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过程装备腐蚀与防护考点内容

主要试题题型:

一、简答题(约30分)二、填空题(约20分)

三、选择题(约10分)四、腐蚀事例分析(3-4小题,共40分)

第一章腐蚀电化学基础

1、金属与溶液的界面特性——双电层

金属浸入电解质溶液内,其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用,使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的双电层。

2.电极电位

电极电位:

电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。

3.金属电化学腐蚀的热力学条件

(1).金属溶解的氧化反应若进行,则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。

E>Ee,M

(2)去极化反应若进行,则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。

E

上述条件需同时满足。

4、极化

极化现象:

电池工作过程中,由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。

极化现象的根本原因:

电极反应与电子迁移的速度差。

极化曲线

定义:

用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。

作用:

判断电极材料的极化特性。

腐蚀极化图

定义:

将构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一E-I坐标上得到的图线,简称极化图。

对给定的腐蚀电池,工作稳定时的腐蚀电流为Icorr,则初始电动势

问题:

如增加最有效的阴极的面积,或添加去极剂,搅拌等,将使Ex-S水平线向正方向移动(为什么?

5、超电压(过电位)

腐蚀电池工作时,由于极化作用使阴极电位变负,阳极电位变正。

这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。

以η表示。

超电压量化的反映了极化的程度,对研究腐蚀速度非常重要。

6.金属的耐蚀性能评定(针对全面腐蚀为什么?

金属耐蚀性也叫化学稳定性,即金属抵抗介质作用的能力。

对全面腐蚀,通常以腐蚀速度评定。

对受均匀腐蚀的金属,常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级

7、腐蚀速度的工程表示方法

重量法:

以金属腐蚀前后金属质量的变化来表示,分失重法和增重法。

常为实验室采用。

失重法适用于腐蚀产物能很好地除去而不损伤主体。

增重法适用于腐蚀产物全部附着在金属上,且不易除去。

深度法:

以腐蚀后金属厚度的减少来表示。

深度法能更直观地表示金属的耐蚀性能。

常为工程上采用,通常以mm/a来表示腐蚀速度。

8、析氢腐蚀

定义:

指溶液中的氢离子作为去极剂,在阴极上进行阴极反应,使金属持续溶解而被腐蚀。

酸性介质中的碳钢、不锈钢、合金及一些较活泼的金属常发生析氢腐蚀。

析氢腐蚀发生的条件

条件:

腐蚀电池中的阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位。

耗氧(吸氧)腐蚀

腐蚀电池上的阴极反应由溶液内氧分子参与完成,称为吸氧或耗氧反应。

发生的条件

对于氧电极,耗氧腐蚀的条件为:

腐蚀电池中的阳

极初始电位EºM必须低于该溶液中氧的平衡电位Ee,O2

由于相同条件下,Ee,O2>>Ee,H(见书例),显然更正一些,因此耗氧腐蚀比析氢腐蚀更容易发生。

实际上金属在各种介质中都会发生耗氧腐蚀。

9.钝化及钝化曲线

随着阳极电位向正方向移动,金属溶解速度反而急剧下降,甚至几乎停止。

这种反常的现象称为钝化;

钝化特性曲线分析

钝化的发生是金属阳极过程中的一种特殊表现。

因此必须研究阳极溶解时的特性曲线

各点各区特点参考书本

第二章局部腐蚀

1.影响腐蚀的主要因素

力学因素、几何因素、异种金属偶接、焊接因素。

2.各局部腐蚀

力学因素:

一、应力腐蚀—SCC

1.几个实例(见书图2-1、2-2、2-3)

2.应力腐蚀的概念及产生的条件

定义:

在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂。

应力腐蚀产生的条件:

固定拉应力+特定腐蚀性介质

拉应力的来源:

1)载荷。

2)制造加工和装配过程—焊接应力显著。

3)腐蚀产物的膨胀—楔入作用。

介质条件:

介质性质、浓度、温度

对一种合金材料,并非在所有环境中都会发生SCC;

在一种环境中,并非所有合金材料都会发生SCC。

常见的发生应力腐蚀的条件组合见书表2-1

应力腐蚀的防护:

1)最有效方法是控制应力水平。

在设计时应降低设备的工作应力水平。

2)尽量减少局部应力集中。

结构设计时,应尽可能降低最大有效应力。

3)用热处理方法消除残余应力或改善合金组织结构

4)其他办法:

合理选材、添加缓蚀剂、采用阴极保护等。

应力腐蚀实例

实例1:

北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造,由于冷凝液的腐蚀发生破坏,便用304型不锈钢(00Cr18Ni9)管更换。

使用不到两年出现泄漏,检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。

实例2:

某化工厂生产氯化钾的车间,一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂,转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。

经鉴定为应力腐蚀破裂。

实例3:

CO2压缩机一段、二段和三段中间冷却器为304L型不锈钢制造。

投产一年多相继发生泄漏。

经检查,裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位。

所用冷却水含氯化物0.002%~0.004%。

换热器中造成氯化物浓缩的原因:

◆缝隙管与管板连接形成的缝隙区。

由于闭塞条件使物质迁移困难,容易形成盐垢,造成氯离子浓度增高。

◆汽化高温端冷却水强烈汽化,在缝隙区形成水垢使氯化物浓缩。

对立式换热器尤为严重。

解决办法

Ø改进管与管板的联接结构,消除缝隙。

Ø立式换热器的结构改进,提高壳程水位,使管束完全被水浸没。

Ø管板采用不锈钢—碳钢复合板,以碳钢为牺牲阳极

实例4:

一高压釜用18-8不锈钢制造,釜外用碳钢夹套通水冷却。

冷却水为优质自来水,含氯化物量很低。

高压釜进行间歇操作,每次使用后,将夹套中的水排放掉。

仅操作了几次,高压釜体外表面上形成大量裂纹。

二、腐蚀疲劳

1.腐蚀疲劳的概念

金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质的联合作用下,所引起的腐蚀。

(注意与疲劳断裂的区别)

产生的条件:

变应力+腐蚀性介质。

特征:

表面容易观察到有短而粗的裂缝群。

裂缝多为穿晶型,只有主干,没有分支。

裂缝前缘较“钝”,断口大部分有腐蚀产物覆盖,小部分断口较为光滑,呈脆性断裂。

腐蚀疲劳的机理:

一般认为是力学—电化学过程,金属在交变应力的作用下,结晶结构发生位错、滑移,滑移面上的金属原子具有较高的自由能,成为阳极,在交变应力和介质的联合作用下,产生裂纹并不断扩展。

腐蚀疲劳影响因素:

介质的pH值、含氧量、温度、变负荷的性质一般随pH值减小,含氧量增高,温度上升,腐蚀疲劳寿命降低。

交变应力影响最大。

防护措施:

最好降低构件应力值;加缓蚀剂;阴极保护等。

腐蚀疲劳实例

某钢铁厂用于废水处理的间歇反应器为哈氏合金B-2制造,反应器为圆筒形罐体,椭圆形封头,支座为普通结构钢。

为避免在哈氏合金本体上异材焊接,在支座与下封头焊接处增设哈氏合金B-2过渡圈(10mm)。

介质为蒸汽和1%含氟泥浆水,腐蚀性较强。

投产后经常泄漏,经检查,裂缝主要发生在下环缝。

(注:

哈氏合金B-2——00Ni70Mo28)

三、磨损腐蚀(冲刷腐蚀)

磨损腐蚀的概念:

腐蚀性流体与金属以较高速度做相对运动而引起金属的腐蚀损坏,简称磨蚀。

尤其当流体中含有固体颗粒时,会更加剧破坏。

产生的条件:

腐蚀性介质+高速相对运动

如:

叶轮、涡轮、搅拌器、离心机刮刀、换热器入口管及对应管束、弯管及弯头等。

4.磨蚀的控制

Ø合理的结构设计,尽量避免产生涡流、湍流。

Ø选择能形成保护性好的表面膜的材料以及提高材料的硬度。

Ø不妨碍工艺条件的情况下,采用加大管径的设计,使流速降低,减缓冲刷。

Ø在构件上采用耐磨、耐冲击、粘结力强的涂层。

磨损腐蚀实例

实例一:

一条碳钢管道输送98%浓硫酸,原来的流速为0.6m/s,输送时间需1小时。

为了缩短输送时间,安装了一台大马力的泵,流速增加到1.52m/s,输送时间只需要15分钟。

但管道在不到一周时间内就破坏了。

实例二:

高压聚乙烯车间反应器R-4240及产品冷却器E-4219,在运行过程中出现多处夹套水泄漏现象,2004年10月出现多处夹套水泄漏现象后,停车对夹套泄漏点周边1米范围进行了超探检查,发现夹套进口处内侧的夹套壁厚由δ8mm减小到δ3mm左右,夹套其他位置的壁厚减小至δ7.3mm左右(见图A中夹套泄漏点)。

提示:

由于入水处死角内的水过热造成了局部汽化,引起汽蚀冲刷减薄

第二节表面状态与几何因素

表面状态主要指:

金属表面质量,如碰撞造成的凹面,加工造成的划痕及表面的气孔和裂纹等;还包括表面膜的缺陷和破损。

一、孔蚀

1.孔蚀的概念:

在金属表面的局部地区,出现向深处发展的腐蚀小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微,这种腐蚀状态称为孔蚀,也叫点蚀。

蚀孔通常沿着重力方向或横向发展,一块平放在介质中的金属,蚀孔多在朝上的表面出现。

蚀孔一旦形成,具有“深挖”的动力。

静止液体中易发生。

孔蚀的机理:

易钝化金属在含有活性阴离子的介质中,如Cl-,最易发生孔蚀。

孔蚀过程分为蚀孔的形成与成长两个阶段。

孔蚀的控制

1、尽量降低有害杂质的含量2、采用抗孔蚀材料,如,316L。

3、改善热处理,减少金相缺陷和析出,如,热处理00Cr18Ni5Mo3Si2N。

4.、尽量降低介质中的卤素离子浓度5、表面处理——软氮化-氧化-抛光-氧化6、消除结构上的死区7、阴极保护

二、缝隙腐蚀

1.概念:

当金属间或金属与非金属间存在很小的缝隙时,缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝隙内金属加速腐蚀。

2.发生的场合铆接板接合处、法兰垫片接合处、设备底板与基础的接触面、换热管与管板的连接处

缝隙腐蚀的防护措施:

主要从结构设计上避免形成缝隙和死区。

孔蚀及缝隙腐蚀实例

实例1:

某发电厂的冷凝器,用海军黄铜制造时由于进口端流速超过1.52m/s(临界流速),很快发生磨损腐蚀破坏。

后来改用蒙乃尔合金制造冷凝器。

其临界流速为2.1~2.4m/s,操作人员仍然按海军黄铜的临界流速控制,结果使蒙乃尔合金发生孔蚀。

实例2:

炼油厂的催化裂解装置有64km长的铝制管线,在可能的地段将铝管集成一束,固定在槽钢里,槽钢的翼缘朝上安装。

当进行试车时,很多铝管已不能承受压力,经检查发现大量蚀坑,有些已穿孔。

实例3:

某轻油制氢装置再生塔底重沸器为U型管换热器。

管程走低变气167℃,壳程走本菲尔溶液117℃,其中加有V2O5作为缓蚀剂。

换热管为1Cr18Ni9Ti不锈钢,管板为16Mn钢。

使用两年后,发现管子与管板连接处的缝隙内发生腐蚀。

分析:

V2O5是一种钝化剂,能使16Mn钝化,表面生成保护膜。

使用钝化剂的基本要求是:

钝化剂的浓度必须超过临界致钝浓度。

换热管与管板缝隙腐蚀的解决办法:

◆背部深孔密封焊

◆尽量增大胀接范围

◆采用填缝剂堵塞缝隙

◆加大缝隙使其中溶液能流动,消除闭塞条件

第三节电偶腐蚀

概念:

异种金属在同一介质中接触,由于腐蚀电位不相等有电流流动,使电位较低的金属溶解速度增加,电位较高的金属溶解速度减小,甚至不溶解,这就是电偶腐蚀,也叫接触腐蚀或双金属腐蚀。

影响电偶腐蚀的因素:

1、面积比。

工程设计切忌“大阴极小阳极”结构。

2、介质的电导率

一般来说,介质的电导率高,金属的腐蚀速度大。

但对电偶腐蚀而言,介质电导率高低对阳极金属的腐蚀程度的影响有所不同。

电偶腐蚀的防护措施

1.选材

从理论上讲,最好办法是不使用异种材料接触。

但工程实际上,不可避免地要使用异种材料接触。

如:

船舶壳体为钢材,推进器需要良好的耐磨性,选用青铜。

但并非异种金属组合都会产生严重的电偶腐蚀。

判断两种金属组合是否安全的最简单办法是比较其自然腐蚀电位,即“电偶序”。

见书P55表2-2、2-3。

一般电位差小于50mv,电偶效应可忽略。

2.合理的结构设计

1)尽量避免小阳极大阴极的结构

◆要求紧固件对被联接件应是阴极性的

◆焊缝对母材应是阴极性的

◆尺寸小的重要部件应当是阴极性的

2)绝缘:

绝缘最有效应尽量采用

3)加入过渡金属

3.合理利用电偶效应。

可以利用电偶腐蚀达到防腐的目的。

电偶腐蚀实例

实例1:

某电厂的凝汽器的管束材质为黄铜,管板为碳钢。

原来使用河水作冷却水,后来因为缺水,便掺入1/3~2/3的海水。

结果凝汽器腐蚀很严重,特别是胀接处。

分析:

介质的导电性

实例2:

某啤酒厂的大啤酒罐,用碳钢制造,表面涂覆防腐涂料,用了20年。

为了解决罐底涂料层容易损坏的问题,新造贮罐采用了不锈钢板作罐底,筒体仍用碳钢。

认为不锈钢完全耐蚀就没有涂覆涂料。

几个月后,碳钢罐壁靠近不锈钢的一条窄带内发生大量蚀孔泄漏。

实例3:

一管道系统需要用低碳钢和铜管组合。

为避免发生电偶腐蚀,在碳钢管和铜管间加入了一个陶瓷接头。

但安装时用金属托架将管道固定在金属板制造的壁上。

一年后钢管因腐蚀发生大量泄漏。

实例4:

某钢制容器内装有一根铜制加热管。

由于腐蚀条件温和,钢容器仅略有生锈。

为了控制物料中铁的含量,将容器内壁用涂料涂覆,结果容器壁不久就腐蚀穿孔。

涂层大面积突起和剥离。

(自问:

小阳极大阴极?

第四节焊接因素

一、焊接缺陷与腐蚀

1.常见的焊接表面缺陷

2.异种金属焊接。

“切忌产生大阴极小阳极的情况”。

3.焊接残余应力。

焊接处易发生应力腐蚀和晶间腐蚀

晶间腐蚀的机理

1)贫化理论

“贫化”是个总称,对不锈钢和钼铬镍合金是贫铬理论,对铝铜合金是贫铜理论。

Ø化学成分的影响

对不锈钢来说,450~850℃是敏化温度。

此时最易产生晶间腐蚀。

不锈钢出厂时已经固溶处理,所以碳是过饱和的。

固溶处理:

把钢加热到1050~1150℃后进行淬火,目的是获得均相固溶体。

晶间腐蚀的防护:

1)固溶处理。

使焊接析出的碳化铬重新溶入奥氏体,再水冷(急冷),经淬火进入“一次稳定区”。

2)稳定化退火

加热到850~900℃,保温2~5小时后空冷,此时,元素在金属中扩散相当迅速,铬在晶粒处分布均匀,进入“二次稳定区”。

3)超低碳控制焊缝含碳量低于0.04%。

4)合金化加入Ti、Nb等亲碳力更强的元素。

腐蚀实例

实例1:

某厂一根309Cb不锈钢薄壁管输送强腐蚀性溶液。

因为管道需加热,在不锈钢管外加一根碳钢夹套管,用309Cb不锈钢焊条与不锈钢焊接在一起。

很短时间后在焊接部位发生泄漏。

试分析原因并提出解决方法。

(自答:

焊接处易发生应力腐蚀和晶间腐蚀。

在焊缝处极易发生)

实例2:

某用于输送淀粉溶液的316L型不锈钢管在现场制造。

使用6个月后,在很多环焊缝上及其附近发生泄漏。

检查发现蚀孔处有焊接时形成的焊珠。

(?

第三章金属在某些环境下的腐蚀

1.高温氧化中的“高温”的含义

所谓高温是:

金属表面不致凝结出液膜,又不超过金属表面氧化物的熔点。

2.高温氧化膜具有保护作用的条件

(1)膜的完整性

氧化膜要具有保护性,则必须是完整的。

其必要条件是:

金属氧化物的体积要大于氧化消耗掉的金属的体积。

2)膜应具有足够的强度和塑性、与基体结合力强、膨胀系数相近

这个要求基于化工机器设备在工作时的受力及工作条件较苛刻:

组合应力、变载荷、高温高压、温度波动大、流体流速高及冲刷强等。

一般r=1.3~2.0较合适。

3)膜内晶格缺陷浓度低

若缺陷浓度高,则金属离子或氧离子通过缺陷进行扩散也变得容易,氧化速度加快。

4)氧化膜在高温下性质稳定

3.氢腐蚀及其发生的条件

氢气在常温下不会对碳钢产生明显的腐蚀。

在温度高于200~300℃,压力高于0.3MPa时,氢对钢材作用显著,机械强度会剧烈降低,这就是氢腐蚀。

钢材发生氢腐蚀时,产生的是微裂纹,宏观上很难发现,结果是突然断裂

发生氢腐蚀必须满足的条件:

●一定氢气压力下,反应温度应高于氢腐蚀的起始温度。

●一定温度下,氢气压力应高于氢腐蚀的最低分压。

4.热腐蚀的温度及介质条件

高温下,煤、油等各种燃料燃烧后产生各种混合气,含有大量的S及碱金属等杂质,因此,在金属表面上沉积一层薄的盐膜,由此构成的腐蚀现象称为热腐蚀。

它产生的温度一般为700~1000℃。

热腐蚀的环境条件

一般认为碱金属盐类,特别是Na2SO4是导致热腐蚀的必要条件。

◆碱金属盐来源

空气中的盐雾;含钠及硫的燃料燃烧形成的;空气中的盐与燃料中的硫燃烧时形成的。

5.氧浓差腐蚀

土壤中的氧有些溶解在水中,有些在土壤的毛细管和缝隙内,两者对金属在土壤中的腐蚀都有影响。

氧在不同土壤中通过难易程度不同:

干燥沙土→易;潮湿沙土→较难;潮湿粘土→更难

湿度不同和结构不同的土壤中,氧含量相差几万倍,造成浓差腐蚀。

6.杂散电流腐蚀

杂散电流是一种漏电现象。

是由直流电源(如:

电气机车、电焊机、电解槽等)漏失出来的电流。

一些地下管道、贮槽和混凝土的钢筋等都容易因这种杂散电流引起腐蚀。

如:

直流电从路轨漏到地下,进到地下管道某处,再从管道的另一处流出而回到路轨,杂散电流从管道流出的地方成为腐蚀电池的阳极区,腐蚀破坏将发生在此。

防止办法:

1、直流电系统要构成完整闭合回路,严禁用土壤和水作为回路的一部分。

2、导电线路与土壤和水间要绝缘良好。

3、采用断电器切断漏电途径。

事例三船舶上的电焊作业,焊机放置在码头上,电焊机一条电缆接焊枪,另一条电缆接在钢码头上。

作业一段时间后,发现船体局部受到严重的腐蚀。

第四、五章金属(非金属)材料

1.合金化原理

2.单项合金n/8定律

此定律是塔曼在研究单项合金的耐蚀性时,发现其耐蚀能力与固溶体成分之间存在一种特殊关系:

n/8定律。

n/8定律:

在给定介质中一种耐蚀组元和另一种不耐蚀组元组成的固溶体合金,其中耐蚀组元的含量等于12.5%、25%、37.5%、50%.......的原子分数,即1/8、2/8、3/8……n/8时,合金的耐蚀性将出现突然的阶梯式升高,合金的电位也随之升高。

其中n称为稳定性台阶。

注意:

●n/8定律并非通用定律,不是所有固溶体合金在任何介质中都服从n/8定律。

●n/8定律也适用于多元系统的固溶体合金。

●定律是基于大量实验数据提出的,尚无合理的理论解释。

3.金属材料的耐蚀性表现在哪些方面?

获得耐蚀能力的三条途径:

钝化而耐蚀、表面形成不溶性腐蚀产物膜而耐蚀、材料本身热力学性质稳定而耐蚀

纯金属的耐蚀特性:

1.金属热力学稳定性。

纯金属的热力学稳定性,可按标准电位值来判断。

2.金属的钝化。

某些金属在一定条件下,可发生钝化而耐蚀,常见的有:

Ti、Nb、Al、Cr、Mo、Mg、Ni、Fe等。

钝化环境为:

一般为氧化性介质,但不含有卤素离子。

这些金属往往是合金添加元素。

3.腐蚀产物膜的保护性。

除钝化外,有些金属还会形成腐蚀产物膜这类机械钝化膜。

金属耐蚀合金化的途径

1.提高金属的热力学稳定性。

2.减弱合金的阴极活性。

如减小阴极面积、加入析氢超电位高的合金元素。

3.减弱合金的阳极活性。

如减小阳极相的面积、加入易钝化的金属、加入阴极合金促进阳极钝化。

4.使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜

4.老化

老化是指高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用,其性能逐渐变坏,以致最后丧失使用价值的现象。

老化是一种不可逆的变化

发生老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点,如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基,等等。

外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体(如二氧化碳、硫化氢等)、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫,等等。

防止老化的措施:

1、改善高分子的结构。

2、在合成材料加工过程中添加防老剂。

如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂,添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂,等等。

3、用物理防护的方法,如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等

第六章防腐蚀方法

.阴极保护和阳极保护

一、阴极保护:

依靠外加直流电流或牺牲阳极,使被保护金属成为阴极,从而减轻或消除金属的腐蚀的方法。

利用外加电流或利用恒电位法都可使金属发生阴极极化。

阴极保护电源来源

1.牺牲阳极

如电偶腐蚀中的阳极,受到腐蚀。

这样的金属我们称之为牺牲阳极。

牺牲阳极上的电位低于被保护金属,它输出的电流流经介质流向被保护金属结构。

这就要求牺牲阳极必须与被保护金属结构保持电接触。

对牺牲阳极材料的要求:

牺牲阳极材料电位必须足够负;在介质中腐蚀速度低,材料消耗低;具有良好的导电性;

具有较高的电流效率,即消耗于自腐蚀的电能量要小;有较好的机械性能,便于加工、成本低、容易获得

2.外加电流系统

保护电流来自在被保护结构与阳极间连接的某个外加的直流电源。

电源的正极必须与阳极连接,这样才能对被保护结构输出所需要的阴极电流。

如果接错了,则金属变成阳极,反而加速腐蚀。

进行阴极保护,必须知道所需的总电流。

这可用临时的试验装置来测定电流的需要量。

若所需要的保护电流不大(<1.5~2A),最好选用牺牲阳极保护。

如果所需保护电流较大,采用外加电流保护比较经济。

阴极保护比较适宜于腐蚀性不太强的介质,如:

海水、土壤、中性盐溶液。

在强腐蚀性介质中,因电能与护屏材料消耗太大,一般不采用。

阴极保护的基本参数

Ø最小保护电流密度:

使金属腐蚀停止,达到完全保护时所需的最小电流密度。

Ø最小保护电位:

阴极保护下,金属刚好完全停止腐蚀时的临界电位。

这两个参数可通过实验确定。

Ø最大保护电流密度:

达到有效保护或完全保护所用电流密度的最大值。

超过此值,将发生过保护现象。

Ø最大保护电位:

达到有效保护或完全保护所用极化电位的最负值。

Ø过保护:

由于保护电流密度过大或保护电位太负引起的腐蚀速度增加。

Ø分散能力与遮蔽作用

电流在被保护表面均匀分布的能力称为分散能力。

分散能力越强,则阴极保护的效果越好。

遮蔽作用是由于电流有选择电阻最小的途径流动的特性。

被保护设备上距离阳极最近的部位电阻最小,将聚集很高的电流密度,而离阳极较远的部位,往往不能获得足够的电流密度,致使保护效果不好。

Ø

保护度:

V1---保护前的腐蚀速度;V2---保护后的腐蚀速度

注意:

要使腐蚀速率完全降到零,实际上将要消耗很大的电流,甚至发生了强烈的析氢腐蚀时,腐蚀率仍将不到零。

因此要想达到最小保护电流密度是不现实的。

所以说“有效保护”比“完全保护”更合适。

实际上,阴极保护设计与使用合适的话,保护度可达到80%~99%。

联合防腐

1.阴极保护和涂料联合防腐

只有涂料防腐时虽涂料可将金属与介质机械隔开,起到保护金属的作用,但由于涂层本身存在微孔、老化、龟裂、剥离及施工不良使涂层发生针孔、机械损伤等,大大缩短了涂层使用寿命;另外,裸露部分金属形成小阳极,涂层部分形成大阴极,使金属腐蚀加剧。

联合保护时裸露部分的金属表面,由于获得集中的保护电流而得到阴极保护,则可以弥补涂层的缺陷,防止涂层劣化,可大大延长设备的检修周期。

例如,某油田的地下输油管道,在单独使用涂料防腐时,不到三年发生穿孔漏油,造成停产。

在采用涂层与阴极保护联合防腐后,五年多未发现腐蚀穿孔现象。

2.阴极保护和缓蚀剂联合防腐

Ø采用缓蚀剂防腐是为了加入少量某些物质,能使金属腐蚀程度大为降低,甚至停止。

但在有些情况下,单独使用缓蚀剂效果不好,或使用量太大,不经济。

Ø联合防腐发电厂列管式海水凝汽器黄铜管的腐蚀,主要是黄铜脱锌引起的穿孔腐蚀破坏。

在海水中只加缓蚀剂FeSO4,防腐效果不好;若单独采用阴极保护,由于遮蔽作用,只能对管板和管端起良好的保护作用。

采用联合保护后,很好地解决了这一问题。

腐蚀事例

事例一:

某公司选用不锈钢管作地下输油管道。

安装后大约一年准备投入使用,油从一端泵入,在另一端却未见油出现。

检查发现管道上因腐蚀形成了许多小孔,油全部漏掉了。

又发现该管道附近有一条碳

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