化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施

化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施1金屬的腐蝕金屬腐蝕的定義:金屬材料與環(huán)境相互作用,在界面發(fā)生的化學(xué),電化學(xué)和（或）生化反應(yīng)而被破壞的現(xiàn)象。環(huán)境：大氣，土壤，水體，化學(xué)介質(zhì)。在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都發(fā)生一定的變化

1.1腐蝕的危害1.1.1巨大的經(jīng)濟(jì)損失1）直接經(jīng)濟(jì)損失：更換設(shè)備及構(gòu)件2）間接經(jīng)濟(jì)損失：設(shè)備停產(chǎn)、腐蝕泄露1.1.2資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)1）大量?jī)?yōu)質(zhì)原料泄露2）大量的金屬需要回?zé)?.1.3引發(fā)災(zāi)難事故1.1.4污染人類生存環(huán)境據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界現(xiàn)存的鋼鐵及金屬設(shè)備大約每年腐蝕率為10%，全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。世界各發(fā)達(dá)國(guó)家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占其國(guó)民生產(chǎn)總值3.5％～4.2％，超過(guò)每年各項(xiàng)大災(zāi)（火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)及地震等）損失的總和。有人甚至估計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢和損耗的金屬約為1億噸！所以研究金屬腐蝕和防護(hù)具有重要意義。1.2金屬腐蝕的評(píng)定方法：1.2.1質(zhì)量變化評(píng)定法——試驗(yàn)測(cè)定，單位表面、單位時(shí)間腐蝕引起的質(zhì)量變化量：1.2.2腐蝕深度評(píng)定法——用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度：1.3化學(xué)腐蝕——金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。特點(diǎn)：1）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面；2）腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生。腐蝕產(chǎn)物特性：1）致密而穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固——鈍化膜——鈍化作用；2）不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固——脫落——活化作用。1.3.1金屬的高溫氧化及脫碳——金屬在高溫下的氣體腐蝕。解決方法：冶煉時(shí)加入鉻，硅或鋁溫度＞700℃時(shí)——脫碳作用。脫碳反應(yīng)：①Fe3C+O2=3Fe+CO2②Fe3C+CO2=3Fe+CO③Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2力學(xué)性能下降，降低了表面硬度與抗疲勞強(qiáng)度1.3.2氫腐蝕鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：壓力/MPa溫度/℃壓力/MPa溫度/℃3～10300～28030～40220～21010～20270～24040～60210～20020～30230～22060～80200～190第一階段：氫脆(物理階段)——以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。第二階段：氫侵蝕(化學(xué)階段)——發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害：1）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源；2）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學(xué)性能；3）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生組織應(yīng)力，促進(jìn)裂紋擴(kuò)展。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕——鋼材組織成為網(wǎng)格。解決方法：降低含碳量，使其沒(méi)有Fe3C析出；鋼中加入合金元素，形成穩(wěn)定的碳化物，不易與氫作用。1.4電化學(xué)腐蝕——金屬與電解液接觸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。發(fā)生電化學(xué)腐蝕必備條件：1）同一金屬上有不同電位的部分之間存在電位差，或不同金屬之間存在電位差；2）陽(yáng)極和陰極互相連接；3）陽(yáng)極和陰極同處在連通的電解液中。2晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕均屬于電化學(xué)腐蝕。2.1晶間腐蝕腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破壞金屬晶粒間的結(jié)合力，使之強(qiáng)度和塑性完全喪失。內(nèi)部瓦解作用。不銹鋼有晶間腐蝕可能：在450～850℃之間，生成(Cr·Fe)23C6，沿晶界析出，晶界成為貧鉻帶。在電化學(xué)行為中，貧鉻帶成為陽(yáng)極，晶粒成為陰極，形成微電池。解決辦法：1）鋼中加入Ti和Nb元素，固定碳；2）減少不銹鋼中的碳含量。2.2應(yīng)力腐蝕亦稱腐蝕開裂——金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的破壞形式。腐蝕斷裂過(guò)程分三個(gè)階段：1）孕育階段——機(jī)械裂紋2）裂紋擴(kuò)展——裂紋尖端為高度應(yīng)力集中區(qū)，出現(xiàn)微電池3）破壞階段3金屬腐蝕破壞的形式4金屬設(shè)備的防腐措施4.1襯覆保護(hù)層1）金屬保護(hù)層——電鍍，噴鍍，襯里等2）非金屬保護(hù)層非金屬襯里——瓷磚，石墨板，水玻璃膠泥防腐涂料——防腐漆，環(huán)氧樹脂等。4.2電化學(xué)保護(hù)1）陰極保護(hù)——犧牲陽(yáng)極保護(hù)。2）陽(yáng)極保護(hù)——被保護(hù)設(shè)備接直流電源陽(yáng)極，生成“鈍