溫度變化大，有沖擊振動的場合，在65以下可耐任何濃度的NaOH，氨水，和中性鹽溶液以及5硫酸；半硬橡膠具有良好的耐寒性，抗沖擊性和耐腐蝕性；在65以下可以耐任何濃度鹽酸，NaOH，氨水，及50硫酸

49、；硬膠板化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱性好，抗老化及抗氣體滲透能力好與金屬基體粘結(jié)力強(qiáng)，耐65以下任何濃度鹽酸，NaOH，氨水，和中性鹽溶液以及50硫酸，40以下的氫氟酸和10以下次氯酸鈉2、 橡膠襯里工藝（如下圖所示）§75腐蝕設(shè)計(jì)腐蝕和腐蝕的控制是該貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，適用等環(huán)節(jié)有許多腐蝕是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝不合格，選材不當(dāng)，保護(hù)方法選擇不正確造成的，如果在設(shè)計(jì)階段，就能考慮到腐蝕與防腐蝕并采用適當(dāng)?shù)拇胧?，無疑將會延長設(shè)備使用時(shí)間。一防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 腐蝕余量 從手冊中查出腐蝕速度，腐蝕量/年，根據(jù)設(shè)備的使用年限算出腐蝕余量，且實(shí)際使用時(shí)應(yīng)比計(jì)算值高一倍，因?yàn)榭紤]到不均勻腐蝕，使局部地區(qū)

50、腐蝕更深。2、 避免存在水分或其他腐蝕介質(zhì)， 為此結(jié)構(gòu)要盡量簡單，避免凹槽，盲孔，縫隙等。3、 盡可能采用焊接結(jié)構(gòu)，不用鉚接，若用焊接盡可能用對焊，避免產(chǎn)生縫隙腐蝕。4、 避免容器直接坐在多孔性基礎(chǔ)上，以減少縫隙腐蝕5、 表面設(shè)計(jì)要合理腐蝕都是從表面開始的，為了減少腐蝕，表面應(yīng)簡單致密光滑。6、 為了減少電腐蝕可采取當(dāng)兩種可能產(chǎn)生電偶腐蝕材料聯(lián)接時(shí)，在兩者加絕緣墊片。當(dāng)兩種產(chǎn)生電偶腐蝕材料連接時(shí)，將連接處密封起來防止電解液從縫隙進(jìn)入同一構(gòu)件應(yīng)盡量選用同一種金屬或盡量選用電解序中位置相近的材料7、減緩結(jié)構(gòu)應(yīng)力，從而避免應(yīng)力開裂和腐蝕疲勞。如應(yīng)盡力減少應(yīng)力集中，避免界面突然變化，使受熱的構(gòu)件均勻受

51、熱。【5】215221：【5】p215:85 防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來避免或減輕腐蝕，是一種最為節(jié)省、經(jīng)濟(jì)，也是最為有效的防腐蝕措施。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分注重防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是通過適當(dāng)?shù)馗淖冊O(shè)備、裝置及部件的形狀、布局，調(diào)整其相對位置或空間位置，來達(dá)到控制腐蝕的目的。在滿足設(shè)備、裝置的功能和工藝要求的條件卞，可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要考慮下述問題： (1)結(jié)構(gòu)形狀盡可能簡單、合理 形狀簡單的結(jié)構(gòu)易于采取防腐蝕措施。形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，往往存在死角、縫隙、接頭，在這些部位易造成腐蝕介質(zhì)積存、排放不盡、濃縮等現(xiàn)象，從而引起腐蝕。 在無法簡化結(jié)構(gòu)的情況下，

52、可考慮將腐蝕嚴(yán)重的部位與其它部位分離的方法，并且使其便于拆卸，以利于維修或更換。如圖82所示的聚乙烯醇生產(chǎn)中的粉末分離器。 (2)防止殘存水分或腐蝕介質(zhì)的腐蝕 對于水溶液腐蝕來講，沒有水分或腐蝕性電解質(zhì)是不會發(fā)生腐蝕的。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能地采取各種構(gòu)型、排液孔等方式，來避免在構(gòu)件中殘存液體，如圖83和圖84所示。圖8-4 防止水分和塵粒積聚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 (a)不好，可能積聚水分和塵粒；(b)、(c)、(d)、(e)把可能積聚水分的結(jié)構(gòu)置于介質(zhì)作用之外； (f)采用排水孔，(g)加入緩蝕劑；(h)保證清掃，(i)裝自動清水結(jié)構(gòu)；(j)可積水處用填料填充 (3)防止電偶腐蝕 由于裝置、設(shè)

53、備往往采用多種材料構(gòu)成，因此，應(yīng)慎重考慮異種金屬材料相接觸時(shí)可能引起的電偶腐蝕。判別電偶腐蝕的傾向，是依據(jù)異種金屬材料在電解質(zhì)中的電位差。一般的專業(yè)書中只列出了常用材料在海水中的電偶序。對于實(shí)際體系，應(yīng)對所選用材料在介質(zhì)中的電位進(jìn)行實(shí)際測量，以判斷電偶腐蝕發(fā)生的可能性。 防止電偶腐蝕的原則：1) 異種金屬材料避免直接接觸 在無法避免，又不允許采用絕緣措施的情況下，應(yīng)盡可能地選擇其電位相近的材料進(jìn)行匹配。 2)在相接觸的金屬材料間插入絕緣材料如圖85、圖86所示。2) 采用加入第三種金屬材料，降低異種金屬材料的電位差。如圖87所示。 4)改變異種金屬材料的陰陽極面積比 在不可避免異種金屬材料直接

54、接觸時(shí)，應(yīng)盡可能形成大陽極小陰極的狀況，以盡可能減緩陽極金屬材料的腐蝕速度。 5)涂料隔離保護(hù) 在使用時(shí)應(yīng)注意，涂料應(yīng)涂在電位相對更正的金屬部分上。如僅在電位相對較負(fù)的金屬一側(cè)涂以涂料，則將由于保護(hù)層有小孔而形成嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕，使有涂料部分的金屬反而穿孔泄漏。例如有一座廠房結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者采用了鋁屋面和鋼屋架，由于廠房內(nèi)經(jīng)常被水汽彌漫，為了防止鋁屋面腐蝕，用涂料防護(hù)，原來設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)使用幾十年的鋁屋面在半年內(nèi)就發(fā)生局部腐蝕穿孔。分析其原因就是由于把涂料涂在賤金屬一側(cè)，而涂層有微孔，微孔下的鋁就成為小陽極，鋼屋架為大陰極，所以鋁板發(fā)生嚴(yán)重的點(diǎn)蝕穿孔。其實(shí)只要在鋁屋面與鋼屋架之間用塑料絕緣，腐蝕就可防止。 6)注意一切可能引起電偶腐蝕的因素，如表82所列的情況。 (4)防止縫隙腐蝕 設(shè)備、裝置中存在的大量鉚接、銷釘連接、螺栓連接、法蘭連接往往造成不可避免的縫隙，從而引起縫隙腐蝕。在設(shè)計(jì)上，可考慮采取必要的措施，防止縫隙腐蝕，如圖88、圖89所示。 在諸如法蘭連接或?yàn)榱朔乐闺娕几g而采用墊圈墊片時(shí)，要注意防止發(fā)生縫隙腐蝕。 (5)防止應(yīng)力腐蝕 1)控制工作應(yīng)力和消除殘余應(yīng)力 條件應(yīng)力的來源有工作應(yīng)力、裝配應(yīng)力、熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力。在交變或脈動和應(yīng)力集中聯(lián)合作用下，還會導(dǎo)致腐蝕疲勞，因此應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理或用某些方法降低殘