第八章腐蝕控制方法

第八章腐蝕控制方法第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月概述1.腐蝕控制的基本概念調(diào)節(jié)金屬材料與環(huán)境之間的相互作用，使金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)或零部件保持其強度和功能，不致因發(fā)生腐蝕而劣化甚至損壞(失效)，以實現(xiàn)長期安全運行，叫做腐蝕控制。腐蝕控制的目標是：使金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)或零部件的腐蝕速度保持在一個比較合理的，可以接受的水平。第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.腐蝕控制的途徑

從腐蝕體系的構(gòu)成分析腐蝕控制途徑可以從以下幾個方面考慮：（1）正確選用耐蝕金屬材料——材料問題（2）介質(zhì)處理——環(huán)境問題

（3）金屬表面覆蓋層——界面問題（4）電化學保護——電化學活性問題（5）合理的防腐設(shè)計——設(shè)計問題（6）實行良好的維護管理——管理問題。

復雜系統(tǒng)工程第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-1合理選用耐蝕材料

1.設(shè)備的工作條件（1）介質(zhì)與外界條件介質(zhì)成分溫度介質(zhì)類型壓力介質(zhì)濃度流速第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）設(shè)備的類型與結(jié)構(gòu)設(shè)備的用途結(jié)構(gòu)特點加工要求和加工量設(shè)備在整個裝置中所占的地位，以及各設(shè)備之間的相互影響是否易于檢查、修理或更換計劃的使用壽命第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）環(huán)境對材料的腐蝕影響可能發(fā)生的腐蝕類型對全面腐蝕有良好耐蝕性的材料，如不銹鋼，要特別注意可能發(fā)生的局部腐蝕問題。腐蝕破壞的后果第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）產(chǎn)品或工藝的特殊要求污染有毒第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.材料的性能（1）物理機械性能（a）物理性能：密度、傳熱性、導電性、熱膨脹系數(shù)等（b）機械性能：強度、塑性、韌性等第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）耐蝕性耐蝕性能數(shù)據(jù)（a）手冊數(shù)據(jù)《CrosionDataSurvey》，開始由Nelson編篡，分為金屬材料分冊和非金屬材料分冊，金屬分冊包括26種金屬和合金在1196種腐蝕介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)。非金屬分冊包括36種非金屬材料在803種腐蝕性溶液和氣體中的腐蝕數(shù)據(jù)。

第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月選材0102030405060708090100硫酸%硫酸的簡單選材圖(按腐蝕速度?20mpy)溫400度oC350

25020015010050Dur高硅鐵D－20Durimet20合金C2高鎳鉬合金C3高鎳相鉻合金線Dur曲點沸pbDurpbC2Durc2DurC3pbC2C3D-20DurDurD-20C2C3pbC2C3D-20DurFepbD-20C2C3Dur除pb以外其他合金（b）腐蝕選材圖第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（c）腐蝕試驗實驗室試驗現(xiàn)場掛片試驗實物試驗第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）經(jīng)濟性（a）經(jīng)濟指標總的目標是工程投資最少，回收年限最短。（b）腐蝕控制的費用自然應(yīng)當?shù)陀诟g造成的經(jīng)濟損失，包括直接損失和間接損失，而間接損失往往比直接損失大得多。（c）在實際選材工作中，材料來源和交貨時間起著重要的作用。第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-2合理的防腐設(shè)計“腐蝕是從繪圖板開始的”

設(shè)計包含的內(nèi)容有防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計、防腐機械加工設(shè)計、合理的工藝設(shè)計。第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月1、結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡單并合理第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）便于制造、維修或局部更換第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）消除滯流液、沉積物引起的腐蝕第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）防止不利的連接、接觸方式引起的腐蝕第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）避免冷凝液引起的腐蝕(露點腐蝕)第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）避免環(huán)境差異引起的腐蝕第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（7）避免應(yīng)力以降低應(yīng)力腐蝕破裂的傾向第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（8）避免腐蝕介質(zhì)流動引起的腐蝕第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2、提高機械加工水平（1）焊接的影響第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）鑄造的影響缺陷（3）冷熱加工殘余應(yīng)力（4）表面處理鍍層質(zhì)量第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月3、合理的工藝設(shè)計（1）除去氣體中的水分以降低腐蝕性（2）高溫度使氣體中水分蒸發(fā)或不能冷凝，以降低腐蝕（3）去除對腐蝕有害的成分降低腐蝕（4）改進工藝流程防止腐蝕（5）工藝設(shè)計改進與設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計改井相結(jié)合以降低腐蝕（6）嚴格工藝操作、設(shè)備運行和維護以免腐蝕事故的發(fā)生第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§15-3電化學保護1、陰極保護（1）概述金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時，電位負移，金屬陽極氧化反應(yīng)過電位ηa減小，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護效應(yīng)。利用陰極保護效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護方法叫做陰極保護。第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）基本原理（a）熱力學原理電位-pH圖2。01。61。20。80。40-0。4-0。8-1。2-1。6-20246810121416PH穩(wěn)定Zn腐蝕Zn2+鈍態(tài)Zn（oH）2ZnO22-ZnO2abb第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（b）動力學原理第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（c）保護參數(shù)最小保護電位Epr：陰極保護中所取的極化電位。顯然，要使金屬的腐蝕速度降低到零，達到“完全保護”(即保護度η=100%)，必須取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護電位，即取Epr=Eea最小保護電流密度ipr：與所取最小保護電位對應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護電流密度。第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）兩種陰極保護方法的比較外加電流陰極保護所需保護電流是由直流電源(如蓄電池、直流發(fā)電機、整流器等)提供的；而犧牲陽極保護中所需保護電流是由犧牲陽極的溶解所提供的。犧牲陽極材料都是活潑的有色金屬，常用的有鋅、鋁、鎂。為了有效地發(fā)揮保護作用，犧牲陽極的電位要足夠負，陽極極化率要小，特別是表面不能生成保護性的腐蝕產(chǎn)物膜，陽極溶解要均勻。第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)應(yīng)用范圍（1）從理論上來講，任何連續(xù)的電解質(zhì)體系都可以。（2）工程上要求保護電流密度比較小，在經(jīng)濟上才合算。（3）設(shè)備形狀不太復雜，避免遮蔽現(xiàn)象。第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）常用金屬材料都可以采用陰極保護，但要防止過保護；（5）陰極保護對于縫隙腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、腐蝕疲勞以及黃銅脫鋅等特殊腐蝕的防止也有很好的效果；（6）陰極保護與涂料聯(lián)合被公認為是最經(jīng)濟有效的防護方法。第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2、陽極保護（1）概念與發(fā)展概念：將被保護設(shè)備與電源的正極相連，在一定的電解質(zhì)中對金屬進行陽極極化至一定的電位，金屬建立起并維持鈍態(tài)，使金屬的腐蝕速率顯著降低的方法，稱為陽極保護。發(fā)展：1954年提出，1958年正式應(yīng)用。第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.原理2。01。61。20。80。40-0。4-0。8-1。2-1。6-20246810121416PHFe3+腐蝕Fe2O3鈍態(tài)Fe3O4腐蝕HFeO2-穩(wěn)定FebaFe2+第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月3.陽極保護的主要參數(shù)致鈍電流密度i致鈍維鈍電流密度i維鈍維鈍區(qū)電位范圍?最佳保護電位

EE鈍化E初鈍

i維

i致

i能夠進行陽極保護的腐蝕體系的陽極極化曲線及保護參數(shù)第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月4.陽極保護和陰極保護的比較（1）應(yīng)用范圍：介質(zhì)要求（2）電源的要求：電流容量（3）保護效果（4）電位偏離的危害（5）輔助電極的差異第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-4介質(zhì)處理

1、除去腐蝕性成分（1）除去介質(zhì)的有害成分熱力除氧加藥除氧（2）調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值加氨加胺（3）降低氣體介質(zhì)中的水分干燥劑冷凝加熱第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月①.相關(guān)概念定義：在腐蝕環(huán)境中以適當濃度和形式(一般是很少的量)添加某種物質(zhì)，能使金屬的腐蝕速度大大降低，這種物質(zhì)就叫緩蝕劑(即腐蝕抑制劑)。緩蝕效率：（4）添加緩蝕劑第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月按照緩蝕劑所形成的保護膜分氧化膜型(緩蝕劑與金屬反應(yīng)生成氧化物膜)沉淀膜型(緩蝕劑與溶液中某些物質(zhì)反應(yīng)生成沉淀膜)吸附膜型(緩蝕劑吸附在金屬表面形成保護膜)

②緩蝕劑的分類第38頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月按照溶解性分類油溶性緩蝕劑水溶性緩蝕劑第39頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月§8-5金屬表面覆蓋層1、概念

表面覆蓋層就是使用其他的金屬或非金屬覆蓋在基底金屬表面上，將基底金屬／介質(zhì)界面取代為覆蓋層／介質(zhì)界面，從而提高基底金屬使用壽命的方法。

第40頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2、保護特點覆蓋層的保護效果和使用壽命取決于四個方