工业腐蚀与预防措施PPT资料.ppt

1、腐蚀无处不在，种类繁多。为了制定防腐对策，需要对装置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以及运转条件等进行详尽研究，加大力度、综合治理，从而防止或减缓腐蚀性破坏。,2022年10月2日,二、腐蚀机理 化学腐蚀：是指周围介质对金属发生化学作用而造成的破坏。化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接与反应物（如氧水酸）的分子相互作用。金属的氧化和氧化剂的还原是同时发生的，电子从金属原子直接转移到接受体，而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。金属和不导电的液体（非电解质）或干燥气体相互作用是化学腐蚀的实例。最主要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，也就是金属的氧化过程（与氧的化学反应）

2、，或者是金属与活性气态介质（如二氧化硫硫化氢卤素蒸汽和二氧化碳等）在高温下的化学作用。,2022年10月2日,1.化学腐蚀 化学腐蚀是指周围介质对金属发生化学作用而造成的破坏。工业中常见的化学腐蚀有金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀等。金属氧化：金属在干燥或高温气体中可与氧反应造成腐蚀。氧化过程可表示为 2Me+O22MeO 式中 Me表示金属。高温硫化：是指含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化氢等，在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。特别是在有水蒸气存在的条件下，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，硫化氢则成为氢硫酸，高温硫化腐蚀状况会加重。,2022年10月2日,渗碳：是指一氧化碳、烃类等含碳

3、物质在高温下与钢接触分解成游离碳，并渗入钢内形成碳化物的过程。脱碳：是指钢中渗碳体在高温下与气体介质如水蒸气、氢、氧等，发生化学反应引起渗碳体脱碳的过程。渗碳和脱碳均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。氢腐蚀：氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的过程。,2022年10月2日,2电化学腐蚀 金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或组成的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解，造成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。两种不同金属在溶液中直接接触，因其电极电位不同而构成腐蚀电池，使电极电位较负的金属发生溶解腐蚀，则称之为电偶腐蚀，或接触腐蚀（Mg和Fe在盐酸

4、中）。工程上不乏不同金属材料间的接触，电偶腐蚀这类电化学腐蚀屡屡发生。,2022年10月2日,电化学腐蚀是最常见的腐蚀，金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如海水、土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀。金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或组成的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解，造成材料失效。,2022年10月2日,铁是工程技术领域中最重要的材料，但其易生锈的缺陷给人类带来了不小的损失。铁生锈的主要原因是空气中的氧和潮湿环境，那么充满水的管道为什么在没有空气的情况下也会腐蚀？这一问题曾一直困扰

5、着科学家。最近，德国科学家发现，这是因为那些没有氧也能生存的微生物在作怪，这一过程称之为厌氧腐蚀过程。至于该微生物属于哪个种类，目前尚不清楚。微生物分解铁是一个综合的电化学过程，该过程不仅腐蚀铁的表面，而且还能将铁腐蚀穿，给人们造成严重损失。引起这种腐蚀的微生物为硫酸盐还原微生物，它们生长在水中，可以侵袭人、动物和植物。其主要腐蚀机理是，微生物先将水中的硫酸盐还原成硫化氢，而硫化氢这种物质可以侵蚀铁。此外，这种硫酸盐的还原过程需要氢气，微生物可以在水中缓慢释放氢气，从而使水中的铁被腐蚀的速度加快。,2022年10月2日,图6-1 电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理的基本区别是：电化学腐蚀时，介质与

6、金属的相互作用是两个独立的共轭反应。阳极过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；另一个共轭的阴极过程是留在金属内的过量电子被溶液中的电子接受体或去极化剂接受而发生还原反应。图6-1即是铁的电化学腐蚀模型。,2022年10月2日,三、腐蚀的危害与损失,伴随世界工业化进程的是环境污染的加重和人类生存条件的恶化。污染环境的物质大多是腐蚀性物质，所以腐蚀现象无时不在，随处可见。腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中，腐蚀所造成的经济损失占很大比例。19641973年间，日本金属工业公司处理设备损伤事故1009起，有985起与腐蚀有关，占9762。美、英、前苏联、前西德等国

7、19691970年间的调查资料表明，由于腐蚀造成的直接损失，占国民经济总收入的2042。美国每年汽车事故损失300亿美元，火灾损失110亿美元，洪水损失43亿美元，风灾损失17亿美元，地震损失4亿美元，而腐蚀造成的损失达700亿美元，远远超出上述其余各项的总和。,2022年10月2日,在化学工业中，所用原材料及生产过程中的中间产品、副产品、产品等大部分具有腐蚀性。腐蚀性介质对建筑物、厂房、设备基础、各种构架、道路、地沟等，都会造成腐蚀性破坏。致使建筑物临危、厂房倒塌、设备基础下陷、构架毁坏、管道变形开裂，造成重大事故。在化工生产中，大量酸、碱等腐蚀性介质，严重地腐蚀着机械、设备，管路、阀门、垫

8、片、填料等，致使设备壁厚变薄、强度下降，设备、管路、阀门泄漏，内容物向外泄放或散逸，引起中毒、火灾、爆炸等事故发生。电气、仪表等设施，会因腐蚀而引起绝缘破坏、接触不良，致使电气、仪表失灵，引发各类事故。,2022年10月2日,第二节 工业腐蚀的典型类型,金属腐蚀按腐蚀形态分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。全面腐蚀的电化学过程特点是腐蚀电池的阴、阳极面积非常小，甚至在显微镜下也难于区分，而且微阴极和微阳极的位置是变幻不定的，因为整个金属表面在溶液中都处于活化状态，只是各点随时间有能量起伏，能量高时（处）为阳极，能量低时（处）为阴极，因而使金属表面都遭到腐蚀。,全面腐蚀与局部腐蚀的阴阳极分布示意图a）

9、全面腐蚀 b）局部腐蚀,2022年10月2日,局部腐蚀是相对全面腐蚀而言的。其特点是腐蚀仅局限或集中在金属的某一特定部位。局部腐蚀时阳极和阴极区一般是截然分开的，其位置可用肉眼或微观检查方法加以区分和辨别。腐蚀电池中的阳极溶解反应和阴极区腐蚀剂的还原反应在不同区域发生，而次生腐蚀产物又可在第三地点形成。局部腐蚀可分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀断裂、氢脆和腐蚀疲劳等。,2022年10月2日,一、全面腐蚀 全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程度相同的腐蚀，也称作均匀腐蚀。在全面腐蚀中，金属以一定的速度被腐蚀介质所溶解，金属结构逐渐变薄。而局部腐蚀是指金

10、属结构特定区域或部位上的腐蚀。全面腐蚀的速度，以金属结构单位时间内，单位面积的质量损失表示，如mgdm-2D-1，gm-2H-1；也可用金属每年腐蚀的深度，即金属构件每年变薄的程度来表示，如mma-1。,2022年10月2日,金属材料的耐腐蚀性，依其腐蚀速度分为四个等级，列于下表。当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。,2022年10月2日,二、缝隙腐蚀,缝隙腐蚀示意图,是局部腐蚀的一种形式，它可能发生于溶液停滞的缝隙之

11、中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。,2022年10月2日,1缝隙腐蚀产生的条件 金属表面上由于存在异物或结构上的原因会造成缝隙，此缝隙的宽度一般在0.025mm0.1mm范围内。几乎所有的金属、所有的腐蚀性介质都有可能引起金属的缝隙腐蚀，其中以依赖钝化而耐蚀的金属材料和以含C1的溶液最易发生此类腐蚀。,2022年10月2日,2腐蚀机理 由于缝隙中积液流动不畅，逐渐使缝内外构成浓差电池和阴极还原反应。阳极、阴极反应可分别表示为：上述反应使氧逐渐消耗，由于积液流动不畅，氧很难补充，且腐

12、蚀产物对缝隙起了进一步阻塞作用，但缝内阳极溶解借助缝外阴极反应仍可进行。生成过多的Me+使缝内外电平衡破坏，促进溶液内Cl-离子等迁入缝内形成金属盐。盐水解生成游离酸加快了金属的溶解速度。Me+的增多，由于自催化作用使上述过程更加活跃，造成腐蚀更加严重。,2022年10月2日,缝隙腐蚀机理示意图（a）金属离子电池；（b）不同充气电池,2022年10月2日,缝隙腐蚀机理示意图,2022年10月2日,过程在包括缝隙内部的整个金属表面上均匀出现，在覆盖的缝隙区O2在孕育期就消耗了。致使缝隙内溶液中的氧靠扩散补充（氧扩散到缝隙深处）很困难。从而中止了缝隙内氧的阴极还原反应，使缝隙内金属表面和缝隙外自由

13、暴露表面之间组成宏观电池。缺乏氧的区域（缝隙内）电位较负为阳极区，氧易到达的区域（缝隙外）电位较正为阴极区。结果缝隙内金属受到强烈溶解，金属阳离子不断增多，这就吸引缝隙外溶液中的负离子（如C1-）开始移向缝隙区，以维持电荷平衡。所生成的金属氯化物在水中水解成不溶的金属氢氧化物和游离C1-，这样C1-离子和低pH值共同加速了缝隙腐蚀。,2022年10月2日,3防止或减少缝隙腐蚀的措施：（1）设计要合理，尽量避免缝隙。设计时应避免积水处，设计容器时要使液体能完全排净，要便于清理和去除污垢。（2）焊接比铆接或螺钉连接好。对焊优于搭焊。（3）螺钉接合结构中可采用低硫橡胶垫片，不吸水的垫片（聚四氟乙烯）

14、。（4）如果缝隙难以避免时，则采用阴极保护，如在海水中采用锌或镁的牺牲阳极法。（5）实在难以解决时，改用耐缝隙腐蚀的材料。（6）带缝隙的结构若采用缓蚀剂法防止缝隙腐蚀，一定要采用高浓度的缓蚀剂才行。由于缓蚀剂进入缝隙时常受到阻滞，其消耗量大，如果用量不当，反而会加速腐蚀。,2022年10月2日,三、孔腐蚀,1、定义：孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的腐蚀，又称作小点腐蚀（孔蚀，点蚀）。点蚀系数：蚀孔的最大深度与按失重计算的金属平均腐蚀深度之比值。点蚀系数愈大表示点蚀愈严重。,不锈钢与氯化物溶液接触形成钝化-活化电池发生小孔腐蚀,2022年10月2日,孔蚀的几种形式示意图（a）窄深；（b）椭圆

15、形；（c）宽线；（d）在表面下面；（e）底切形；（f）水平形；（g）垂直形。,2022年10月2日,2、特点：只在表面有零星的腐蚀小孔，其余部分不腐蚀或很轻微；多为小孔，孔直径深度，一般只有几十微米（1mm）；多发生在表面有钝化膜或有保护膜的金属上。3、危害：发生点蚀时虽然金属的失重不大，但由于阳极面积非常小，阳极上流过的腐蚀电流密度很大，造成很高的金属溶解速度，严重时可使金属设备穿孔破坏。点蚀还会使晶间腐蚀、剥蚀，应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳等加剧，在很多情况下乃是这些局部腐蚀的起源。难检查：小；比重小；易遮盖。4、原因：金属表面有露头、错位、介质不均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破坏，成为点蚀源；表面凝结有水滴或水膜。,2022年10月2日,5、影响腐蚀速度的因素 氯化物、溴化物、次氯酸盐等溶液，及含氯离子天然水的存