第1篇腐蝕與防腐

濕法冶金設(shè)備第1篇腐蝕與防腐材料的損壞或失效種類：最重要、最常見、基本的損壞種類：腐蝕、磨損和斷裂，決定了材料的壽命；材料在服役損壞過程中，腐蝕與磨損、腐蝕與斷裂往往協(xié)同進行，有時三種失效形式同時發(fā)生。腐蝕的概述磨損腐蝕、腐蝕疲勞、應(yīng)力腐蝕等有金屬（材料）存在的地方就會有腐蝕問題－悄悄進行的破壞例：油輪鋼腐蝕最大均勻腐蝕速率>0.1mm/y最大點蝕速率～4mm/y25℃干濕交替50℃例：油氣工業(yè)采集和輸送過程中使用大量彎頭、三通等復(fù)雜部件，其多以高溫高壓流體的沖刷腐蝕失效為主水下油氣田生產(chǎn)設(shè)施油氣田中出現(xiàn)的沖刷腐蝕失效金屬腐蝕的災(zāi)難事件！?。?992年墨西哥污水爆炸事件：由于污水管道漏水造成位于其下方的汽油的腐蝕，汽油泄漏進入污水管而引發(fā)爆炸。美國空軍F16戰(zhàn)斗機失事：石墨潤滑脂的使用，導(dǎo)致異種金屬間的電偶腐蝕，控制油路關(guān)閉閥的電子連接器的鍍金和鍍錫鋼針腐蝕失控，導(dǎo)致飛機發(fā)動機失去燃料供應(yīng)。Aloha空難：腐蝕疲勞開裂，波音737飛機發(fā)生結(jié)構(gòu)失效，致使機身表面分離，客艙中段上方一大塊天花板沒了，飛機變成“敞篷跑車”。MVKIRKI號貨輪失事：壓載箱無涂層保護和陰極保護，發(fā)生嚴重腐蝕，疲勞載荷設(shè)計也不合理，導(dǎo)致船頭與船體的分離失效事故。

2007年8月1日，美國明尼蘇達州一座跨越密西西比河的大橋發(fā)生坍塌。事故造成6人死亡。腐蝕的定義:——物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)的作用下引起的變質(zhì)或破壞。腐蝕可能對生產(chǎn)設(shè)備帶來難以預(yù)防的災(zāi)難性破壞。腐蝕與防腐是工業(yè)設(shè)備設(shè)計、制造、使用時應(yīng)注意的問題。材料的耐腐蝕性是相對的，一定的材料只能適用于一定的環(huán)境條件。腐蝕是金屬的癌癥,腐蝕科學(xué)是研究和保護人類物質(zhì)文明賴以建立和發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施——金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備的一門科學(xué)。據(jù)美國、日本、加拿大等國公布的報告，每年僅因腐蝕所造成的直接經(jīng)濟損失就大約占了國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的1％～4％，腐蝕生銹的鋼鐵約占年產(chǎn)量的20％，每年約有30％的設(shè)備因腐蝕而報廢。而在我國，每年金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的2％～4％，腐蝕損失甚至超過了火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震造成損失的總和。環(huán)境腐蝕是制造業(yè)腐銹的直接原因。目前，大氣腐蝕量大面廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，在所有的腐蝕當(dāng)中，大氣腐蝕占50%以上。金屬材料在酸雨地區(qū)腐蝕也非常突出，已涉及到軍事裝備、光學(xué)經(jīng)緯儀、汽車部件相關(guān)領(lǐng)域。

鋼鐵的70%如大型鋼鐵橋梁、鋼軌、車輛、貯罐、廠房等都是在易于生銹的大氣中使用，據(jù)估計因大氣腐蝕的金屬約占總腐蝕損失量的一半以上；大量的油、氣、水管、電纜及其它金屬構(gòu)件大量埋入地下，由于土壤造成的腐蝕損失也十分可觀，而這些損失是往往在出現(xiàn)漏油、漏氣、火災(zāi)、爆炸等事故時才被發(fā)現(xiàn)；現(xiàn)代海洋工程中金屬使用量的80%也是鋼鐵，而在海洋中的鋼鐵腐蝕速度約十倍于大氣中的腐蝕速度，隨著海洋開發(fā)，海上交通，港口建設(shè)的發(fā)展，加強海洋腐蝕與防護問題已成為世界各國面臨的重大問題。二氧化硫是大氣中主要污染物之一，二氧化硫本身對人體健康和動植物產(chǎn)生危害，也是形成酸雨和細顆粒（粒徑為2.5微米）的前載物。工業(yè)排放的大量二氧化硫，尤其是燃煤電廠的高煙囪排放，在高空中經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，形成直徑為2.5微米的硫酸鹽細顆粒。天空降水時，形成酸雨，造成農(nóng)作物減產(chǎn)、金屬腐蝕、森林生長緩慢甚至死亡、湖泊酸化導(dǎo)致水生物死亡。我國酸雨區(qū)面積目前占國土面積的1/3。天空不降水時，硫酸鹽細顆粒懸浮在空氣中，部分被人體吸收，部分形成灰蒙蒙的天空。硫酸鹽和硝酸鹽（氮氧化物物理化學(xué)轉(zhuǎn)換形成）細顆粒是導(dǎo)致人折壽、呼吸道疾病的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

二氧化硫氣體及其衍生出的硫酸鹽細顆粒已經(jīng)給人類造成重大災(zāi)難：１９５２年的倫敦?zé)熿F事件，短短的幾天時間里，４０００多人死亡，主要原因是燃煤燃油向空氣中排放的大量二氧化硫和顆粒物，在高空高濕度的條件下，反應(yīng)生成了二次污染物，如硫酸霧和硫酸鹽細顆粒。

金屬材料，尤其是黑色金屬材料（鋼鐵）是制造冶煉設(shè)備的重要結(jié)構(gòu)材料。這些設(shè)備因與酸、堿、鹽及其它腐蝕介質(zhì)接觸而使設(shè)備造成腐蝕破壞，危及正常生產(chǎn)安全。

每年因腐蝕報廢的鋼鐵設(shè)備約占當(dāng)年鋼鐵產(chǎn)量的30%。

據(jù)一些工業(yè)國家統(tǒng)計，由于腐蝕造成的直接損失達到國民生產(chǎn)總值（GDP）的2%~4%，最發(fā)達的美國高達4%以上。全世界每年因腐蝕損失高于7000億美元。

2014年全國自然災(zāi)害經(jīng)濟損失為3373.8億元，而腐蝕造成的損失，按照占當(dāng)年GDP的3%計算，年損失約為兩萬億人民幣，是各種自然災(zāi)害所造成損失總和的數(shù)倍。腐蝕問題已經(jīng)成為影響國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。

鐵的自然循環(huán)

煉鋼礦化鐵礦石鋼鐵生銹鋼鐵熱力學(xué)－自發(fā)過程（熱力學(xué)第二定律）鐵銹金屬為何會發(fā)生腐蝕？煉鐵、煉鋼過程腐蝕過程鋼鐵礦石能級增大放出能量外加熱、電能量磁鐵礦：Fe3O4赤鐵礦：Fe2O3腐蝕是自發(fā)進行的現(xiàn)象－向自然界的回歸金屬腐蝕的本質(zhì)金屬本身失去電子變成陽離子的過程（發(fā)生氧化反應(yīng)）：

M–neˉ===M比如：1、鋼鐵生銹：鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O2、銅器表面生成銅綠：銅綠的主要成分：Cu2(OH)2CO3n+腐蝕防護意義

－減少損失和降低防腐成本、延長服役壽命

通過普及腐蝕與防護知識，推廣應(yīng)用先進的防腐蝕技術(shù)，腐蝕造成的經(jīng)濟損失可減少30％～40％。腐蝕損失和防護費用與防腐蝕程度關(guān)系總費用最低：腐蝕損失和防腐成本的最少防腐蝕：成本支出腐蝕：導(dǎo)致設(shè)備損失，停工損失等腐蝕防護的基本途徑（1）提高金屬本身的耐蝕性：如不銹鋼、鎳基合金從材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性和控制腐蝕動力學(xué)兩個角度出發(fā)提高材料的抗蝕性。（2）改變環(huán)境（介質(zhì)處理）：降低環(huán)境的腐蝕性，如除去大氣中的SO2，在水溶液中除O2，改變?nèi)芤旱膒H值，在環(huán)境中加入緩蝕劑等。（3）采用覆蓋層：采用金屬和非金屬涂層、改變材料的表面結(jié)構(gòu)，使材料表面具有耐蝕的特性；采用襯里、防銹油、防銹紙等，將材料與腐蝕介質(zhì)隔開。（4）采用電化學(xué)保護（電保護）：對于金屬的電化學(xué)腐蝕可通過陰極極化降低氧化反應(yīng)速度，或通過實現(xiàn)陽極鈍化來以達到防腐目的。（5）正確選材和合理設(shè)計：為了防止腐蝕發(fā)生，必須重視正確選材和合理設(shè)計，設(shè)計時做到材料匹配和結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)間連接應(yīng)盡可能防止縫隙產(chǎn)生等。

(6)腐蝕與防護的管理與教育:

主觀上重視。加強對腐蝕與防護的管理，提高各類人員對腐蝕與防護的重視，需要建立相應(yīng)的教育體制，廣泛開展腐蝕與防護的教育工作，提高腐蝕與防護的自覺性。GalvanlizedIron-ironwithzinccoating金屬材料的腐蝕

金屬與周圍介質(zhì)接觸時，由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的金屬破壞叫做金屬腐蝕。按其作用原理可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。化學(xué)腐蝕又可分為氣體腐蝕和在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。特點是在化學(xué)作用過程中沒有腐蝕電流產(chǎn)生。

電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象。在腐蝕進行過程中有腐蝕電流產(chǎn)生。

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕局部腐蝕氫腐蝕按腐蝕機理分生物化學(xué)腐蝕大氣腐蝕水腐蝕土壤腐蝕化學(xué)介質(zhì)腐蝕全面腐蝕按破壞形式分按腐蝕環(huán)境分金屬腐蝕分類全面腐蝕與局部腐蝕的比較

全面腐蝕與局部腐蝕的比較全面腐蝕危害：

造成金屬的大量損失，可以檢測和預(yù)測腐蝕速率，一般不會造成突然事故。 根據(jù)測定和預(yù)測的腐蝕速率，在工程設(shè)計時可預(yù)先考慮應(yīng)有的腐蝕裕量。局部腐蝕的危害：導(dǎo)致的金屬的損失量小，很難檢測其腐蝕速率，往往導(dǎo)致突然的腐蝕事故。腐蝕事故中80％以上是由局部腐蝕造成的，難以預(yù)測腐蝕速率并預(yù)防。

?均勻腐蝕

?不均勻腐蝕局部腐蝕

?點蝕（孔蝕）

?縫隙腐蝕及絲狀腐蝕

?電偶腐蝕（接觸腐蝕）

?晶間腐蝕

?選擇性腐蝕全面腐蝕全面腐蝕?各部位腐蝕速率接近?金屬的表面比較均勻地減薄，無明顯的腐蝕形態(tài)差別?同時允許具有一定程度的不均勻性局部腐蝕?腐蝕的發(fā)生在金屬的某一特定部位?陽極區(qū)和陰極區(qū)可以截然分開，其位置可以用肉眼或微觀觀察加以區(qū)分；?同時次生腐蝕產(chǎn)物又可在陰、陽極交界的第三地點形成1.大氣腐蝕：金屬在大氣以及任何潮濕氣體中的腐蝕，這是最普遍的腐蝕情況。2.電解質(zhì)溶液中的腐蝕：天然水及大部分水溶液對金屬的腐蝕，如酸、堿、鹽水溶液對金屬的腐蝕。

3.海水腐蝕：艦船和海洋設(shè)施在海水中發(fā)生的腐蝕。

4.土壤腐蝕：埋設(shè)在地下的金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕，如地下金屬管道及地下電纜的腐蝕。

5.熔鹽腐蝕：金屬與熔融鹽類接觸時發(fā)生的腐蝕，例如熱處理的熔鹽對金屬的腐蝕。

6.有機氣氛腐蝕：金屬在某些塑料、橡膠等非金屬材料揮發(fā)出的有機氣氛中的腐蝕，例如鋅及鎘電鍍層在有機羧氣氛中的腐蝕。

7.生物腐蝕：某些細菌、海洋生物以及人體對金屬的腐蝕。

8.其它特殊環(huán)境的腐蝕：金屬在高溫純水、宇宙空間等環(huán)境下的腐蝕。

按照具體的腐蝕環(huán)境分類

非金屬材料的腐蝕

非金屬材料在冶金設(shè)備及生產(chǎn)中作為結(jié)構(gòu)材料和內(nèi)襯材料使用。在環(huán)境的物理、化學(xué)及應(yīng)力作用下在材料表面產(chǎn)生變色、龜裂、松軟或脆化，導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)進一步向材料內(nèi)部滲透、擴散，引起材料膨脹和應(yīng)力開裂而使材料結(jié)構(gòu)破壞。非金屬腐蝕分類銀紋與裂紋滲透與擴散微生物腐蝕溶解與膨脹氧化與水解應(yīng)力開裂銀紋：

由于材料本身強度承受不起內(nèi)在或外加的應(yīng)力而在材料表面或內(nèi)部出現(xiàn)的如霜一般的細紋。細紋處密度低于周圍材料密度。水解：高分子材料的降解過程。應(yīng)力開裂：在介質(zhì)和應(yīng)力的共同作用下，在低于材料正常斷裂應(yīng)力下所發(fā)生的開裂。

有色金屬（濕法）冶金設(shè)備所處理的物料一般都具有較強的腐（磨）蝕性，設(shè)備防腐常成為企業(yè)生產(chǎn)上的難題。隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)過程的強化，冶煉設(shè)備大多在高溫、高壓和高速環(huán)境下運行，生產(chǎn)設(shè)備的耐蝕和防腐問題變得更加突出。金屬材料的腐蝕程度全面腐蝕—以腐蝕率表示腐蝕重量變化K質(zhì)量=(g0-g1)／(s0·τ)g·m-2·h-1

腐蝕深度變化K深=K質(zhì)量×24×365／(d×1000)mm·a-1局部腐蝕—形式很多，難以定量描述。非金屬材料的腐蝕程度評定無機非金屬材料

抗彎強度降低；質(zhì)量或尺寸變化；硬度變化；高分子材料

強度變化；質(zhì)量（體積）變化；外觀變化；復(fù)合材料及其它金屬防腐材料鑄鐵和不銹鋼

鑄鐵在堿性和中性介質(zhì)中具有抗蝕性；在酸性介質(zhì)中被腐蝕；價格低廉；不銹鋼耐大氣及氧化性酸、堿、鹽、有機酸、有機化合物的腐蝕；不耐非氧化性酸（鹽酸）的腐蝕；價格昂貴（2萬-7萬/噸）；金屬防腐材料有色金屬及其合金

鎳可耐高濃度熱堿腐蝕；對氧化性酸、含氧化劑介質(zhì)及熔融金屬無抗蝕能力；價格昂貴（7萬/噸↑35.7萬元/噸）；銅分純銅、青銅、黃銅；耐堿腐蝕；價格貴（3~8萬/噸)；鈦及鈦合金耐堿及各種氧化性酸腐蝕；不耐還原性酸腐蝕；價格昂貴（海綿鈦99.5%，25-30美元/kg）；非金屬防腐材有機防腐材料有機材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，易加工，強度低，不耐高溫。

環(huán)氧樹脂(<100℃)；呋喃樹脂(<200℃)；聚脂樹脂；聚丙烯（PP)；聚氯乙烯(PVC)；氯化聚氯乙烯(CPVC)；聚四氟乙烯(PTFE)(<300℃)；ABS塑料；天然橡膠；丁基橡膠；氟橡膠；非金屬防腐材料無機非金屬防腐材料

無機非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，耐酸，但有些不耐堿，硅酸鹽物質(zhì)，性脆，熱穩(wěn)定性低。鑄石；陶瓷；玻璃；工業(yè)搪瓷；混凝土；石墨

環(huán)氧地坪施工現(xiàn)場聚四氟乙烯簡稱F4（塑料王），如圖采用F4襯里湖南郴州化工集團大型鹽酸儲罐（內(nèi)襯丁基橡膠、外襯玻璃鋼防腐蝕）加襯磚板防腐蝕的酸解鍋防腐材料適用范圍和選用方法利用材料的腐蝕性能圖來選擇耐腐蝕材料.材料在硫酸中的耐腐蝕性能圖;材料在硫酸-硝酸(混酸)中的耐腐蝕性能圖;材料在鹽酸中的耐腐蝕性能圖;材料在氫氟酸中的耐腐蝕性能圖;碳素鋼和鎳合金在燒堿中的耐腐蝕性能;冶金設(shè)備的防腐方法

為防止冶金設(shè)備的腐蝕,首先應(yīng)考慮設(shè)備所處的工作環(huán)境和條件,從設(shè)備選材（結(jié)構(gòu)材料自身防腐）、材料表面襯涂防腐層、電化學(xué)防腐等多方面采取措。

結(jié)構(gòu)材料自身防腐是設(shè)備防腐蝕的首要考慮手段，可使設(shè)備制作簡化，無須單獨進行防腐處理。

非金屬耐腐材料因性脆（無機）或強度低（有機），僅用作部分非反應(yīng)器類設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料。反應(yīng)器類設(shè)備一般都用金屬材料作為結(jié)構(gòu)材料。按金屬（合金）-腐蝕介質(zhì)組合情況選;按材料-環(huán)境體系選用;

1.結(jié)構(gòu)材料自身防腐根據(jù)金屬（合金）-腐蝕介質(zhì)組合選擇結(jié)構(gòu)材料鋼——濃硫酸；鋁——非污染大氣；鉛——稀硫酸鈦——熱的強氧化性溶液；不銹鋼——硝酸；蒙耐爾合金——氫氟酸；鎳及鎳合金——熱的濃堿；按材料-環(huán)境體系選用設(shè)備結(jié)構(gòu)材料:在還原性環(huán)境中選用鎳、銅及其合金；對氧化性環(huán)境，采用含鉻的合金；在氧化性極強的環(huán)境中宜選用鈦及鈦合金。遵循原則：考慮腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力；考慮設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)考慮對產(chǎn)品質(zhì)量的要求；材料價格及來源；2.結(jié)構(gòu)材料表面襯、涂、鍍防腐

在金屬結(jié)構(gòu)材料表面襯、涂、鍍防腐層,使金屬設(shè)備與腐蝕介質(zhì)隔開,是防止金屬腐蝕的常用措施之一。采用機械或物理的方法將防腐層貼附于被保護設(shè)備的表面上；防腐層耐腐蝕材料分金屬和非金屬覆蓋層。金屬覆蓋層低熔點金屬在鋼表面熱鍍；如鍍鋅、鍍鉛。零部件表面滲鍍；如滲鋁、滲鉻。電鍍；如鍍金、銀、銅、鎳、鉻。噴鍍；化學(xué)鍍；

使耐腐蝕層牢固附著在主體金屬表面上，保護主體設(shè)備免遭腐蝕破壞。金屬保護層鍍鉻的保險杠鍍鋅船的外殼上鍍有鋅跟鋁一些活潑金屬化學(xué)鍍：在電解質(zhì)溶液中，工件表面經(jīng)催化處理，無外電流作用，在溶液中由于化學(xué)物質(zhì)的還原作用，將某些物質(zhì)沉積于工件表面而形成鍍層的過程，稱為化學(xué)鍍，如化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅等。滲鍍：使一種或多種金屬原子滲入金屬工件表層內(nèi)的化學(xué)熱處理工藝。將金屬工件放在含有滲入金屬元素的滲劑中,加熱到一定溫度，保持適當(dāng)時間后,滲劑熱分解所產(chǎn)生的滲入金屬元素的活性原子便被吸附到工件表面，并擴散進入工件表層，從而改變工件表層的化學(xué)成分、組織和性能。金屬元素滲入以后形成的化合物或鈍化膜，具有較高的抗高溫氧化能力和抗腐蝕能力，能分別適應(yīng)不同的環(huán)境介質(zhì)。一、電化學(xué)方法

利用電極反應(yīng)，在工件表面形成鍍層。主要的方法：

（一）電鍍

在電解質(zhì)溶液中，工件為陰極，在外電流作用下，使其表面形成鍍層的過程，稱為電鍍。鍍層可為金屬、合金、半導(dǎo)體或含各類固體微粒，如鍍銅、鍍鎳等。

（二）氧化

在電解質(zhì)溶液中，工件為陽極，在外電流作用下，使其表面形成氧化膜層的過程，稱為陽極氧化，如鋁合金的陽極氧化。

二、化學(xué)方法

這種方法是無電流作用，利用化學(xué)物質(zhì)相互作用，在工件表面形成鍍覆層。主要是：

（一）化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理

在電解質(zhì)溶液中，金屬工件在無外電流作用，由溶液中化學(xué)物質(zhì)與工件相互作用從而在其表面形成鍍層的過程，稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。如金屬表面的發(fā)藍、磷化、鈍化、鉻鹽處理等。

（二）化學(xué)鍍

在電解質(zhì)溶液中，工件表面經(jīng)催化處理，無外電流作用，在溶液中由于化學(xué)物質(zhì)的還原作用，將某些物質(zhì)沉積于工件表面而形成鍍層的過程，稱為化學(xué)鍍，如化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅等。表面處理技術(shù)分類三、熱加工方法

在高溫條件下令材料熔融或熱擴散，在工件表面形成涂層。主要方法是：

（一）熱浸鍍

金屬工件放入熔融金屬中，令其表面形成涂層的過程，稱為熱浸鍍，如熱鍍鋅、熱鍍鋁等。

（二）熱噴涂

將熔融金屬霧化，噴涂于工件表面，形成涂層的過程，稱為熱噴涂，如熱噴涂鋅、熱噴涂鋁等。

（三）熱燙印

將金屬箔加溫、加壓覆蓋于工件表面上，形成涂覆層的過程，稱為熱燙印，如熱燙印鋁箔等。

（四）化學(xué)熱處理

工件與化學(xué)物質(zhì)接觸、加熱，在高溫態(tài)下令某種元素進入工件表面的過程，稱為化學(xué)熱處理，如滲氮、滲碳等。（五）堆焊

以焊接方式，令熔敷金屬堆集于工件表面而形成焊層的過程，稱為堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法

在高真空狀態(tài)下令材料氣化或離子化沉積于工件表面而形成鍍層的過程。主要是：（一）物理氣相沉積

在真空條件下，將金屬氣化成原子或分子，或者使其離子化成離子，直接沉積到工件表面，形成涂層的過程，稱為物理氣相沉積，其沉積粒子束來源于非化學(xué)因素，如蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等。（二）離子注入

高電壓下將不同離子注入工件表面令其表面改性的過程，稱為離子注入，如注硼等。（三）化學(xué)氣相沉積

低壓（有時也在常壓）下，氣態(tài)物質(zhì)在工件表面因化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)沉積層的過程，稱為化學(xué)氣相鍍，如氣相沉積氧化硅、氮化硅等。

五、其它方法

主要是機械的、化學(xué)的、電化學(xué)的、物理的方法。其中的主要方法是。

（一）涂裝

閑噴涂或刷涂方法，將涂料（有機或無機）涂覆于工件表面而形成涂層的過程，稱為涂裝，如噴漆、刷漆等。

（二）沖擊鍍

用機械沖擊作用在工件表面形成涂覆層的過程，稱為沖擊鍍，如沖擊鍍鋅等。

（三）激光面表處理

用激光對工件表面照射，令其結(jié)構(gòu)改變的過程，稱為激光表面處理，如激光淬火、激光重熔等。

（四）超硬膜技術(shù)

以物理或化學(xué)方法在工件表面制備超硬膜的技術(shù)，稱為超硬膜技術(shù)。如金剛石薄

膜，立方氮化硼薄膜等。

（五）電泳及靜電噴涂

電泳

工件作為一個電極放入導(dǎo)電的水溶性或水乳化的涂料中，與涂料中另一電極構(gòu)成電

解電路。在電場作用下，涂料溶液中已離解成帶電的樹脂離子，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動。這些帶電荷的樹脂離子，連同被吸附的顏料粒子一起電泳到工件表面，形成涂層，這一過程稱為電泳。

靜電噴涂

在直流高電壓電場作用，霧化的帶負電的油漆粒子定向飛往接正電的工件上，從而獲得漆膜的過程，稱為靜噴涂。非金屬覆蓋層非金屬涂層保護；襯里保護；

非金屬覆蓋層具有優(yōu)良的防腐蝕能力，在冶煉設(shè)備的防腐中占有重要的地位。非金屬涂層應(yīng)滿足：非金屬涂層材料在腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定；涂層應(yīng)完整無孔，不能透過介質(zhì)；涂層與主體金屬應(yīng)粘結(jié)牢固，具有一定的機械強度和適當(dāng)?shù)挠捕扰c彈性。

健身器材刷油漆以防銹衣架和電線的外面包上一層塑料層非金屬襯里保護非金屬襯里保護是應(yīng)用最廣和最重要的防腐方法。襯里材料包括塑料板（硬、軟聚氯乙烯，聚四氟乙烯）、橡膠板、瓷板（磚）、陶板、石墨板、玻璃鋼等。3.電化學(xué)防腐

根據(jù)金屬電化學(xué)腐蝕機理發(fā)展的防止金屬腐蝕的方法。陰極保護—利用外接電源或活潑金屬，往金屬設(shè)備上輸送電子，使腐蝕電池的陽極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O或陰、陽極電位差為零；陽極保護—利用外電源使金屬設(shè)備變?yōu)殛枠O，金屬表面形成耐腐蝕薄膜而鈍化，降低腐蝕速度。陰極保護—可以用來防止各種水溶液及土壤對鋼、鐵、鉛與黃銅等金屬的腐蝕，防止各種不銹鋼或鋁等可鈍化金屬的點腐蝕，防止黃銅、低碳鋼的應(yīng)力腐蝕開裂，防止金屬的交變應(yīng)力腐蝕；陽極保護—可以用來保護陽極化后容易鈍化的金屬和合金（碳鋼和不銹鋼），但不能保護鋅、鎂、隔、銀、銅或銅基合金。陰極保護原理

陰極保護的原理：是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點達到同一負電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。腐蝕極化圖（陰極保護極化圖）陰極保護原理陽極極化曲線陰極極化曲線陰極保護的主要參數(shù)最小保護電流密度—使金屬腐蝕達到最低程度時所需要的保護電流密度的最小值。其大小與被保護金屬的種類、腐蝕介質(zhì)的成分、溫度、流速等因素有關(guān)。最小保護電位—使金屬腐蝕達到最低程度使的電位最小值。其值比自然腐蝕電位負0.2~0.3V。陰極保護方法1犧牲陽極法

在被保護金屬構(gòu)筑物上聯(lián)結(jié)一個電位更負的金屬或合金作陽極,依靠它不斷溶解所產(chǎn)生的陰極流對金屬進行陰極極化。2外加電流法

外加電流法又稱強制電流法。它是由外加的直流電源(整流器或恒電位儀)直接向被保護金屬構(gòu)筑物施加陰極電流使其發(fā)生陰極極化。它由輔助陽極,參比電極,直流電源和相關(guān)的連接電纜所組成。

方法優(yōu)點缺點外加電流1．輸出電流、電壓連續(xù)可調(diào)2．保護范圍大3．不受環(huán)境電阻率限制4．工程規(guī)模越大越經(jīng)濟5．保護裝置壽命長1．需要外部電源2．對鄰近金屬構(gòu)筑物干擾大3．維護管理工作量大

犧牲陽極1．不需要外部電源2．對鄰近金屬構(gòu)筑物無干擾或很小3．投產(chǎn)調(diào)試后可不需管理4．工程規(guī)模越小越經(jīng)濟5．保護電流分布均勻、利用率高1．高電阻率環(huán)境不宜使用2．保護電流幾乎不可調(diào)3．覆蓋層質(zhì)量必須好4．投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜5．消耗有色金屬

兩種方法的對比應(yīng)用范圍船舶船殼、推進器、海水壓載艙、船用冷凝器、舵板、海底門、聲納、機艙積水等2)港工設(shè)施和海洋設(shè)施護岸、棧橋、鋼板樁碼頭、海上石油鉆井平臺、導(dǎo)管架、海底管線、水鼓、浮標(biāo)、閘門、滑道、過海隧道等。3)陸上金屬設(shè)施化工、發(fā)電、煉油、石化、制堿等工業(yè)系統(tǒng)中的海水冷卻器、冷凝器、熱交換器、海水泵、貯水罐、循環(huán)管路★土壤電解質(zhì)中的金屬設(shè)施煤氣管線、天然氣管線、液化氣管線、上下水管線、輸油管線、通訊管線、儲罐的內(nèi)外罐底?！鴱S區(qū)地下管網(wǎng)市區(qū)、廠區(qū)和生活區(qū)地下各類金屬管網(wǎng)、接地網(wǎng)、電訊網(wǎng)等復(fù)雜的地下金屬構(gòu)件■建筑樁基：陸地上建筑物的鋼質(zhì)樁基、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等金屬構(gòu)件的防腐蝕碼頭鋼柱的陰極保護舉例：鄭州市燃氣系統(tǒng)防腐蝕工作的成功案例

鄭州市燃氣系統(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在開封，終點為鄭州，長度75km，材質(zhì)為普通碳鋼，壓力等級為0．32(最低)～1．6MPa(最高)，規(guī)格為p377X7的螺旋焊縫鋼管，外防腐層為加強級石油瀝青玻璃絲布。為了加強其防腐效果，在設(shè)計時就同步考慮了陰極保護加防腐涂層雙重保護方案，并在長輸管線施工的同時，建設(shè)了開封、中牟、鄭州外加電流陰極保護站(淺埋陽極)對長輸管線進行陰極保護。每個站采用一臺洛陽725所產(chǎn)的恒電位儀。長輸管線的年陰極保護電費在300元左右，每年用于長輸管線的綜合維護費用為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，但由于有陰極保護措施，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行。長輸管線的設(shè)計使用壽命是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。長輸管線陰極保護設(shè)施建設(shè)費用總計為113．8萬元，以這么低的投資，再加上16年的運行電費及維護費不足200萬元。當(dāng)年長輸管線的建設(shè)費用為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，等于為鄭州燃氣股份有限公司節(jié)省了2800萬元的新長輸管線建設(shè)費用，經(jīng)濟效益是非?？捎^的。

在采用陰極保護時應(yīng)注意以下內(nèi)容①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。②金屬材料在所處介質(zhì)中易極化，從而避免耗電量過大。③由于陰極附近pH值增加，（因為H2析出）對不耐堿性腐蝕的金屬如釷不易采用陰極保護④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，采用陰極保護反而會加速腐蝕，不宜采用陰極保護我國的許多重大建設(shè)項目如：三峽工程、西氣東輸、南水北調(diào)等都遇到了金屬材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)備的防腐蝕問題。我國“西氣東輸”工程（壓力10～12兆帕，管徑1219毫米，西一線4000公里、西二線4895千米）的埋地管道建設(shè)，采用了國際先進的三層聚乙烯涂層和陰極保護的聯(lián)合保護技術(shù)，結(jié)合我國的工程實踐，該項技術(shù)的應(yīng)用可使從采用一般防腐蝕措施的20年壽命延長到50年以上。

陰極保護

－－經(jīng)濟效益非常顯著:

◆海船--涂裝費占5％，而陰極保護用的犧牲陽極材料和施工費加起來不到1％。

◆

一座海上采油平臺的建造費超過1億元，而犧牲陽極材料和施工費只需100～200萬元。不采用保護，平臺壽命只有5年，而陰極保護下可用20年以上。

◆

地下管線的陰極保護費只占總投資的0.3％～0.6％，就可大大延長使用壽命。

陽極保護的原理陽極極化曲線i致鈍i維鈍E鈍化E保護E過鈍化A．活化區(qū)(曲線中ab段)

施加陽極電流時，金屬在此區(qū)處于活性溶解狀態(tài)，且電位越大，電流密度越大，電流密度的大小反應(yīng)出腐蝕的快慢。當(dāng)電流密度超過峰值點后(圖中b點)，電流急劇下降，這個峰值點對應(yīng)的i致鈍稱為致鈍電流密度，對應(yīng)的電位稱為“致鈍電位”。B．活化——鈍化區(qū)(bc段)

金屬處于由活化狀態(tài)向鈍化狀態(tài)的突變過程中，金屬開始鈍化，電流急劇下降，在金屬表面可能生成二價到三價的不穩(wěn)定氧化物。此區(qū)域陽極反應(yīng)中活化溶解與鈍化過程同時共同存在。C．穩(wěn)定鈍化區(qū)(cd段)

金屬元素發(fā)生氧化反應(yīng)，生成高價氧化物(膜)，這種氧化物溶解量很小，即腐蝕速率很低，這正是陽極保護所需要的電位控制區(qū)，稱之為“鈍化”。表現(xiàn)出隨著電位的變化對應(yīng)的電流變化很小的特征。對應(yīng)的電流密度稱為“維鈍電流密度”，可控制儀器的輸出電流反應(yīng)出來。D．過鈍化區(qū)(de段)

當(dāng)電位高于穩(wěn)定鈍化區(qū)，電流又出現(xiàn)增大現(xiàn)象，鈍化膜轉(zhuǎn)化成可溶性的氧化物而遭受破壞，金屬腐蝕重新加劇，這個區(qū)域稱為過鈍化區(qū)。致鈍電流密度—使金屬在給定環(huán)境條件下發(fā)生鈍化所需要的最小電流密度。維鈍電流密度—使金屬在給定環(huán)境條件下維持鈍態(tài)所需要的電流密度。影響因素有金屬材料、腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)和維鈍時間。鈍化區(qū)電位范圍—鈍化過渡區(qū)與鈍化穩(wěn)定區(qū)之間的電位范圍。影響因素有金屬材料、腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)。其值應(yīng)大于50mV。陽極保護的主要參數(shù)陽極保護系統(tǒng)陽極保護系統(tǒng)設(shè)計測繪陽極極化曲線—凡是陽極極化曲線上有活性—鈍性轉(zhuǎn)變、致鈍電流密度不太大、鈍化區(qū)電位范圍足夠大的就可以進行陽極保護。確定陽極保護參數(shù)—根據(jù)陽極極化曲線確定保護電位范圍、致鈍電流密度和維鈍電流密度。陰極保護與陽極保護的比較

項目陰極保護陽極保護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保護系數(shù)測定經(jīng)驗（不可靠）或?qū)嵉販y量（麻煩）實驗室測量（精確）6投資較少高金屬防腐方法一般有以下三種選擇：1.采用耐腐蝕的各種涂層或轉(zhuǎn)化層等的表面的工程防護法2.設(shè)法改造腐蝕環(huán)境，其中主要是采用各種防腐劑3.施行電化學(xué)保護注：這些防護方法可以單獨使用也可聯(lián)合使用。究竟使用那種方法可以達到良好防護效果，必須了解具體過程的控制因素，還要了解各種防護方法的控制原理。只有這樣才能根據(jù)具體的被保護對象提出可行性而有效地防護方法。具體的措施如下：一、提高金屬材料內(nèi)在耐蝕性能

采用不易與周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的金屬及合金材料來加工產(chǎn)品，是有效的防腐辦法。例如，有些金屬及合金在空氣里不易氧化，或能生成致密的鈍化薄膜，可以抵抗酸、堿、鹽腐蝕，如不銹鋼，就是在鋼中加入定量的鉻、鎳、鈦等元素，當(dāng)鉻元素含量超過12％時，就可以起到不銹的作用．有些在高溫高壓時性能穩(wěn)定，如耐熱不起皮鋼；有些在空氣中不易腐蝕，如鋁、鋅等。獲得這種金屬材料的途徑主要是采用冶煉方法來改變金屬的化學(xué)成分，例如在碳鋼中加入鎳、鉻、硅、錳、釩等元素?zé)挸赡臀g合金鋼。不銹鋼就是含有較多鉻、鎳、鈦等元素的高合金鋼。耐蝕低合金鋼就是在鋼中加入微量的釩、鈦、稀土等元素?zé)挸傻牡秃辖鹉臀g鋼。此外，對于某些金屬材料，還可以通過熱處理方法，改變金屬的金相組織，提高耐蝕性能。二、涂、鍍非金屬和金屬保護層在金屬表面上制成保護層，借以隔開金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而減少腐蝕。

根據(jù)構(gòu)成保護層的物質(zhì)，可以分為以下幾類。(1)非金屬保護層把有機和無機化合物涂覆在金屬表面，如油漆、塑料、玻璃鋼、橡膠、瀝青、搪瓷、混凝土、琺瑯、防銹油等。在金屬表面涂覆非金屬保護層，用得最廣泛的是油漆和塑料涂層。油漆是千百年來的傳統(tǒng)方法，但油漆在造漆和涂裝過程中有環(huán)境污染現(xiàn)象，正在變革工藝，向水溶性方向發(fā)展。塑料涂層是近幾十年來發(fā)展最快的防腐方法，尤其是把有機樹脂做成粉末涂料，采用各種方法在金屬表面形成優(yōu)良的涂層，獲得了空前的發(fā)展。本書將重點闡述這方面的工藝和技術(shù)。(2)金屬保護層在金屬表面鍍上一種金屬或合金，作為保護層，以減慢腐蝕速度。用作保護層的金屬通常有鋅、錫、鋁、鎳、鉻、銅、鎘、鈦、鉛、金、銀、鈀、銠及各種合金等。獲得金屬鍍層的方法也有許多。①電鍍用電沉積的方法在金屬表面上鍍上層金屬或合金。鍍層金屬有N、Cr、Cu、Sn、Zn、Cd等單金屬鍍層：也有Zn—Ni、Cd—Ti、Cu—Zn、Cu—Sn等合金鍍層。電鍍金屬保護層除了具有防腐功能外，還有裝飾、耐熱、耐磨等功能。

②熱鍍也叫熱浸鍍，是將被保護的金屬材料或制品浸漬在熔融的金屬中，使其表面形成一層保護性金屬覆蓋層。能形成液態(tài)的金屬般是相對低熔點、耐蝕、耐熱的金屬，如Al、Zn、Sn、Pb等。熱鍍鋅的溫度在450℃左右，熱鍍錫的溫度在310～330℃。與電鍍相比，金屬熱鍍層較厚，在相同環(huán)境下，其壽命較長。例如高速公路兩側(cè)的波形板一般用熱鍍鋅，而不用電鍍鋅。③噴鍍將粉末金屬放入噴槍中，通入高壓空氣或保護氣體，粉末金屬被火焰或電弧熔化后成霧狀噴涂到金屬表面，形成均勻的覆蓋層。噴鍍常用作金屬部件的修復(fù)，常用的金屬噴料有A1、Zn、Sn、Pb、不銹鋼、NAl、N3Al等。④滲鍍利用金屬原子在高溫下的擴散作用，在被保護金屬表面形成合金擴散層。滲鍍層均勻，無孔隙，熱穩(wěn)定性好，用于改善材料的物理化學(xué)性能。常見的滲鍍材料有Si、Cr、Al、Ti、B、W、Mo等。⑥機械鍍機械鍍是把沖擊料(如玻璃球)、表面處理劑、鍍覆促進劑、金屬粉和被鍍金屬件起

放入滾筒內(nèi)，通過滾筒滾動的動能，把金屬粉冷壓到工件的表面上形成鍍層。機械鍍層均勻，無氫脆、耗能少，成本低，但僅限于體積較小的工件，如標(biāo)準(zhǔn)件螺絲等。⑦包鍍將耐蝕金屬碾壓到被保護的金屬或合金上，形成包覆層或雙金屬層。如在高強度鋁合金表面覆蓋純鋁層等。

⑧真空鍍真空鍍有真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍，都是在真空中鍍覆要求的金屬。真空鍍層均勻，無氫脆，但鍍層薄、設(shè)備貴、鍍件尺寸受限，多數(shù)用于裝飾性鍍層。(3)化學(xué)保護層化學(xué)保護層也稱化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。采用化學(xué)或電化學(xué)方法使金屬表面形成穩(wěn)定的化合物膜層。根據(jù)成膜時所采用的介質(zhì)，可將化學(xué)轉(zhuǎn)化膜分為氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜等。①氧化膜在一定溫度下把鋼鐵件放人含有氧化劑的溶液中，處理形成致密的氧化膜。例如鋼鐵的“發(fā)藍”或“發(fā)黑”處理。②磷化膜把金屬放八含有鋅、錳、鐵等的磷酸鹽溶液中進行化學(xué)處理，可以在金屬表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜。磷化膜呈微孔結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合牢固，具有良好的吸附性、潤滑性、耐蝕性。③鉻酸鹽鈍化膜把金屬或金屬鍍層放入含有某些添加劑的鉻酸或鉻酸鹽溶液中，可以生成鉻酸鹽鈍化膜，鉻酸鹽膜與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)比較緊密，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐蝕性，對基體金屬有較好的保護作用。(4)復(fù)合保護層為了進一步提高金屬的耐腐蝕性能，近些年來，人們把金屬保護層、非金屬保護層以及化學(xué)保護層結(jié)合起來，綜合利用，達到更好的防腐效果。例如“達克羅”技術(shù)，就是把鋼鐵件表面先除銹，并經(jīng)鉻酸鹽處理，而后浸入一種混有片狀鋅或鋁的有機樹脂中，涂覆后再經(jīng)烘烤，形成很薄的層復(fù)合涂層，其耐蝕性遠比單純鍍鋅或鍍鋁性能強。達克羅實際是鋅鉻和有機樹脂涂層，用于標(biāo)準(zhǔn)件可以達到防腐和自潤滑的效果。三、處理腐蝕介質(zhì)就是改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，降低或消除介質(zhì)中的有害成分以防止腐蝕。

這種方法只能在腐蝕介質(zhì)數(shù)量有限的條件下進行，對于充滿空間的大氣當(dāng)然無法處理。處理腐蝕介質(zhì)般分以下兩類。一類是去掉介質(zhì)中有害成分，改善介質(zhì)性質(zhì)。例如在熱處理爐中通入保護氣體以防止氧化，在酸性土壤中摻八石灰進行中和，防止土壤腐