金屬腐蝕的防護(hù)與控制方法

1、金屬腐蝕的防護(hù)與控制方法金屬腐蝕的防護(hù)與控制方法金屬腐蝕的防護(hù)與控制方法正確選用金屬材料與合理設(shè)計金屬的結(jié)構(gòu)正確選用金屬材料與合理設(shè)計金屬的結(jié)構(gòu)電化學(xué)保護(hù)：電化學(xué)保護(hù)：陰極保護(hù)和陽極保護(hù)陰極保護(hù)和陽極保護(hù)涂層保護(hù)：涂層保護(hù)：金屬涂層、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、非金屬涂層金屬涂層、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、非金屬涂層等等改變環(huán)境使其腐蝕性減弱：改變環(huán)境使其腐蝕性減弱：如添加緩蝕劑或去除如添加緩蝕劑或去除對腐蝕有害的成分等對腐蝕有害的成分等 正確選材與合理結(jié)構(gòu)設(shè)計正確選材與合理結(jié)構(gòu)設(shè)計正確選用金屬材料正確選用金屬材料 選擇耐蝕性滿足實(shí)際服役環(huán)境的材料選擇耐蝕性滿足實(shí)際服役環(huán)境的材料 除了耐蝕性要滿足工程所需，材料的物理除了耐

2、蝕性要滿足工程所需，材料的物理性能、機(jī)械性能和加工性能也要滿足服役性能、機(jī)械性能和加工性能也要滿足服役條件的要求，條件的要求， 考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性 在保證其它性能相近的情況下，盡量選擇在保證其它性能相近的情況下，盡量選擇對環(huán)境污染小且便于回收的材料對環(huán)境污染小且便于回收的材料正確選材與合理結(jié)構(gòu)設(shè)計正確選材與合理結(jié)構(gòu)設(shè)計合理設(shè)計金屬結(jié)構(gòu)合理設(shè)計金屬結(jié)構(gòu) 設(shè)計時要考慮腐蝕裕量設(shè)計時要考慮腐蝕裕量 合理設(shè)計構(gòu)件之間的連接方式合理設(shè)計構(gòu)件之間的連接方式 避免電偶腐蝕避免電偶腐蝕 避免構(gòu)件局部應(yīng)力集中避免構(gòu)件局部應(yīng)力集中緩蝕劑保護(hù)緩蝕劑保護(hù) 緩蝕劑是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介

3、質(zhì)）中緩蝕劑是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混時，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。合物。 緩蝕劑正確使用具有如下特點(diǎn)：緩蝕劑正確使用具有如下特點(diǎn)： 基本上不改變腐蝕環(huán)境，選配合宜的緩蝕劑，很少的用量基本上不改變腐蝕環(huán)境，選配合宜的緩蝕劑，很少的用量就可以獲得良好的效果。就可以獲得良好的效果。 緩蝕劑的使用無需特殊的附加設(shè)備?；旧喜辉黾釉O(shè)備投緩蝕劑的使用無需特殊的附加設(shè)備?；旧喜辉黾釉O(shè)備投資，使用簡便、見效快。資，使用簡便、見效快。 不改變金屬制品或設(shè)備構(gòu)建的材料性質(zhì)和表面狀態(tài)。由于不改變金屬制品或設(shè)備構(gòu)建的材料

4、性質(zhì)和表面狀態(tài)。由于用量少，可使環(huán)境介質(zhì)的性狀也基本不變。用量少，可使環(huán)境介質(zhì)的性狀也基本不變。 緩蝕劑的保護(hù)效果與使用的金屬材料、適用的環(huán)境介質(zhì)種緩蝕劑的保護(hù)效果與使用的金屬材料、適用的環(huán)境介質(zhì)種類及工況條件（溫度、流速等）密切有關(guān)，在應(yīng)用中有嚴(yán)類及工況條件（溫度、流速等）密切有關(guān)，在應(yīng)用中有嚴(yán)格的選擇性。格的選擇性。 同一配方有時可以同時防止多種金屬在不同環(huán)境中的腐蝕同一配方有時可以同時防止多種金屬在不同環(huán)境中的腐蝕。緩蝕劑的分類與作用機(jī)理緩蝕劑的分類與作用機(jī)理 分類分類（1）按緩蝕劑的化學(xué)組成分類：無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕）按緩蝕劑的化學(xué)組成分類：無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕（2）按緩蝕劑對電極過程

5、的影響：）按緩蝕劑對電極過程的影響： 陽極型緩蝕劑：抑制陽極陽極型緩蝕劑：抑制陽極 過程，增大陽極極化，使腐蝕過程，增大陽極極化，使腐蝕電位正移，從而使腐蝕電流下降。電位正移，從而使腐蝕電流下降。 陰極型緩蝕劑：抑制陰極陰極型緩蝕劑：抑制陰極 過程，增大陰極極化，使腐蝕過程，增大陰極極化，使腐蝕電位負(fù)移，從而使腐蝕電流下降。電位負(fù)移，從而使腐蝕電流下降。 混合型緩蝕劑：對陽極過程和陰極過程同時具有抑制作用混合型緩蝕劑：對陽極過程和陰極過程同時具有抑制作用，腐蝕電位的變化不大，但可以使腐蝕電流顯著下降。，腐蝕電位的變化不大，但可以使腐蝕電流顯著下降。緩蝕劑的分類與作用機(jī)理緩蝕劑的分類與作用機(jī)理

6、分類分類（3）按形成的保護(hù)膜特性分類：）按形成的保護(hù)膜特性分類： 氧化（膜）型緩蝕劑：使金屬表面生成致密而附著力好的氧化（膜）型緩蝕劑：使金屬表面生成致密而附著力好的氧化物膜，從而抑制金屬的腐蝕，又稱鈍化型緩蝕劑，鈍氧化物膜，從而抑制金屬的腐蝕，又稱鈍化型緩蝕劑，鈍化劑：鋼在中性介質(zhì)中常用的緩蝕劑化劑：鋼在中性介質(zhì)中常用的緩蝕劑NaCrO4、NaNO3 、 NaMoO4 沉淀（膜）型緩蝕劑：本身無氧化性，但它們能與金屬的沉淀（膜）型緩蝕劑：本身無氧化性，但它們能與金屬的腐蝕產(chǎn)物（如腐蝕產(chǎn)物（如Fe2+、Fe3+或與其共軛陰極反應(yīng)的產(chǎn)物（一或與其共軛陰極反應(yīng)的產(chǎn)物（一般是般是OH）生成沉淀，能夠

7、有效地覆蓋在金屬氧化膜的破）生成沉淀，能夠有效地覆蓋在金屬氧化膜的破損處，起到緩蝕作用。如中性水溶液中常用的緩蝕劑硅酸損處，起到緩蝕作用。如中性水溶液中常用的緩蝕劑硅酸鈉（水解產(chǎn)生鈉（水解產(chǎn)生SiO2凝膠物）、鋅鹽（與凝膠物）、鋅鹽（與OH反應(yīng)生成反應(yīng)生成Zn(OH)2沉淀膜）、磷酸鹽類（與沉淀膜）、磷酸鹽類（與Fe2+反應(yīng)形成反應(yīng)形成FePO4膜）膜）以及苯甲酸鹽（生成不溶性的羥基苯甲酸鐵鹽）以及苯甲酸鹽（生成不溶性的羥基苯甲酸鐵鹽）緩蝕劑的分類與作用機(jī)理緩蝕劑的分類與作用機(jī)理 分類分類（3）按形成的保護(hù)膜特性分類：）按形成的保護(hù)膜特性分類： 吸附型緩蝕劑：吸附在金屬吸附型緩蝕劑：吸附在金屬

8、/介質(zhì)上，形成致密的吸附層介質(zhì)上，形成致密的吸附層，阻擋水分和侵蝕性物質(zhì)接近金屬，抑制金屬腐蝕過程，阻擋水分和侵蝕性物質(zhì)接近金屬，抑制金屬腐蝕過程，起到緩蝕作用。這類緩蝕劑大多含有起到緩蝕作用。這類緩蝕劑大多含有O、N、S、P的極性的極性基團(tuán)或不飽和鍵的有機(jī)化合物。如鋼在酸中常用的緩蝕劑基團(tuán)或不飽和鍵的有機(jī)化合物。如鋼在酸中常用的緩蝕劑硫脲、喹啉、炔醇等類的衍生物，鋼在中性介質(zhì)中常用的硫脲、喹啉、炔醇等類的衍生物，鋼在中性介質(zhì)中常用的緩蝕劑笨駢三氮唑及其衍生物。緩蝕劑笨駢三氮唑及其衍生物。（4）按物理性質(zhì)分類：）按物理性質(zhì)分類： 水溶性緩蝕劑水溶性緩蝕劑 油溶性緩蝕劑油溶性緩蝕劑 氣相緩蝕劑氣

9、相緩蝕劑緩蝕劑的分類與作用機(jī)理緩蝕劑的分類與作用機(jī)理 分類分類（5）按用途分類：）按用途分類： 冷卻水緩蝕劑、鍋爐緩蝕劑、酸性緩蝕劑、油氣井緩蝕冷卻水緩蝕劑、鍋爐緩蝕劑、酸性緩蝕劑、油氣井緩蝕劑、石油化工緩蝕劑、工序間防銹緩蝕劑等。劑、石油化工緩蝕劑、工序間防銹緩蝕劑等。緩蝕劑的作用機(jī)理緩蝕劑的作用機(jī)理 無機(jī)緩蝕劑的作用機(jī)理無機(jī)緩蝕劑的作用機(jī)理 根據(jù)緩蝕劑阻滯腐蝕過程的特點(diǎn)，無機(jī)緩蝕劑可根據(jù)緩蝕劑阻滯腐蝕過程的特點(diǎn)，無機(jī)緩蝕劑可分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑。劑。 陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑 陽極型緩蝕劑進(jìn)一步分為陽極抑制型緩蝕劑（鈍陽極型

10、緩蝕劑進(jìn)一步分為陽極抑制型緩蝕劑（鈍化劑）和陰極去極化型緩蝕劑。化劑）和陰極去極化型緩蝕劑。 陰極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑 混合型緩蝕劑混合型緩蝕劑緩蝕劑的作用機(jī)理緩蝕劑的作用機(jī)理 有機(jī)緩蝕劑的作用機(jī)理有機(jī)緩蝕劑的作用機(jī)理 主要通過在金屬表面形成吸附膜來阻止腐蝕。緩蝕作用機(jī)主要通過在金屬表面形成吸附膜來阻止腐蝕。緩蝕作用機(jī)理主要取決于有機(jī)緩蝕劑中極性基團(tuán)在金屬表面的吸附。理主要取決于有機(jī)緩蝕劑中極性基團(tuán)在金屬表面的吸附。有機(jī)緩蝕劑的極性基部分大多以電負(fù)性較大的有機(jī)緩蝕劑的極性基部分大多以電負(fù)性較大的N、O、S、P原子為中心原子，吸附于金屬表面，改變雙電層結(jié)構(gòu)，原子為中心原子，吸附于金屬表面，改變雙

11、電層結(jié)構(gòu)，以提高金屬離子化過程的活化能。而由以提高金屬離子化過程的活化能。而由C、H原子組成的非原子組成的非極性基團(tuán)則遠(yuǎn)離金屬表面作定向排列形成一層疏水層，阻極性基團(tuán)則遠(yuǎn)離金屬表面作定向排列形成一層疏水層，阻礙腐蝕介質(zhì)向界面的擴(kuò)散。礙腐蝕介質(zhì)向界面的擴(kuò)散。 有機(jī)緩蝕劑的極性基團(tuán)的吸附可分為物理吸附和化有機(jī)緩蝕劑的極性基團(tuán)的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。學(xué)吸附。緩蝕劑緩蝕劑 的選用原則的選用原則 緩蝕劑的濃度及協(xié)同作用緩蝕劑的濃度及協(xié)同作用 金屬材料金屬材料 介質(zhì)條件介質(zhì)條件 環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 陰極保護(hù)陰極保護(hù) 金屬在外加陰極電流的作用下，發(fā)生陰極極化使金屬的陽金屬在外加陰極

12、電流的作用下，發(fā)生陰極極化使金屬的陽極溶解速度降低，甚至極化到非腐蝕區(qū)使金屬完全不腐蝕極溶解速度降低，甚至極化到非腐蝕區(qū)使金屬完全不腐蝕，這種方法稱為陰極保護(hù)。，這種方法稱為陰極保護(hù)。 陰極保護(hù)參數(shù)陰極保護(hù)參數(shù)保護(hù)電位：指通過陰極極化使金屬結(jié)構(gòu)達(dá)到完全保護(hù)（最小保護(hù)電位：指通過陰極極化使金屬結(jié)構(gòu)達(dá)到完全保護(hù)（最小保護(hù)電位）或有效保護(hù)所需達(dá)到的電位值（合理保護(hù)電位保護(hù)電位）或有效保護(hù)所需達(dá)到的電位值（合理保護(hù)電位）保護(hù)電流密度：使被保護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最小保護(hù)電位所需的陰極保護(hù)電流密度：使被保護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最小保護(hù)電位所需的陰極電流密度稱為最小保護(hù)電流密度。電流密度稱為最小保護(hù)電流密度。陰極保護(hù)陰極保護(hù) 陰

13、極保護(hù)的兩種方法陰極保護(hù)的兩種方法犧牲陽極保護(hù)犧牲陽極保護(hù)外加電流陰極保護(hù)外加電流陰極保護(hù)陽極保護(hù)陽極保護(hù) 原理原理 對于具有鈍化行為的金屬設(shè)備和溶液體系，當(dāng)用外電對于具有鈍化行為的金屬設(shè)備和溶液體系，當(dāng)用外電源對它進(jìn)行陽極極化，使其電位進(jìn)入鈍化區(qū)，維持鈍態(tài)使源對它進(jìn)行陽極極化，使其電位進(jìn)入鈍化區(qū)，維持鈍態(tài)使腐蝕速度變得極其甚微，則得到陽極保護(hù)。腐蝕速度變得極其甚微，則得到陽極保護(hù)。 陽極保護(hù)系統(tǒng)陽極保護(hù)系統(tǒng)恒電位儀（直流電源）、輔助陰極以及測量和恒電位儀（直流電源）、輔助陰極以及測量和 保護(hù)電位的參保護(hù)電位的參比電極組成。比電極組成。 陽極保護(hù)參數(shù)陽極保護(hù)參數(shù)致鈍電流密度、鈍化區(qū)電位范圍、維鈍電流密度致鈍電流密度、鈍化區(qū)電位范圍、維鈍電流密度金屬涂鍍層保護(hù)金屬涂鍍層保護(hù) 金屬鍍層保護(hù)金屬鍍層保護(hù)金屬鍍層保護(hù)原理金屬鍍層保護(hù)原理 陽極性鍍層和陰極性鍍層陽極性鍍層和陰極性鍍層金屬涂鍍層技術(shù)金屬涂鍍層技術(shù) 熱浸度、滲鍍、電鍍、刷鍍、化學(xué)鍍、包鍍、熱浸度、滲鍍、電鍍、刷鍍、化學(xué)鍍、包鍍、機(jī)械鍍、熱噴涂（火焰、等離子、電弧）、真空機(jī)械鍍、熱噴涂（火焰、等離子、電弧）、真空鍍、高能束表面改性等。鍍、高能束表面改性等。金屬涂鍍層保護(hù)金屬涂鍍層保護(hù) 非金屬涂層非金屬涂層無機(jī)涂層無機(jī)涂層 金屬的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、搪瓷涂層、硅酸鹽水泥涂金屬的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、搪瓷涂層、硅酸鹽水泥涂層、陶瓷涂層層、陶瓷涂