过程装备腐蚀与防护综述

过程装备腐蚀与防护综述班级：装控131班

学号：1304310125

姓名：杨哲

指导老师：黄福川

过程装备腐蚀与防护综述

装控131杨哲 1304310125

材料表面现代防护理论与技术

摘要：从材料表面防护技术与防护理论的角度，全面的介绍了材料表面防护技术与防护理论在人们的日常生活和国民经济发展中的重要性，并从金属材料有可能发生的腐蚀老化失效、摩擦磨损失效和疲劳断裂失效的理论基础，介绍了多种现代常见的材料表面防护新技术，如特种电沉积技术、热能改性表面技术、三束表面改性技术、气象沉积技术。金属表面转化膜技术等。同时，对于材料表面的涂、镀层界面结合理论，材料涂、镀层的防护理论，零部件表面防护涂、镀层设计等内容进行了专门的介绍。

关键词：材料表面；防护技术；腐蚀机理；防护理论；材料涂、镀层

Abstract: From the Angle of material surface protection technology and protection theory, comprehensive material surface protection technique is introduced and protection theory in People's Daily life and national economic development, the importance of and the possible corrosion of metal materials aging failure friction and wear and fatigue fracture failure of the theoretical foundation, introduced a variety of modern common material surface protection technology, such as special heat surface modification technology of electrodeposition three beam surface modification technology of meteorological deposition technology conversion film on the metal surface at the same time, such as interface for material surface coatings combined with theory, theory of protective materials, coatings, parts design content such as surface protective coatings specifically introduced

Keywords: Material surface; Protection technology; Corrosion mechanism; Protective theory; Material coatings

前言

人们在日常的生活工作中不可避免的都要使用各种不同材料制成部件或产品，而使用这些部件或产品其目的是不同的，有的是为了工作，有的是为了日常生活。在使用这些不同材料制成的产品时，人们经常会发现，一些产品部件在不同的使用环境中，或者在环境条件发生变化时，表面很快会发生腐蚀、氧化、摩擦、磨损、老化等失效破坏现象，使产品的使用功能或使用价值受到影响，严重时甚至导致产品或部件的报废。因此，需要有针对性的对产品部件涂覆不同的防护膜层，以达到在不同使用环境中能够长期使用的目的。但是现代科学技术的进步和产品所处环境的复杂性，要求产品部件的屠夫膜层不再是简单的表面防护作用，而是需要具有多种功能，如耐高温、抗氧化、抗老化，满足光电磁等功能要求，甚至要求与产品部件的结构功能一体化。因此，对产品部件表面进行防护或表面处理，关系到产品应用部件的应用寿命和功能化。实际上，对产品部件涂覆功能性膜层是进一步发挥部件材料潜力的体现，也是现代社会提倡的节约原料资源、节约能源的一项重要措施。

设备和设施的绝大部分零件或构件都是由各种金属材料加工制作的，而多种金属材料在空气、水和各种介质中均会产生不同程度的腐蚀现象，致使零件失效，引发设备故障或事故，造成严重后果。所以，设备的腐蚀及其防护问题日益受到工程技术人员和科研人员的高度重视。

腐蚀现象由来己久，随着工业化的发展这个问题愈加突出，而且超出工程技术和企业管理关注的范畴，成为严重影响人们健康与生命以及企业、国家财产的社会问题。腐蚀造成金属材料的损失是相当严重的。金属在各种环境中都可能发生腐蚀。使用量最大的钢铁因遭受腐蚀而变成铁锈，因此使许多设备过早地报废，不能使用。据一些国家的经济部门统计分析：全球因腐蚀而报废的金属量已超过总产量的30%，其中大约有三分之一不能回收利用；腐蚀给人类造成的危害和损失甚至超过风灾、火灾、水灾和地震等自然灾害的总和。有资料显示，因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3%~5% 不仅如此，近30年来世界许多国家因工业设备、设施腐蚀引起的事故，已形成巨大的社会灾难。腐蚀不仅大量吞噬钢材，同时由于生产过程中的腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏，不仅污染环境，甚至着火、爆炸，从而引起厂房、机器设备破坏，酿成严重的事故。特别是石油化工生产工艺在高温高压情况下，腐蚀介质强，危害性更大，直接威胁人员的身体健康和生命安全，这不仅会造成巨大的经济损失，而且还可能造成惨重的人员伤亡事故，严重地损害了社会效益。如1983年，西班牙奥图埃利亚地区的一个学校的地下煤气管道，因年久失修发生锈蚀泄漏，引起爆炸，致使53人死亡，其中包括50名儿童；1984年12月，印度博帕尔市一家农药厂因管道腐蚀泄漏引发爆炸，剧毒气体笼罩整个城市，致使3000余人死亡，18万人受到伤害；1992年，墨西哥瓜达拉哈拉市一家石化工厂，汽油管道腐蚀泄漏引起爆炸，造成300人当场余人死亡此外，据美国国会问责局（GAO）2010年12月发布的一份报告称，截至2007年10月已服役的新型F- 22 猛禽战斗机，共发生534起机仓飞行员座椅的排水装置发生严重锈蚀事件。这可能导致在危险时刻座椅弹射机构失灵。为此，美国国防部支付2.28亿美元用以除锈。由以上事例可以看出腐蚀引起设备、设施发生故障与事故已经造成各方面的巨大损失，应引起人们对腐蚀防护工作的高度重视。

腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施，做好防腐蚀工作。不但可以延长设备寿命、节省大量的金属材料、降低成本，避免巨大的经济损失，而且还可以防止许多恶性事故的发生。同时对促进新技术、新工艺的发展来提高劳动生产率也是必不可少的。

材料的腐蚀主要为金属腐蚀。金属腐蚀按照腐蚀机理可以将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。腐蚀与防护原理主要介绍腐蚀电化学理论，其研究对象是非平衡体系中的金属电极系统，而不是平衡体系中的理想电极系统。该电极系统有两个特点：其一是在没有外电流的自然电位情况下，腐蚀金属电极上有两个或两个以上的电极过程同时进行，腐蚀电位是两个或两个以上电极反应耦合的非平衡电极电位，实质上可以说是一个多电极系统。其二是与一般的电化学过程不同，腐蚀金属电极上所发生的电极过程，通常是不可逆过程；而前者主要是可逆状态下的电化学过程。因此，在分析和研究腐蚀问题时，必须要注意这些特点和区别，否则就不会得到正确的结果。

这篇综述抓住腐蚀金属电极系统的特点，在有关可逆过程电化学理论的基础上，进一步阐述腐蚀电极过程的相关理论。为此，补充并加强讨论了与金属腐蚀相关的电极过程的不可逆热力学问题。另外，强调了基本概念、基本原理，但更注重这些原理的实际应用。讨论腐蚀过程动力学，结合两类常的氢和氧的去极化腐蚀、金属的钝化以及常见的局部腐蚀，介绍典型的环境介质，讨论腐蚀的发生、发展，揭示机制，以寻找有效的腐蚀控制途径。其中涉及了国民经济的重要领域，如石油、化工、电力、水利枢纽、铁路运营工业系统中的腐蚀及其控制。 1 金属电化学腐蚀基本理论

1.1 金属电化学腐蚀原理

1.1.1 金属的电化学历程

金属的腐蚀是金属与周围介质作用转变成金属化合物的过程，实际上就是金属和介质之间发生了氧化还原反应。氧化还原反应根据条件不同，将分别按以下两种不同的历程进行。

一种历程是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于相碰撞的反应点上完成。这种腐蚀历程所引起的金属破坏称为化学腐蚀。

另一种历程是金属腐蚀的氧化还原反应有着两个同时进行却又相对独立的过程。虽然也是一个氧化还原反应，即锌被氧化,同时氧被还原，但是反应产物 Zn（OH）2不是通过氧分子与锌原子直接碰撞结合形成的，而是通过了以下步骤：

（1）Zn→Zn2++ 2e

（2）1/2O2+H2O+2e→2OH-

（3） Zn2++2OHZn（OH）2

（1）+（2）+（3）: Zn+1/2O2→Zn(OH)2

其中反应（1）和反应（2）是同时但又相对独立地进行，即反应（1）中的锌原子并没有同反应（2）中的氧分子直接碰撞。锌原子被氧化成锌离子而进入溶液，它释放出的电子从发生反应（1）的表面部位通过金属锌本身传递到发生反应（2）的表面部位，再同氧分子结合而使氧还原。直接生成的腐蚀产物从金属表面进入溶液的Zn2+和OH-称为一次产物。这两种离子在水溶液中扩散相遇，进而按反应（3）生成白色腐蚀产物Zn（OH）2,通常称后者为二次产物。

1.1.2 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。双电层的模式随金属、电解质溶液的性质而异，一般有以下三种类型。

1) 金属离子和极性水分子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力

2) 金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子的结合力

3) 金属离子不能进入溶液，溶液中的金属离子也不能沉积到金属表面。上述各类双电层都具有以下特点：

i.双电层两层“极板”分别处于不同的两相——金属相（电子导体相）和电解质溶液（离子导体相）中；

ii.双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形成回路时，电子即可沿导线流入或流出电极；

iii.双电层犹如平板电容器，由于两侧之间的距离非常小（一般约为5×10-8cm），这个“电容器”中的电场强度高，据估计其电场强度达107—109 V/cm。

1.1.3 电极电位

习惯上通常把由电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃称为电极电位（也称为电极电势，electrode potential．简称电位），是一个矢量，其数值由电极本身、电解液浓度、温度等因素决定，包括平衡电极电位和非平衡电极电位。

1.1.4 平衡电极电位

(1) 当电极反应正逆过程的电荷运送速度和物质迁移速度相等时，反应达到动态平衡状态。

当电极反应正逆过程的电荷和物质都处于平衡状态时的电极电位称为平衡电极电位或可逆电位，用E0表示。

对于金属作还原态的电极反应，如果金属浸入含有同种金属离子的溶液中，那么参与物质迁移的是同一种金属离子。当金属失去电子成为阳离子进入溶液与溶液中的金属离子沉积

到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，也就是正逆过程昀物质迁移和电荷运送速度都相同，即

Mn+.ne+Mh2OMn+.H2O+ne

将各种金属的标准电极电位按大小从低到高依次排列成表，得到金属的电动序。金属的电动序表明了金属以离子状态进入溶液的倾向大小，值越小，金属越容易失去电子，以离子状态进入溶液的趋势越大。以规定为零的标准氢电极电位为分界线，电位比氢的标准电极电位负（低）的金属称为负电性金属，电位比氢的标准电极电位正（高）的金属称为正电性金属。

(2) 非平衡电极电位：

金属接触溶液，大多是不含有金属本身离子的溶液，金属表面进行的是两对或两对以上的电极过程，且过程中物质并不平衡——不可逆电极，这种状态的电极电位称为非平衡电极电位。它与金属本性、电解液的组成、温度等因素有关，不能用Nernst方程计算，只能实测。如铁或锌在稀盐酸中。

1.1.5 金属电化学腐蚀的趋势判断：

热力学第二定律：ΔG=-nFE＜0,反应自发进行，E=Ek－Em＞0,即金属电极电

位小于（负于）介质中阴极元素的电极电位时，腐蚀可以自动发生。

(1)在有氧的介质中，当金属的电极电位Ee,m比介质中氧的电极电位Ee,o

更负时，金属发生腐蚀；

(2)在无氧的还原性酸中，当Ee,m＜Ee,H时，金属发生腐蚀；

(3)当两种不同金属偶接在一起时，电位较负的金属可能发生腐蚀，电位较正的则可能不腐蚀。

1.1.6 腐蚀电池

(1)宏观腐蚀电池

一般形成宏观腐蚀电池有三种情况：金属偶接、浓差电池及温差电池

(2).微电池

工业用金属及合金表面因化学不均一性而存在大量微小的阴极和阳极，它们在合适的条件下会构成微电池腐蚀系统。它们的分布以及阴阳极面积比都无一定规律，预防与控制比较困难。构成金属表面电化学不均一性的主要原因为：

1)化学成分不均一 2)组织结构不均一

3)物理状态不均一 4)表面膜不完整

1.2 腐蚀速度

电极电位决定电化学腐蚀的倾向性，不表示腐蚀速度，金属电极电位越负，电化学腐蚀的倾向性越大，但是并不表明它的腐蚀速度就越快。比如铝与铁。

腐蚀速度快慢是电化学反应动力学的研究范畴，它与电极本身的性质、介质种类、浓度、温度、介质状态（有无搅拌、流动等）等许多因素相关。

1.2.1 腐蚀速度的计算：

电化学腐蚀过程严格遵守电当量守恒定律，即阳极失去电子数与阴极夺得电子数相等。据法拉第定律，电极上溶解或析出1mol的物质所需要的电量为96500库伦，因此，已知腐蚀电流或腐蚀电流密度即能计算出所溶解或析出物质的数量。

1.2.2 腐蚀速度的表示法：

(1)质量法（重量法）：以腐蚀前后金属质量的变化来表示K失重=（Wo－W1）/STWo---初始重量，W1----腐蚀后质量，S—表面积（平方米），T---时间（小时）

(2)深度法：以腐蚀后金属厚度的减少来表示

D=24x365K/1000γ=8.76K/γ(mm/a)毫米每年

D—腐蚀深度γ---金属的密度，g/cm3

1.2.3 金属腐蚀速度的影响因素：

(1)金属本身：电极电位、超电压、钝性、组成、组织结构、表面状态、腐蚀产物性质等；

(2)热处理工艺：影响合金的盈利状态和晶相结构等；

(3)介质环境：组成、浓度、PH值、温度、压力、流速等；

(4)其他环境：电偶效应、微量氯离子、微量氧、微量高价离子、析出氢等。

1.2.4 耐蚀性的评定：

对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐蚀性的等级。对于一些要求严格的场合，往往用十级评定标准，一般工程应用可用三级或四级就足够了。

三级：一级耐蚀年腐蚀深度＜0.1mm/a

二级可用年腐蚀深度0.1~1.01mm/a

三级不可用年腐蚀深度＞1.0 mm/a

1.3 极化现象与超电压

1.3.1 极化现象

电池工作过程中，由于电流流动而引起的电极电位偏离初始值的现象。阳极电位向正方向偏离称为阳极极化；阴极电位向负方向偏离称为阴极极化。

1.3.2 极化的三种形式：

产生极化现象的根本原因是阳极或阴极的电极反应与电子迁移速度存在差异引起的。

(1)电化学极化：电极反应速度<电子迁移速度；

(2)浓差极化：去极剂或反应产物在溶液中的扩散速度<电极反应速度；

(3)膜阻极化：金属表面形成的保护性薄膜阻滞了阳极反应，使阳极电位急剧正移；同时由保护膜的存在，系统电阻大大增加。极化的实质是一种阻力，增大极化，有利于降低腐蚀电流和腐蚀速度，对防腐有利。

1.3.3 超电压

腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电极电位降低或阳极电极电位升高，其偏离平衡电极电位的差值即称为超电压或过电压。

超电压越大，极化程度越大，电极反应越难进行，腐蚀速率越小，反之亦然。对应极化的三种形式，超电压也有三种：

(1)活化超电压 (2)扩散超电压 (3)膜阻超电压

去极化作用:

凡是能减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。增加去极剂的浓度、升温、搅拌、扩大极板面积等都可能产生去极化的效果。显然，从控制腐蚀的角度，总是希望如何曾极化作用以降低腐蚀速度。

1.4 析氢腐蚀与耗氧腐蚀

1.4.1 析氢腐蚀

介质中的氢离子作为去极剂在阴极上放电成氢原子，进一步结合生成氢分子，并在阴极上析出，从而使阳极金属不断溶解的腐蚀。

(1)析氢腐蚀的条件

阳极金属电极电位必须低于析氢电极电位，即Em＜EH；在标准状态下，应低于氢的标准电极电位，因此，一般情况下，碳钢、铸铁、锌、铝、钛、锰、铬、镍等金属及合金，在酸性介质中都能发生析氢腐蚀，而且，PH越小，酸性越强，发生析氢腐蚀的倾向性越大。一些电极电位负的金属在碱性溶液或水中也能发生析氢腐蚀，比如铝、镁等。

(2)析氢腐蚀的历程：

阳极：M－2e→M2+

阴极：2H++2e→H2↑

(3)析氢腐蚀的特点：

阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大；溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大；阴极面积增加，腐蚀速度加快；氢离子浓度增高、温度升高均会促使析氢腐蚀加剧。

1.4.2 耗氧腐蚀

溶液中的氧分子在腐蚀电极的阴极上进行离子化反应而不断被消耗，并促使阳极金属不断溶解腐蚀------也叫吸氧腐蚀。

(1)发生耗氧腐蚀的条件：阳极金属的电极电位小于氧的电极电位，即Em＜Eo2,由于氧的电极电位远大于氢的电极电位，因此耗氧腐蚀比析氢腐蚀更易发生，绝大多数金属，在中性、碱性及较稀的溶液中，在大气、土壤、水中几乎都发生耗氧腐蚀。

(2)历程：

阳极：M－2e→M2+

阴极：O2+2H2O+4e→4OH-

(3)特点：

1)腐蚀过程的控制步骤随金属在溶液中的腐蚀电位而异；

2)在氧的扩散控制情况下，腐蚀速度与金属本性关系不大；

3)溶液的含氧量对腐蚀速度影响很大；

4)阴极面积对腐蚀速度的影响视腐蚀电池类型而异；

5)溶液的流动状态对腐蚀速度影响大。

1.5 金属的钝性

1.5.1 钝化现象

金属从活性溶解状态向耐蚀状态的转化叫金属的钝化。钝化后的状态叫钝态。

金属钝化现象的特征：

(1)金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度等有关；

(2)金属钝化后电位往正方向急剧上升；

(3)金属钝态与活态之间的转换往往具有一定程度的不可逆性；

(4)在一定条件下，利用外加阳极电流或局部阳极电流也可使金属从活态转变为钝态。

钝化途径：化学钝化和阳极钝化

1.5.2 钝化理论

成相膜理论与吸附理论

(1)成相膜理论

认为，当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、覆盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形成的？当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面，溶解下来的金属离子因扩散速度不够快（溶解速度快）而有所积累。另一方面，界面层中的氢离子也要向阴极迁移，溶液中的负离子（包括OH-）向阳极迁移。结果，阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续，处于紧邻阳极界面的溶液层中，电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是，溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜，这膜往往很疏松，它还不足以直接导致金属的钝化，而只能阻碍金属的溶解，但电极表面被它覆盖了，溶液和金属的接触面积大为缩小。于是，就要增大电极的电流密度，电极的电位会变

得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电，其产物（如OH-）又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成（如铁之Fe3O4），但少数也有

由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。

(2)吸附理论

认为，金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化，而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子（如O2-或OH-）的吸附层也就足以引起钝化了。这吸附层虽只有单分子层厚薄，但由于氧在金属表面上的吸附，改变了金属与溶液的界面结构，使电极反应的活化能升高，金属表面反应能力下降而钝化。此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量。实验结果表明，不需形成成相膜也可使一些金属钝化。

两种钝化理论都能较好地解释部分实验事实，但又都有成功和不足之处。金属钝化膜确具有成相膜结构，但同时也存在着单分子层的吸附性膜。目前尚不清楚在什么条件下形成成相膜，在什么条件下形成吸附膜。两种理论相互结合还缺乏直接的实验证据，因而钝化理论还有待深入地研究。

1.5.3 金属钝性的应用

(1)阳极保护；

(2)化学钝化提高金属耐蚀性；

(3)添加易钝化合金元素，提高合金耐蚀性；

(4)添加活性阴极元素提高可钝化金属或合金的耐蚀性.

2 金属的腐蚀形态

2.1 全面腐蚀与局部腐蚀

2.1.1全面腐蚀

在暴露于含有一种或多种腐蚀介质组成的腐蚀环境中，在整个金属表面上进行的腐蚀称为全面腐蚀，即整个金属表面几乎以相同速度进行腐蚀，最后使金属变薄直至失效。

金属腐蚀电化学过程特点是腐蚀原电池的阴阳极面积非常小，甚至用微观方法也无法辨认出来，而且微阳极与微阴极位置是变幻不定的，因为整个金属表面在介质中都处于活化状态，只是各点随时间（或地点）有能量起伏，能量高时（处）为阳极，能量低时（处）为阴极，这样使金属表面都遭受腐蚀。

全面腐蚀往往造成金属的大量损失，按报废的金属吨数计，这是最重要的腐蚀类型。但从技术观点看，这类腐蚀并不可怕，一般不会造成突然事故，其腐蚀速度较轻易测定，在工程设计时可预先考虑应有腐蚀裕量，表面还可以根据服役年限的要求，涂覆不同的覆盖层，包括金属喷镀、电镀、热侵镀和各种涂料涂装体系以防止设备的过早腐蚀破坏。

2.1.2 局部腐蚀

在腐蚀环境中，金属表面某些区域发生的腐蚀称为局部腐蚀。其特点是阳极区和阴极区一般可以截然分开，腐蚀电池中的阳极反应和腐蚀剂的还原反应可以在不同的地区发生，而次生腐蚀产物又可以在第三地点形成。著名的盐水滴试验证实了上述电化学腐蚀的特征，其腐蚀位置可以用肉眼或微观检查方法加以区分和辨别。

盐水滴实验是在一块抛光、干净的钢片上滴上一滴含有少量铁羟指示剂（酚酞铁氰化钾）的盐水滴，并为空气所饱和。在液滴覆盖区域内出现粉红色和蓝色的小斑点。稍等片刻液滴中心变为蓝色，边缘为粉红色环。这一现象的原因是：在该体系中，钢为阳极所腐蚀，即Fe → Fe 2+ + 2e

铁离子与指示剂作用生成蓝色沉淀：

3Fe 2+ + 2[Fe(CN)6]2- → Fe3[Fe(CN)6] （滕氏蓝沉淀）

而阴极区的反应为：

O2 + 2H2O + 4e → 4(OH)-

OH-增多，使pH值增高，酚酞呈红色。

观察盐水滴区域钢板表面上的腐蚀过程，在开始阶段，液滴中的含氧量是均匀的，而金属表面在制样过程中或多或少有些划痕（纹路），因此阳极小点是沿纹路出现的，而周围粉红斑点是阴极区，说明这时的腐蚀是由于金属表面结构的不均匀而引起的，这种情况称为初生分布。持续一段时间后，液滴中的氧渐渐被消耗，需要从空气中补充氧，液滴中心部位由于液层较厚，氧的扩散路程较长，故供氧较慢。反之液滴边缘液层较薄，氧扩散较快，边缘富氧，所以在液滴与金属表面接触处出现了含氧不均匀，这时阴极反应在边缘较易反应，即产生较多的

2+氢氧根离子，使边缘呈红色。而液滴中心阳极反应占优势，Fe增多，呈蓝色。

同时阳极产物Fe 2+及阴极产物OH-由于扩散和电迁移的结果，在中间地带相遇而形成Fe(OH)2，而后又被氧化成为棕褐色的铁锈Fe(OH)3，即为腐蚀的二次产物（铁盐）。这一阶段的腐蚀主要是介质的不均匀性引起。腐蚀结果是液滴中心部位钢表面有腐蚀坑出现。

以上实验说明：

(1)金属表面结构或组织不均匀性，或腐蚀介质不均匀性，都可以导致腐蚀电池的形成。

(2)失电子的阳极反应和得电子的阴极还原反应是在两个相对独立的区域进行的，但彼此又不可分割同时完成。

(3)金属的电化腐蚀过程伴随着电流的发生（有电子流动），该电流表征着金属的腐蚀速度。

(4)发生局部腐蚀的情况下，通常阳极区面积比阴极区面积要小得多，阳极区腐蚀强烈。

局部腐蚀虽然金属失重不大，但由于局部区的严重腐蚀，如孔蚀使金属制品穿孔而报废，晶间腐蚀能使晶粒丧失结合力，导致材料强度大大降低而破坏，所以危害极大。

2.2 电偶腐蚀

异种金属彼此接触或通过其他导体连通，处于同一个介质中，会造成接触部位的局部腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度增大，电位较高的金属，溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金属腐蚀。

2.2.1 防止电偶腐蚀的途径：

影响电偶腐蚀的因素很多，因此防止电偶腐蚀的办法必然也有多种途径，但最有效的还是从设计上解决。

(1)选择相容性材料

产生电偶腐蚀时动力来自接触的两种不同金属的电位差。开始人们试图利用电动序来判断电偶腐蚀的倾向，但是，实际应用的大部分金属材料是合金，并且所处的介质大多不含有金属本身的离子，因而实际电位不仅数值上不同于标准电位，甚至序列也可能发生倒置。所以为了确切判断选择的材料是否会产生电偶腐蚀，最好实际测量某些金属在给定介质条件下的稳定电位(自腐蚀电位)和进行必要的电偶试验。

(2)合理的结构设计

1)尽量避免小阳极大阴极的结构。相反，阳极面积大阴极面积小的结构，往往电偶腐蚀并不显著。

2)将不同金属的部件彼此绝缘。

3)插入第三种金属。当绝缘结构设计有困难时，可以在其间插入能降低两种金属间电位差的另一种金属或者采用镀层过渡。

4）将阳极性部件设计成为易于更换的，或适当增厚以延长寿命。

(3)电偶效应的正确利用—牺牲阳极保护

牺牲阳极保护

根据电偶腐蚀原理，偶合的阳极被腐蚀，阴极受到保护。因此有时人为地在设备上附加一种负电性较强的金属构件，依靠它的溶解产生电流，使主体设备得到保护，这就是所谓的“牺牲阳极保护”。

作为牺牲阳极的材料，不仅要求具有足够负的腐蚀电位，并且希望阳极极化性能越小越好。为了使阳极溶解产生的电流主要用来供给被保护设备，因此牺牲阳极本身微电池作用所消耗的电流应尽可能地小。工业上最常用的牺牲阳极材料有锌及锌合金、铝合金、镁合金等。

2.3 孔蚀

2.3.1 孔蚀的概念和特征

孔蚀又叫坑蚀，俗称点蚀、小孔腐蚀，它只发生在金属表面的局部地区。粗糙表面往往不容易形成连续而完整的保护膜，在膜缺陷处，容易产生孔蚀；一旦形成了蚀孔，如果存在力学因素的作用，就会诱发应力腐蚀或疲劳腐蚀裂纹。孔蚀时，虽然金属失重不大，但由于腐蚀集中在某些点、坑上，阳极面积很小，因而有很高的腐蚀速度；加之检查蚀孔比较困难，因为多数蚀孔很小，通常又被腐蚀产物所遮盖，直至设备腐蚀穿孔后才被发现，所以孔蚀是隐患性很大的腐蚀形态之一。

易钝化的金属在含有活性阴离子(最常见的是Cl-)的介质中，最容易发生孔蚀。孔蚀的过程大体上有蚀孔的形成与成长两个阶段。

2.3.2 孔蚀的防止方法

(1)主要从材料上考虑如何降低有害杂质的含量和加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素；

(2)改善热处理制度，或者设法降低介质中尤其是卤素离子的浓度；

(3)结构设计时注意消除死区，防止溶液中有害物质的浓缩。此外，也可以采用阴极保护。

2.4 缝隙腐蚀

2.4.1 缝隙腐蚀的定义与机理

当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为0.025～0.1mm)时，缝内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内的金属加速腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。

许多工程结构都普遍存在这类间隙，有些缝隙是设计不合理造成的，而有些从设计上是很难避免的。以往一直认为缝隙腐蚀是由于缝隙内与缝隙外存在金属离子或氧的浓度差所引起的，因此就用浓差腐蚀的概念来解释这类腐蚀形态。近期的研究表明，金属离子或氧的浓差只是缝隙腐蚀的起因，它进一步的发展，与孔蚀一样属于闭塞电池的自催化腐蚀过程。

2.4.2 缝隙腐蚀的防止

缝隙腐蚀的防止，主要是在结构设计上如何避免形成缝隙和能造成表面沉积的几何构形。

(1)为了防止浓差腐蚀，或防止溶液浓缩引起的腐蚀，结构设计时尽量避免积液和死区。

(2)若在结构设计上不可能采用无缝隙方案，也应使结构能够妥善排流，以利于沉积物及时清除。亦可采用固体填充料将缝隙填实。

(3)设计选材时，采用某些耐缝隙腐蚀的材料，可以延长设备寿命。

2.5 晶间腐蚀

2.5.1 晶间腐蚀的概念

晶间腐蚀主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化, 不

能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。

2.5.2 不锈钢的晶间腐蚀

不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力162～252KJ/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。

2.5.3 焊接腐蚀

化工设备几乎都是焊接结构，由于焊接工艺不当或材料选择的问题，常常产生各种不同的焊接缺陷而导致设备的腐蚀，其腐蚀类型随焊接缺陷的形式而异。焊接缺陷与腐蚀：

(1)焊接表面缺陷

焊瘤——是熔化金属流淌到焊缝之外未熔化部位堆积而成，它与母材没有熔合。

咬边——是在工件上沿焊缝边缘所形成的沟槽或凹陷，常常因为是电流过大、电弧拉得太长或焊条角度不当，使工件被熔化了一定深度后，填充金属却未能及时流过去补充所致，一般亦是角焊、立、横和仰焊时易产生咬边。

飞溅——飞溅是熔敷金属的小粒子飞散而附着在母材表面的缺陷，当电流过大、焊皮中有水分、电弧太长、粉性熔渣或焊条角度不当时都可能出现这种缺陷。

电弧容抗——电弧中带电粒子攻击电弧表面时，将携带的热运动动能、鞘层电位差能、离子复合能和冷凝热传面烧蚀。

(2)异种金属焊接

化工设备采用异种金属焊接，这种情况下。由于熔融金属与母材的组成成分都不相同，在腐蚀环境中常常由于存在电位差而构成电偶腐蚀。尤其当焊缝金属电位远低于母体金属时，成为大阴极小阳极，焊缝金属将被迅速腐蚀。因此工程上常选用比母材电位更高的金属作焊条，这样在大阳极小阴极情况下，焊缝不被腐蚀，而母材腐蚀轻微。不过当溶液导电性比较低时，腐蚀将集中在焊缝周围的局部地区而出现较严重的局部腐蚀。

(3)焊接残余应力

焊接应力是焊接过程中焊件体积变化受阻而产生的，当已凝固的焊缝金属在冷却的时候，由于垂直焊缝方向上各处温度差别很大，结果高温区金属的收缩会受到低温区金属的限制，而使这两部分金属中都引起内应力。高温区金属内部产生残余拉应力，低温区金属内部产生残余压应力。

(4)焊接热影响区

焊接过程在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点，所经历的焊接热循环是不同的，距焊缝越近的点，其加热温度越高，越远则越低。也就是说焊接热影区的各点实际相当于经受一次不同规范的热处理，因此必然有相应的组织变化，如出现晶粒长大、相变重结晶等。

不过对于低碳钢来说，这种组织变化主要影响机械性能，而对耐蚀性的影响不大，因为它们的晶间、相间与晶粒本体的活性差异较小，一般在使用中仍发生均匀腐蚀。但当金属含有大量合金元素时，其组织变化就复杂得多。

此外，通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素(钛、铝、硅等)，使焊缝呈奥氏体—铁素体双相组织，也能提高抗晶间腐蚀能力。因为铬在铁素体内浓度大，扩散速度也大，这样当奥氏体晶界形成碳化铬后，铁素体内的铬就能迅速扩散到晶界，以弥补铬的损失，防止了贫铬区的出现。同时铁素体在奥氏体内能打破贫铬区的连续性，可减轻晶间腐蚀的危害。铁素体相一般控制在5%以下。

2.5.4防止或减缓晶间腐蚀的措施

(1)选用抗晶间腐蚀的合金；

(2)选择合适的热处理工艺，如铝合金过时效处理；

(3)在确定焊接工艺，铝合金胶接及铣切工艺，回避容易产生晶间腐蚀的温度下处理。

2.6 空泡腐蚀

空泡腐蚀：又称穴蚀或汽蚀，是由于腐蚀介质与金属构件作高速相对运动时，气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏的一种特殊腐蚀形态。特征：

在高速流有压力突变的区域最容易发生空蚀；当流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸气压，使液体蒸发形成气泡，金属表面上所含的微量气体和液体中溶解的气体将提供足够的气泡核；低压区产生的气泡又迅速受到高压区压过来的流体的压缩而崩溃，气泡在崩溃时产生的冲击波将对金属表面起强烈的锤击作用，这种锤击作用的压力可高达140 MPa

左右，它不仅能破坏表面膜，甚至可使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落。

空泡腐蚀的历程:

(1)保护膜上形成气泡；

(2) 气泡破灭，保护膜被破坏；

(3) 暴露的新鲜金属表面遭受腐蚀，由于再钝化，膜被修补；

(4) 在同一位置形成新气泡；

(5)气泡又破灭，表面膜再次破损；

(6) 暴露的金属进一步腐蚀，重新钝化形成新膜。

2.7 应力腐蚀破裂

SCC (Stress Corrosion Cracking)：金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂，简称应力腐蚀。

2.7.1 应力腐蚀产生的条件

三个基本条件：敏感材料、特定环境和拉应力，是应力与腐蚀介质综合作用的结果，三者缺一不可。

其中应力的性质必须是拉应力，而压应力的存在不仅不会引起SCC，甚至可以使之延缓，但是现在有研究表明在某些情况下压应力也可能产生SCC，但与拉应力相比危险性小的多。

拉应力的来源除了载荷造成的工作应力外，更多的来自制造加工过程，如：剪、冲、切削等冷加工，锻造、焊接、热处理及装配过程等都会产生残余应力。据报道残余应力造成的SCC事故远高于工作应力所占的比例，其中尤以焊接应力为最。

(1)材料：材料本身对SCC的敏感性，需要综合考虑环境，尤其介质。一般认为纯金属不会发生应力腐蚀，含杂质的金属或合金才能发生SCC。

(2)应力：一般有效应力（指工作应力与残余应力之和）如果低于某一应力水平就不会发生SCC，从应力与破裂时间关系的曲线上可以看出，应力值越大，到达破裂的时间越短。

(3)环境：包括腐蚀介质性质、浓度、温度等，对于某种材料其对应的环境条件是特定的，也就是说只有在一定的材料和一定环境的组合情况下才能发生这类腐蚀破坏。这种特定组合比较多，典型的有“黄铜—氨溶液”、“奥氏体不锈钢

--－Cl溶液”、“碳钢－OH 溶液”、低合金高强钢（甚至在蒸馏水中就发生破裂）等。

2.7.2 应力腐蚀的特征

SCC是敏感材料、特定环境和拉应力的综合，三者缺一不可；SCC是一种典型的滞后破坏，一般经历孕育期、裂纹扩展期和快速断裂期三个阶段；SCC的裂纹形态有晶间型、穿晶型和混合型三种类型，与金属－环境体系密切相关。

2.7.3 应力腐蚀破裂判据

应力腐蚀破裂历程：金属在无裂纹、无蚀坑或缺陷的情况下，SCC过程可分为三个阶段。

第一阶段为腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段，也是导致应力集中的裂纹源生核孕育阶段，常把相应的这一阶段时间称为潜伏期或诱导期或孕育期。接着为裂纹扩展阶段，即由裂纹源或蚀坑发展到单位面积所能承受最大载荷的所谓极限应力值时的阶段。最后是失稳纯力学的裂纹扩展阶段，即为破裂期。

第一阶段受应力影响很小，时间长，约占破裂总时间的90％，后两阶段仅占总破裂时间的10％。

如果构件在一开始使用时就存在微裂纹或蚀坑等缺陷，则SCC破裂过程只有裂纹扩展和失稳快速断裂两个阶段；SCC可能发生在很短时间内，也可能发生在几年后。

应力腐蚀破裂速度：SCC断裂速度约为0.01 ~ 3 mm/h，远远大于无应力存在下的局部腐蚀速度（如孔蚀等），但又比单纯力学断裂速度小得多。例如，钢在海水中的SCC断裂速度为孔蚀的106倍，而比纯力学断裂速度几乎低10个数量级，这主要是纯力学断裂通常对应的应力水平要高很多。

应力腐蚀破裂裂纹形貌：应力腐蚀裂纹形态有晶间型、穿晶型和混合型三种。混合型是以一种形态为主，支缝中出现另一种形态。

不同的金属一环境体系，将出现不同的裂纹形态，SCC裂纹起源于表面，裂纹的长宽不成比例，可相差几个数量级，裂纹扩展方向多垂直于主拉伸应力方向，裂纹一般呈树状。不同的材料有不同的破裂方式：碳钢、高强钢、铝合金、铜合合多半是沿晶间断裂，奥氏体不锈钢、镁合金大多是穿晶型，钛合金为为混合型。裂纹断口的形貌，宏观上属于脆性断裂，即使塑性很高的材料也是如此。但从微观上观察，在断裂面有塑性流变痕迹。断面有裂纹分叉现象，断面形貌呈海滩条纹、羽毛状、撕裂岭、扇子形和冰糖块等征状。

2.7.4 应力腐蚀机理

(1)电化学阳极溶解理论

认为合金中存在一条阳极溶解的“活性途径”，腐蚀沿这些途径优先进行，阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池，由于活性阴离于（如Cl-）进入形成闭塞电池的裂纹或蚀坑内部，使浓缩的电解质溶液水解而被酸化，促使裂纹尖端的阳极快速溶解，在应力作用下使裂纹不断扩展，直至破裂。

所谓“活性途径”通常多半是晶粒边界、塑料变形引起的滑移带以及金属间化合物、沉淀相，或者由于应变引起表面膜的局部破裂。当有较大应力集中时，会使这些活性途径处进一步产生变形，形成新的活性阳极

裂纹中的闭塞电池，由于尺寸很小，内部的溶液不易与外部发生对流交换，溶液将不断浓缩。同时随着腐蚀过程的进行，产生金属离子富集，为保持溶液的电中性，必然出现裂纹内部的金属离子与外部的活性阴离子相向扩散迁移，在裂纹内部形成的二次腐蚀产物（如氯化物）并进一步水解而使溶液酸化。闭塞电池原理，酸自催化。

(2)电化学阳极溶解理论的应用

SCC端口呈现脆性断裂特征的解释：可能是裂纹内溶液被酸化后形成的H+ 由于腐蚀的阴极反应产生氢原子并扩散到裂纹尖端金属内部，使这一区域变脆，在拉应力作用下发生脆断—氢脆。

阴极保护技术：电化学阳极溶解理论已被合金的阴极极化所证实，因为采用阴极保护可以抑制合金裂纹的产生和发展，如果取消阴极保护，裂纹又会继续扩展。

2.7.5 防止或减少SCC的措施

影响SCC的因素：材料、应力和环境三个方面。比较有效而广泛应用的方法是消除或降低应力值。

(1) 降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降低到临界值以下。实际上所有工程材料都不是完美无缺的，必然存在各种缺陷，往往发生低应力下意外的脆性断裂，对于存在裂缝的材料在低应力下破坏的现象，用定量方法解析裂纹尖端的应力场，计算材料的破坏应力，用工程方法评价构件的安全性等，都属于断裂力学范畴。

根据断裂力学观点，在空气环境条件下，如果满足条件K1<="">

全的，而当载荷逐渐增大，σ达到某一临界值σc，构件中裂缝将发生急速的失稳扩展而脆断。此时与σc相对应的K1c称为材料的“断裂韧性”，它与试件的形状和尺寸无关，是表示材料固有韧性的特性值，反映有裂纹材抖对破裂的实际抗力，可以通过实验测定在腐蚀环境中具有裂缝的试件的应力场强度因子K1同样存在一个临界值K1SCC，称为应力腐蚀破裂临界强度因子，K1SCC低于K1c.当外加应力所列应的K1值小于K1SCC时，C0C1C2曲线接近水平，也就是说，在很长时间内构件都不会发生断裂。每一种材料在特定的腐蚀介质中的K1SCC是个常数，可用实验方法，一般，且随材料强度级别的提高，的比值下降。

(2) 合理设计与加工减少局部应力集中。结构设计时应尽可能想法降低最大有效应力。例如，选用大的曲率半径，采用流线型设计，使结构的应力分布趋向均匀，避免过高的峰值。关键部位可适当增厚或改变结构型式，焊接结构最好采用对接以减小残余应力集中等。

(3)采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善合金的组织结构以降低对SCC的敏感性。

采用退火处理消除内应力：钢铁在500 ~ 600 ℃处理0.5 ~ 1 h，然后缓慢冷却；奥氏体不锈钢可以加热到900 ℃左右再缓冷。但高温处理有可能引起金属表面氧化，形状复杂的结构还会产生变形，为此可采用降低温度、延长时间的热处理工艺。

通过时效处理：对于高强度铝合金，可以改善合金的微观结构，避免晶间偏析物的形成，能提高抗SCC的敏感性。

(4) 其它方法：合理选材。例如，接触海水的换热器，用普通碳钢比用不锈钢更耐蚀；采用含高镍量的奥氏体或含1％～2％Ti的低碳钢，可提高抗SCC的性能。

（5）材料处理：如果条件允许的场合，亦可采用去除介质中有害成分，

i.添加缓蚀剂：添加缓蚀剂的办法防止SCC。

ii.采用阴极保护：基于阳极溶解理论，也可减缓或阻止SCC。

2.8 湍流腐蚀

定义：流体速度达到湍流状态而导致加速金属腐蚀的一种腐蚀形式。

特征：湍流腐蚀过程由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静态的边界液

膜，加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，使阴、阳极的极化作用减小；高速湍流对金属表面产生了附加剪切力，剪应力有可能不断的剥离金属表面的腐蚀产物（包括保护膜），如果流体中含有固体颗粒，还会增强剪应力的作用，使金属的磨损腐蚀更严重；这种磨蚀与喷砂处理那样的纯机械力破坏是不同的，因为磨损腐蚀过程金属仍以金属离子形式溶入溶液，而不是以粉末形式脱落。判据（形貌）：遭受湍流腐蚀的金属表面常呈现深谷或马蹄形凹槽，蚀谷光滑没有腐蚀产物积存，根据蚀坑的形态很容易判断流体的流动方向

2.9 腐蚀疲劳

由于腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏。

疲劳断裂：金属构件在变动负荷作用下，经过一定周期后所发生的断裂。实例：轴承、滑轮、往复泵的缸体的活塞运动，刮刀离心机的转轴在过滤与卸料阶段，间隙性输送热流体的管道、传热设备、反应釜也有可能内于温度应力的周期性变化等

腐蚀疲劳特点：

变动负荷：负荷的大小规则变化）的一类负荷。

纯力学性质的疲劳，应力值低于屈服点经过很多周期后才发生破坏。如果工作应力不超过临界循环应力值（疲劳极限）就不会发生疲劳破坏；腐蚀疲劳不存在疲劳极限，往往在很低的应力条件下亦会产生断裂。没有特定的腐蚀介质限定，腐蚀环境广。

判据：

裂纹形貌（撕裂特征）：多为穿晶型，裂纹分支较少，它所产生的裂纹数量往往比纯力学疲劳的多得多，断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的碎裂状

影响因素：

腐蚀疲劳与介质的pH值、含氧量、温度以及变动负荷的性质、交变应力的幅度和频率都有关系。一般随pH值减小、含氧量增高、温度上升，腐蚀疲劳寿命就越低。

变动负荷以对称的拉压交变应力的影响最大，大幅度、低频率的交变应力更容易加快腐蚀疲劳。

防护措施：

提高金属或合金的抗拉强度对改善纯力学疲劳是有利的，但对腐蚀疲劳却反而有害。

最为有效的办法是降低部件的应力，这可以通过改变设计和正确的热处理予以改善。

镀锌、镉等；加缓蚀剂；表面氮化和喷丸处理；阴极保护

2.10 磨损腐蚀

磨损腐蚀：腐蚀性流体与金属构件以较高速度作相对运动而引起金属的腐蚀损坏。

类型：磨损腐蚀有湍流腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀等几种形式，化工生产装置中最常见的是前两种。

实例：离心泵叶轮、填料密封转轴、机械密封摩擦副、搅拌器、离心机刮刀或推盘、换热器入口管以及阀门、弯头等

3 金属在各种典型环境下的腐蚀

3.1 高温腐蚀

在石化、冶金、日化许多生产中，以及材料在制造加工过程中（锻造、热处理等），常常使材料处于高温气体环境，由于高温一般都会对金属产生氧化腐蚀，因此应对其机理、规律有所了解，并掌握其控制与防护。

(1)金属的高温氧化

1)金属高温氧化的可能性

M+1/2O2?MO 其中O也可能是S、卤素或其他气体等。

在这一化学反应平衡方程中，在一定温度下，如氧的分压与氧化物的分解压力相等，则反应处于平衡状态。如氧的分压大于金属氧化物的分压，反应向生产氧化物方向进行，反之亦然。金属氧化物的分解压力

2)金属的高温氧化过程

i.第一步：化学反应生成氧化膜；

ii.第二部：电化学过程——膜成长

金属氧化膜是既能电子导电又能离子导电的半导体，氧化的速度（腐蚀速度）取决于氧化膜的物质迁移速率——离子导电性、电子导电性——它是金属氧化物的属性与晶格内部缺陷的反应。

3)膜的保护性

膜的保护性主要取决于氧化膜的完整性、致密性、热稳定性，也和膜的结构及厚度、膜与金属的相对热膨胀系数以及膜中的应力状态有关。膜具有保护性必须满足以下条件：

i.膜必须是完整的；体积比r

ii.膜具有足够的强度与塑性，并且与基体金属结合力强、膨胀系数相近； iii.膜内晶格缺陷浓度低；

iv.氧化膜在高温介质中是稳定的，表现为高的熔点和高的生成热。

(2)金属氧化的动力学规律

金属高温腐蚀的速度可用氧化膜的厚度与时间的关系来表达。

1)直线规律：生成的氧化膜无任何保护作用，不能阻止腐蚀的进行。

2)抛物线规律：连续膜生成后具有保护作用，腐蚀速度减缓。

3)对数规律：当形成很薄的膜时，就能强烈地阻滞金属的继续氧化，随着膜的增厚，膜的成长所受的阻滞作用比抛物线关系中的阻滞作用还要大得多。

4)反对数规律：金属的氧化速度与膜厚的指数函数成反比。其氧化速度比按对数规律还要慢。

5)立方规律：氧化速度介于抛物线规律与对数规律之间。

总之，直线型最快，抛物线次之，而按对数规律的金属只要形成一定厚度的膜其氧化速度就能明显降低。高温气体中金属材料腐蚀的防护与控制主要是高温合金。

(3)高温合金的抗氧化性

金属的高温腐蚀，其控制与防护的措施就是高温合金。

1)合金化原理

利用合金化提高金属的抗氧化性的途径：

2)减少氧化膜的晶格缺陷浓度；

3)依靠选择性氧化生成保护膜；

4)生成复合氧化物之类的稳定的新相。

合金的抗氧化性:

所谓抗氧化性并不是指在高温下完全不被氧化，而通常是指在高温下迅速氧化，但在氧化后能形成一层连续而致密的、并能牢固地附着金属表面的薄膜，从而使金属具有不再继续被氧化或氧化性很小的特性。

(4)耐热金属结构材料简介

耐热钢是指在工作温度高于450℃时，具有一定强度和抗氧化能力的钢种，是抗氧化钢和热强钢的通称。

1)抗氧化钢：合金元素铬、铝、硅对钢铁的高温氧化性有很好的改善能力，特别是铝硅比铬效果更好。

2)热强钢：钢中添加铬、钼、钨、钒、钛、铌能有效的提高钢的热强性指标和抗氧化性。

3)耐热新钢种：10MoWVNb钢、10Cr2MoWVTiB、10Cr3MoVSiTiB钢等。

3.2 金属在大气中的腐蚀

3.2.1 大气腐蚀的分类：

(1)干的大气腐蚀：大气中基本不含水，金属表面无水膜，金属表面保持光亮，腐蚀很轻微，主要是化学作用。

(2).潮的大气腐蚀：大气中有水汽，金属表面有看不见的薄层水膜，阴极耗氧腐蚀，液层很薄氧的扩散容易，阳极钝化及金属离子化困难，腐蚀受阳极控制。

(3).湿的大气腐蚀：湿度很高，金属表面可凝聚成液滴并形成肉眼可见的液膜，液膜厚度增加，氧的扩散困难，腐蚀受阴极控制。

3.2.2 大气的成分对腐蚀的影响：

大气的成分和湿度是决定大气腐蚀程度的两个主要因素。

大气腐蚀的特点：

遵循电化学腐蚀的一般规律，主要是耗氧腐蚀。

区域I：湿度特别低，金属表面只有极薄的一层吸附液膜，还不能认为是连续的电解液，相当于金属在干燥大气中的腐蚀，金属表面将形成一层保护膜，腐蚀速度很小。

区域Ⅱ：湿度增大，金属表面的液膜厚度也逐渐增加，形成连续的电解液膜，腐蚀速度急剧增加。

区域Ⅲ：湿度继续增加，由于金属表面的液膜继续增厚，使氧通过液膜扩散变得困难了，所以腐蚀速度有所下降。

区域Ⅳ：湿度很大，金属表面的液膜变得很厚，已相当于完全浸在电解液中的腐蚀情况，所以腐蚀速度基本不变。

3.2.3 控制与防护：

(1)合理选材：低合金钢、不锈钢等

(2)表面涂覆：涂料、镀层保护屏蔽氧和水；

(3)保持表面清洁

(4)介质控制：降低空气湿度（加热空气、使用吸湿剂）、减少污染物、使用缓蚀剂等。

3.3 土壤腐蚀

3.3.1 土壤腐蚀的历程与特点：

(1)历程：金属在土壤中的腐蚀时的阴极过程主要是耗氧腐蚀，即阳极金属溶解生成金属阳离子，阴极氧气被消耗。

(2)特点：

1)土壤的结构和湿度对氧的流动性影响很大，土壤越疏松氧的渗透扩散

越容易，腐蚀越严重；

2)在干燥疏松的土壤中，氧的渗透率很高，如土壤中无氯离子，则铁很易钝化而使腐蚀大大降低。

3.3.2 土壤腐蚀常见的几种形式：

(1)因充气不匀引起的腐蚀---氧的浓差电池腐蚀，由于土壤的多相性和不均匀性常常引起氧的渗透率差异，因而造成因充气不均形成的供氧差异腐蚀电池，常造成地下设备和管线的严重腐蚀。

(2)由杂散电流引起的地下金属设备和管线的腐蚀，如：电焊机、电气火车等设备漏电的情况下，漏到地下的电流经常引起附近地下金属设备的腐蚀，特别是直流电漏电引起的这种腐蚀破坏速度较大。

(3)由微生物引起的腐蚀，土壤中的微生物经发酵分解，可产生腐蚀物质引起局部腐蚀，如硫杆菌：污物发酵→硫代硫酸盐→硫杆菌作用→硫酸

3.3.3 土壤中的腐蚀与防护

(1)合理设计与施工

设计时考虑土壤特性，尽量避免在土壤性质差异大的位置布置设备和管线，施工时将土壤压实，清除污物（喷洒杀菌剂）、外砌水泥池槽等等。

(2)合理选材：某些非金属材料耐土壤腐蚀能力较强，PVC塑料，水泥管。

(3)表面涂覆：常用涂料，比如用沥青，为增加强度和防水可用石棉或玻璃纤维布缠绕，PE胶带或发泡塑料效果也很好。

(4)电化学保护

(5)联合保护：如涂覆与电化学保护结合

3.4 在海水中的腐蚀

3.4.1 海水性质

海水是一种含盐浓度相当高的电解质溶液，是天然腐蚀剂中最强的一种。

(1)含盐量大，导电性很强的电解质；

(2)氯离子含量高，其次是硫酸根离子。它们对金属有较强的腐蚀性；

(3)海水充气性良好，容易发生耗氧腐蚀。

3.4.2 海水腐蚀的历程与特点：

历程：

阳极：M－2e→M2+

- 阴极：O2+2H2O+4e→4OH

特点：

(1)腐蚀速度大多取决于阴极过程，即主要受氧到达阴极表面的扩散速度控制；

(2)海水中含大量氯离子，大多数金属在海水腐蚀时阳极过程阻滞很小，铁、铸铁、低合金钢和中合金钢在海水中不能钝化；

(3)海水导电性良好，很容易发生电偶腐蚀。

3.4.3 海水腐蚀的影响因素：

(1)盐度：盐度越大腐蚀越严重，但是盐度超过一定值后，氧的溶解度下降，腐蚀变慢；

(2)碳酸盐饱和度：达到饱和时易沉积在金属表面而形成保护层有利防腐；

(3)含氧量：含氧量越大腐蚀越快，海水深度增加，含氧量下降；

(4)流速：一般流速增加腐蚀加快，对于孔蚀有当流速大于临界速度时，孔蚀变慢；

(5)海生物：贻贝、牡蛎、海藻等，常会消耗或释放氧气或二氧化碳，生物尸体分解会形成硫化氢等，多数促进腐蚀；生物附着在金属表面的局部会因金属表面状态的改变形成局部腐蚀，如氧的浓差电池、缝蚀等。

3.4.4 控制与防护：

(1)合理选材：许多非铁金属在静止或缓慢流动的海水中腐蚀率较小，如铜与铜合金、钛与钛合金等；不锈钢在海水中的耐蚀性主要取决于钝化膜的稳定性，也受组织结构影响，奥氏体不锈钢耐蚀性最好，铁素体次之，马氏体最差。

(2)电化学保护：海水导电性好，电化学保护应用方便经济

(3)表面涂覆：环氧漆、氯化橡胶漆、乙烯漆耐海水性好；

(4)合理设计与施工：避免电偶腐蚀，减少缝隙，并避免形成湍流或涡流。

(5)介质处理：控制海洋微生物，冷却用海水加缓蚀剂等。

3.5 硫化氢腐蚀

关于硫化氢渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态和运行过程以及氢脆的本质看法还不统一。主要的观点有电化学腐蚀过程和硫化氢导致氢损伤过程。

设计时考虑土壤特性，尽量避免在土壤性质差异大的位置布置设备和管线，施工时将土壤压实，清除污物（喷洒杀菌剂）、外砌水泥池槽等等。

(2)合理选材：某些非金属材料耐土壤腐蚀能力较强，PVC塑料，水泥管。

(3)表面涂覆：常用涂料，比如用沥青，为增加强度和防水可用石棉或玻璃纤维布缠绕，PE胶带或发泡塑料效果也很好。

(4)电化学保护

(5)联合保护：如涂覆与电化学保护结合

3.4 在海水中的腐蚀

3.4.1 海水性质

海水是一种含盐浓度相当高的电解质溶液，是天然腐蚀剂中最强的一种。

(1)含盐量大，导电性很强的电解质；

(2)氯离子含量高，其次是硫酸根离子。它们对金属有较强的腐蚀性；

(3)海水充气性良好，容易发生耗氧腐蚀。

3.4.2 海水腐蚀的历程与特点：

历程：

阳极：M－2e→M2+

- 阴极：O2+2H2O+4e→4OH

特点：

(1)腐蚀速度大多取决于阴极过程，即主要受氧到达阴极表面的扩散速度控制；

(2)海水中含大量氯离子，大多数金属在海水腐蚀时阳极过程阻滞很小，铁、铸铁、低合金钢和中合金钢在海水中不能钝化；

(3)海水导电性良好，很容易发生电偶腐蚀。

3.4.3 海水腐蚀的影响因素：

(1)盐度：盐度越大腐蚀越严重，但是盐度超过一定值后，氧的溶解度下降，腐蚀变慢；

(2)碳酸盐饱和度：达到饱和时易沉积在金属表面而形成保护层有利防腐；

(3)含氧量：含氧量越大腐蚀越快，海水深度增加，含氧量下降；

(4)流速：一般流速增加腐蚀加快，对于孔蚀有当流速大于临界速度时，孔蚀变慢；

(5)海生物：贻贝、牡蛎、海藻等，常会消耗或释放氧气或二氧化碳，生物尸体分解会形成硫化氢等，多数促进腐蚀；生物附着在金属表面的局部会因金属表面状态的改变形成局部腐蚀，如氧的浓差电池、缝蚀等。

3.4.4 控制与防护：

(1)合理选材：许多非铁金属在静止或缓慢流动的海水中腐蚀率较小，如铜与铜合金、钛与钛合金等；不锈钢在海水中的耐蚀性主要取决于钝化膜的稳定性，也受组织结构影响，奥氏体不锈钢耐蚀性最好，铁素体次之，马氏体最差。

(2)电化学保护：海水导电性好，电化学保护应用方便经济

(3)表面涂覆：环氧漆、氯化橡胶漆、乙烯漆耐海水性好；

(4)合理设计与施工：避免电偶腐蚀，减少缝隙，并避免形成湍流或涡流。

(5)介质处理：控制海洋微生物，冷却用海水加缓蚀剂等。

3.5 硫化氢腐蚀

关于硫化氢渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态和运行过程以及氢脆的本质看法还不统一。主要的观点有电化学腐蚀过程和硫化氢导致氢损伤过程。

(3)高硅铸铁

含14. 5%~18% Si的铁碳合金称为高硅铸铁，依靠硅合金化而获得钝化能力，其耐蚀性同样遵循n/8定律，稳定性台阶n=2（含14. 5% Si）。由于表面钝化形成的Si02保护膜属于酸性氧化物，所以高硅铸铁不仅在氧化性的酸和盐溶液中有很高的稳定性，并且在非氧化性酸，如任何浓度的硫酸、磷酸、室温的盐酸、有机酸等溶液中也有良好的耐蚀性。

4.2.2 可钝化或腐蚀产物稳定的金属

(1)碳钢和铸铁

碳钢和铸铁都是多相合金，主要的组织组分有：铁素体( Fe)、渗碳体(Fe3C)和石墨(C)，由于这三种组分在电解质溶液中具有不同的电位，其中Fe的标准电极电位最低，其值为

-0.44V，是热力学不稳定的元素，所以在多数电解质溶液中将成为微电池的阳极而被腐蚀。但Fe又是可钝化金属，在有足够的钝化条件下也能获得稳定的钝态。此外，在某些环境中金属表面可能生成稳定的腐蚀产物。

(2)铅与铅合金

铅的标准平衡电位（-0.13V）低于氢，在酸中可以产生析氢反应，但在某些酸中能生成稳定的腐蚀产物。铅不具备钝化能力，所以铅的耐蚀特性主要体现在它的腐蚀产物在相应介质中的溶解度。

4.3 结构材料的选择原则

4.3.1 根据工艺条件分析对设备材料的要求

(1)介质的特性与温度、压力；

(2)工艺条件对材料的限制；

(3)设备的功能和结构；

(4)运转及开停车的条件。

4.3.2 掌握材料的基本特性

首先了解各种材料的共性，然后分析某些材料的特殊性质，全面掌握各种材料的基本特性。

4.3.3 材料选择的基本要点

(1)耐蚀性； (2)力学物理特性；

(3)加工成型工艺性能； (4)材料价格与来源。

5 非金属结构材料的耐蚀性

5.1 高分子材料的特性和影响因素

5.1.1 有机高分子材料的一般特性

基本概念：以C、H为主体且分子量大于10000的化合物称为有机高分子，它是由单体聚合而生成的合成聚合物。如聚乙烯、聚氯乙烯等。

(1)高分子材料的力学与热性能：

与金属相比，高材强度低，耐热性差，导热系数小，膨胀系数大（金属的5~10倍，无机材料的15~20倍）；与金属有类似的应力—应变曲线，但强度低且下降明显，常伴有高弹性形变、塑性形变，伸长率大，材料不均一性大。

高聚物的三态：玻璃态，高弹态，粘流态；线形高聚物有三态，玻璃态时，只有主链伸长链角的变化；高弹态链段运动；粘流态分子链运动滑移。晶态聚合物在＜Tf时，始终呈现硬性固体状，无高弹态；交联网状聚合物则无熔点，达到一定温度时分解。

(2)影响高分子材料主要性能的内在因素：

1)化学结构：线型聚合物在合适的介质中可溶胀、溶解，加热软化；体型聚合物只能溶胀不能溶解，加热不软化（到一定温度会分解），热固性；

2)组成（主要是官能团）；

3)构形与构象；

4)分子量大小与分布。分子量大（一般在1000以上），分子量分布具有多分散性。即高分子化合物与小分子不同，它在聚合过程后变成了不同分子量大小的许多高聚物的混合物；

5)添加剂。

5. 2 高分子材料的腐蚀

5.2.1 高分子材料的腐蚀与金属腐蚀的区别

(1)金属是导体，大多数金属腐蚀为电化学腐蚀，高分子材料一般不能导电，因此高分子材料的腐蚀老化不是电化学腐蚀，不能用电化学规律解释。

过程装备腐蚀与防护综述

过程装备腐蚀与防护综述班级：装控131班 学号：1304310125 姓名：杨哲 指导老师：黄福川

过程装备腐蚀与防护综述 装控131杨哲 1304310125 材料表面现代防护理论与技术 摘要：从材料表面防护技术与防护理论的角度，全面的介绍了材料表面防护技术与防护理论在人们的日常生活和国民经济发展中的重要性，并从金属材料有可能发生的腐蚀老化失效、摩擦磨损失效和疲劳断裂失效的理论基础，介绍了多种现代常见的材料表面防护新技术，如特种电沉积技术、热能改性表面技术、三束表面改性技术、气象沉积技术。金属表面转化膜技术等。同时，对于材料表面的涂、镀层界面结合理论，材料涂、镀层的防护理论，零部件表面防护涂、镀层设计等内容进行了专门的介绍。 关键词：材料表面；防护技术；腐蚀机理；防护理论；材料涂、镀层 Abstract: From the Angle of material surface protection technology and protection theory, comprehensive material surface protection technique is introduced and protection theory in People's Daily life and national economic development, the importance of and the possible corrosion of metal materials aging failure friction and wear and fatigue fracture failure of the theoretical foundation, introduced a variety of modern common material surface protection technology, such as special heat surface modification technology of electrodeposition three beam surface modification technology of meteorological deposition technology conversion film on the metal surface at the same time, such as interface for material surface coatings combined with theory, theory of protective materials, coatings, parts design content such as surface protective coatings specifically introduced Keywords: Material surface; Protection technology; Corrosion mechanism; Protective theory; Material coatings 前言 人们在日常的生活工作中不可避免的都要使用各种不同材料制成部件或产品，而使用这些部件或产品其目的是不同的，有的是为了工作，有的是为了日常生活。在使用这些不同材料制成的产品时，人们经常会发现，一些产品部件在不同的使用环境中，或者在环境条件发生变化时，表面很快会发生腐蚀、氧化、摩擦、磨损、老化等失效破坏现象，使产品的使用功能或使用价值受到影响，严重时甚至导致产品或部件的报废。因此，需要有针对性的对产品部件涂覆不同的防护膜层，以达到在不同使用环境中能够长期使用的目的。但是现代科学技术的进步和产品所处环境的复杂性，要求产品部件的屠夫膜层不再是简单的表面防护作用，而是需要具有多种功能，如耐高温、抗氧化、抗老化，满足光电磁等功能要求，甚至要求与产品部件的结构功能一体化。因此，对产品部件表面进行防护或表面处理，关系到产品应用部件的应用寿命和功能化。实际上，对产品部件涂覆功能性膜层是进一步发挥部件材料潜力的体现，也是现代社会提倡的节约原料资源、节约能源的一项重要措施。 设备和设施的绝大部分零件或构件都是由各种金属材料加工制作的，而多种金属材料在空气、水和各种介质中均会产生不同程度的腐蚀现象，致使零件失效，引发设备故障或事故，造成严重后果。所以，设备的腐蚀及其防护问题日益受到工程技术人员和科研人员的高度重视。

过程装备腐蚀与防护心得体会

学习《过程装备腐蚀与防护》心得腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的腐蚀造成的危害是十分惊人的。据估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30%，每年生产的钢铁约10%完全成为废物。实际上，由于腐蚀引起工厂的停产、更新设备、产品和原料流失、能源的浪费等间接损失远比损耗的金属材料的价值大很多。各工业国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的1%~4%。 腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。例如，硝酸工业在不锈钢问世以后才得以实现大规模的生产；合成尿素新工艺在上世纪初就已完成中间试验，但直到20世纪50年代由于解决了熔融尿素对钢材的腐蚀问题才实现了工业化生产。 通过学习我们可以从最开始的设计阶段就考虑腐蚀对工程的影响，用正确的方法控制腐蚀，这样既能节省资源，又能延长设备的使用寿命，提高了我们的效率。对我们来说，我们更要踏实的学习知识，如果缺乏对于温度的、压力、浓度等的影响腐蚀规律的分析判断能力，那么按照手册相近选定的材料，往往会造成设备的过早破坏。结构复杂的机器、设备，出于某种特定功能的需要，常常选用不同材料的组合结构，如果不注意材料之间的电化学特征的相容性，或两种材料的结构相对尺寸比例不恰当，热处理度不合理，都会加速设备的腐蚀。所以腐蚀贯穿整个设计过程，所以我们要掌握腐蚀的一些基本知识是十分必要的。 因此，研究材料腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐措施，对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产效率无疑具有十分重要的意义！

化工设备的腐蚀与防护论文

化工设备的腐蚀与防护论文 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的.5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。 二、设备腐蚀类型分析 1. 按腐蚀机理分类 若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。 材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。 2. 按破坏形态分类 设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。

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

二氧化碳腐蚀与防护综述

二氧化碳腐蚀与防护综述 李妍 （中海石油海洋工程股份有限公司设计分公司）提要：在油气田开发中，尤其是在石油天然气工业中，二氧化碳腐蚀是一个由来已久的问题，也是一个不容忽视的严重问题。如英国北海的ALPHA平台，因油气中含1.5~3.0%的二氧化碳，其由碳锰钢X52制成的管线仅用了两个多月就发生了爆炸。因此，关于二氧化碳的腐蚀问题，国内外的防腐工作者已进行了多年的研究工作，取得了一定的成果，也得到了一些防护方法。鉴于蓬莱19-3项目也面临着二氧化碳腐蚀的问题，本文就二氧化碳腐蚀的机理、影响因素及防护措施等几方面进行了综述。 关于二氧化碳的腐蚀机理，本文从阴阳两极的电化学反应出发，进行了详细阐述；影响因素主要讨论了温度、二氧化碳分压、流速、阳离子以及气、水产量等几方面；最后给出几种可行的防护措施。 Summary：C O2corrosion is a very important problem in the development of oil & gas field, especially in petrolic natural gas industry since many years ago. The ALPHA platform in North Sea of Britain exploded only two months after in use because its X52 steel cannot tolerant 1.5-3.0% C O2in its gas. Corrosion control workers have gained some outcome and protective methods after many years studies about C O2corrosion.

论化工设备的腐蚀与防护示范文本

论化工设备的腐蚀与防护 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

论化工设备的腐蚀与防护示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 化工设备是人类生活当中必不可少的工业设备，其对 于人类生活水平的提高有着重要的推进作用。在日常使用 过程中，因为外部环境影响、内部化学药品侵蚀、使用方 法上选择以及使用年限过长等因素的促在，很容易造成化 工设备的腐蚀。这种化工设备腐蚀的情况出现，不仅会降 低化工设备的使用效果，还会带来极大的安全隐患，做好 对化工设备的防护工作，降低化工设备的腐蚀情况对于我 国化工事业的发展有着重要的作用。笔者结合实践工作经 验，在本文当中对化工设备的腐蚀因素进行分析，并探讨 了提高化工设备防护水平的策略。 在化工设备的实际工作当中，化工设备在工作时自身 所产生的化学腐蚀、外部环境的侵蚀、使用方法及维护方

法选择不当等因素都会为化工设备的腐蚀创造条件或实现对腐蚀的催化，一旦化工设备腐蚀到一定程度，那么化工设备的工作性能就必然会降低，腐蚀情况严重的还会导致化工设备的报废，想要保证化工设备的工作状态，实现化工产业的发展，做好化工设备的腐蚀防护工作势在必行。 1.化工设备腐蚀的因素分析 在化工产业当中，化工设备的腐蚀情况较为常见，其属于化工设备的合理损耗，根据对化工设备实际使用情况来看，导致化工设备腐蚀因素可以分为内部因素和外部因素两个层面。从内部原因来看，化工设备以金属材质为主，而金属自身的化学属性较为活跃，其在企业使用过程中，工作环境必须与化工生产介质发生接触，如酸、碱、高温、高压、不均匀应力等都极易发生金属腐蚀情况。从外部原因来看，化工设备的使用环境、使用方法及日常维护都会在不同程度上为化工设备的腐蚀创造条件。尽管化

过程装备腐蚀与防护学习心得

过程装备腐蚀与防护学习心得 经过一学期的学习，以及老师的精心讲解，我对过程装备腐蚀与防护这门课程有了更深的认识。现在就本人的学习心得与对课本的认识作如下讲述：腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。 比如说管道吧，管道腐蚀产生的原因： 1.外界条件 ①管道周围介质的腐蚀性介质的腐蚀性强弱与土壤的性质及其微生物密切相关，然而对于长输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难。②) 周围介质的物理性状的影响：主要包括地下水的变化、土壤是否有水分交替变化等情况，以及是否有芦苇类的根系影响等。 ③) 温度的影响：包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。 ④) 施工因素的影响：包括材料的把关、操作人员的责任心、质量意识等。施工时是否考虑了环境与施工因素的有机结合，根据不同的情况采取不同的措施等。采用盐酸等处理金属管道内壁结垢时可加速管道内壁的腐蚀速度，杂散电流可对管道产生电解腐蚀。 ⑤油气本身含有氧化性物质：如含水，及H S 、 C O 等酸性气体可造成类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应，可造成管道内壁的腐蚀。 2. 防腐措施的问题防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因，轻度失效可增大阴极保护电流弥补防腐作用；特殊的失效，如因防腐层剥离引起的阴极保护电流屏蔽及防腐层的破坏，管道就会产生严重的腐蚀。腐蚀发生的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要产生于防腐层与管道剥离或是防腐层破裂、穿孔和变形。 ①) 防腐层剥离，即防腐层与管道表面脱离形成空问。如果剥离的防腐层没有破口，空间没有进水一般不产生腐蚀。若有破口，腐蚀性介质进入就可能出现保护电流不能达到的区域，形成阴极保护屏蔽现象。在局部形成电位梯度，管道就会因此产生腐蚀。管道内壁有足够大的拉应力，拉应力与腐蚀同时作用，可产

设备防腐蚀办法

设备防腐蚀办法引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或 氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3

加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。 3气相缓蚀剂 这类缓蚀剂是挥发性很高的物质，含有缓蚀基团，一般用来保护贮藏和运输中的金属零部件，以固体形态应用居多。它的蒸汽被大气中的水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它也是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈处理。

过程装备腐蚀与防护期末考试试题

1.腐蚀的分类：按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化 学腐蚀；按照金属的破坏的特征分为全面腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀包括应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀；按照腐蚀环境可以将金属腐蚀分为大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温气体腐蚀。 2.氧化剂直接与金属表面原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，这种腐 蚀历程所引起的金属破坏称为化学腐蚀。 3.通过失去电子的氧化过程和得到电子的还原过程，相对独立而又 同时完成的腐蚀历程，称为电化学腐蚀。 4.当参加电极反应的物质处于标准状态下，即溶液中该种物质的离 子活度为1、温度为298K、气体分压为101325Pa时，电极的平衡电极电位称为电极的标准电极电位，用E0表示。 5.腐蚀电池工作历程：(1)阳极溶解过程；(2)阴极去极化过程；(3) 电荷传递过程。 6.极化的类型：电化学极化；浓差极化；膜阻极化。 7.极化的大小可以用极化值来表示，极化值是一个电极在一定大小 的有外加电流时的电极电位与外加电流为零时的电极电位的差值，反映电极过程的难易程度，极化值越小，反应越容易进行。通常称外加电流为零时的电极电位为静止电位，可以是平衡电位，也可以是非平衡电位。 8.腐蚀电池工作时，由于极化作用使由于极化作用是阴极电位降低 或阳极电位升高，其偏离平衡电位的差值，称为超电压或过电位。9.把构成腐蚀电池的阴极和阳极的极化曲线绘在同一个E-I坐标上， 得到的图线称为腐蚀极化图，简称极化图。 10.凡是能够减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。 11.金属表面从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态的突变现象称为钝 化，钝化分为化学钝化和电化学钝化。 12.金属钝化的应用：阴极保护技术；化学钝化提高金属耐腐蚀性； 添加易钝化合金元素，提高合金耐腐蚀性；添加活性阴极元素提高可钝化金属合金或合金的耐腐蚀性。 13.应力腐蚀产生的条件：有敏感材料、特定环境和拉应力三个基本 条件，三者缺一不可。 14.应力腐蚀破裂历程：孕育期、裂纹扩展期、快速断裂期。 15.由于腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏，称为 腐蚀疲劳。 16.氢脆是氢损伤中的一种最主要的破坏形式，对材料的塑形和韧性 影响较大。

热力设备腐蚀与防护习题

热力设备腐蚀与防护习 题 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

热力设备腐蚀与防护习题 二、电力设备的材料及腐蚀特点 1、试述热力设备水器系统的介质特点及其对腐蚀的影响 答：（1）热力设备水器系统的介质是水和蒸汽。（2）热力设备的结垢（它可使金属壁温过高，金属强度下降，致使锅炉的管道发生局部变形、鼓包、甚至爆管，还会降低锅炉传热效率）；热力设备腐蚀（缩短设备服役期，形成新腐蚀源使水中杂质增多，促进结构过程，加剧炉管腐蚀，形成恶性循环）；过热器和汽轮机内积盐（过热器管内积盐会引起金属管壁温度过高，以致爆管；汽轮机内积盐会大大降低出力和效率） 2、简述热力腐蚀的类型和特点 答：（1）氧腐蚀：运行氧腐蚀在水温较高条件下发生，停用氧腐蚀在低温下发生。 （2）酸腐蚀：热力设备和管道可能与酸接触，产生析氢腐蚀。 （3）应力腐蚀：包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳，锅炉和汽轮机都会产生应力腐蚀。 （4）酸性磷酸盐腐蚀：由于锅炉内部添加较多酸式磷酸盐而引起的腐蚀。 （5）锅炉的介质浓缩腐蚀：腐蚀主要发生在水冷壁管。 （6）亚硝酸盐腐蚀：在水冷壁管发生腐蚀。 （7）汽水腐蚀：当过热蒸汽温度超过450摄氏度时，蒸汽会和碳钢发生反应生成铁的氧化物，使管壁变薄。

（8）核电站蒸汽发生器凹陷：是对压水反应堆蒸汽发生器危害最严重的问题。 （9）电偶腐蚀：锅炉化学清洗时，可能在炉管表面产生铜的沉积，即“镀铜”。由于镀铜部分电位正，其余部位电位负，形成腐蚀电池，产生电偶腐蚀。 （10）铜管选择性腐蚀：发生在水侧，可使机械性能下降，会引起穿孔甚至破裂。 （11）晶间腐蚀：在表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，失去金属声音，严重时轻敲可碎，甚至形成粉末。 （12）磨损腐蚀：高速流体或流动截面突然变化形成了湍流或冲击，对金属材料表面施加切应力，使表面膜破坏。 （13）空泡腐蚀：使表面膜局部毁坏，裸露金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面再钝化，气泡破灭再使表面膜破坏。 （14）锅炉烟侧高温腐蚀：发生在锅炉水冷壁管、过热器管及再热器管外表面。 （15）锅炉尾部的低温腐蚀：低温腐蚀是由于烟气中三氧化硫和烟气中的水分发生反应生成硫酸造成的。 四、氧腐蚀 1、停炉腐蚀的危害有哪些 答：（1）在短期内使停用设备金属表面遭到大面积破坏（2）加剧热力设备运行时的腐蚀。 2、论述火力发电厂停炉保护方法有哪些

过程装备腐蚀与防护专题

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石化设备中换热器的防腐蚀技术 摘要：从实用角度出发，介绍了表面处理、涂装技术、涂覆技术、防腐涂层、防腐设计与施工原则、设备防腐结构的设计、防腐管理、金属材料在石化领域的应用。换热器是指将冷、热流体的部分热量互相传递给流体的设备,又称热交换器。管式换热器由于技术成熟、维修方便，因而在石油化工、钢铁、食品、电厂、纺织、化纤、制药等各行各业中应用广泛，由于其应用的普遍性，因而出现问题的概率也越来越广泛，腐蚀问题是相当严重。本文主要从炼化设备中的换热器腐蚀根源入手分析,提出了有机涂层、采用缓蚀剂,电化学保护等腐蚀防护措施，提高换热器的利用率及寿命。 关键词：石化设备；防腐蚀；换热器；防护；措施；有机涂层；缓蚀剂；电化学保护 Abstract:The heat exchanger is refers to the cold part of the heat of the thermal fluid which is passed to each other fluid devices, also known as heat exchanger.Tube heat exchanger mature technology,easy maintenance, and thus is widely used in the petrochemical, iron and steel, food, power plants, textile, chemical fiber and other industries.Because of the universality of its application, as a result, more and more extensive corrosion problem is very serious.Article from the heat exchanger in the refining equipment corrosion at source analysis, organic coating, corrosion inhibitors, electrochemical protection corrosion protection measures, to improve the utilization and life of the heat exchanger. Keywords:Static equipment; heat exchanger; corrosion; protection; measures; organic coating; inhibitor; electrochemical protection 前言 腐蚀科学与保护技术的研究与发展，消除在苛刻的强化操作条件下设备腐蚀引发的恶性事故的隐患，将直接影响到国民经济与国防建设的安全保障和经济效益，因此，具有极其重要的意义。我国是一个发展大国，经济迅速发展，腐蚀问题显得非常突出，每一个石油化工企业每年的大修、更新、维修费用的80%以上，用于因腐蚀而报废的设备、管道及金属结构更新维护上，腐蚀造成的损失时非常可观的。而且腐蚀易引发突发的恶性破坏事故，不仅会带来巨大的经济损失，而且往往会引发燃烧、爆炸、人身伤亡和灾难性的环境污染等灾祸，造成严重的社会后果。这种腐蚀破坏，必须尽力设法避免。因为消除腐蚀是不可能的，成功的方法就是控制腐蚀，或者说成是防止腐蚀。因此，控制腐蚀问题一直引起人们的高度重视。 化工装置的设备腐蚀大多数是由于具有腐蚀性的化工原料、使用的催化剂、

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一、化工大气的腐蚀与防护 二、炼油厂冷却器的腐蚀与对策 三、储罐的腐蚀与防护 四、轻烃储罐的腐蚀与防护 五、钛纳米聚合物涂料在酸性水罐的应用 六、管道的腐蚀与防护方法 七、催化重整装置引风机壳体内壁腐蚀与防护 八、阴极保护在储罐罐底板下面的应用 九、石油化工循环水塔钢结构的腐蚀与防护方法

第一章. 化工大气的腐蚀与防护 第一节. 化工大气对金属设备的腐蚀情况 金属在大气自然环境条件下的腐蚀称为大气腐蚀。暴露在大气中的金属表面数量很大，所引起的金属损失也很大的。如石油化工厂约有70%的金属构件是在大气条件下工作的。大气腐蚀使许多金属结构遭到严重破坏。常见的钢制平台及电器、仪表等材料均遭到严重的腐蚀。由此可见，石油、石油化工生产中大气腐蚀既普遍又严重。 大气中含有水蒸汽，当水蒸汽含量较大或温度降低时，就会在金属表面冷凝而形成一层水膜，特别是在金属表面的低凹处或有固体颗粒积存处更容易形成水膜。这种水膜由于溶解了空气中的气体及其它杂质，故可起到电解液的作用，使金属容易发生化学腐蚀。 因工业大气成分比较复杂，环境温度、湿度有差异，设备及金属结构腐蚀不一样的。如生产装置中的湿式空气冷却器周围空气湿度大，在有害杂质的复合作用，使设备表面腐蚀很厉害。涂刷在设备、金属框架等表面的涂料，如：酚醛漆、醇酸漆等由于风吹日晒，使用一年左右，涂层表面发生粉化、龟裂、脱落，失去作用。 第二节.金属（钢与铁）在化工大气中的腐蚀 由于铁有自然形成铁的氧化物的倾向，它在很多环境中是高度活性的，正因为如此它也具有一定的耐蚀性。有时候会与空气中氧化反应，在表面形成保护性的氧化物薄膜，这层膜在99%相对湿度的空气中能够防止锈蚀。但是要存在0.01%SO2就会破坏膜的效应，使腐蚀得以继续进行。一般在化工大气层情况下，黑色金属的腐蚀率随时间增加而增加。这是因为污染的腐蚀剂的累聚而使腐蚀环境变为更加严重的缘故。 第三节.腐蚀原因分析 1. 涂层表面的损坏 工业大气中的SO2、SO3和CO2溶于雨水或潮湿的空气中生成硫酸和碳酸，附着在设备、金属框架表面。由于酸液的作用，使涂层腐蚀遭到破坏。 低分子量聚合物气孔率较大，水分子比较容易通过涂层表面到达涂层与基体之间的界面，使涂层的结合强度下降，进而使涂层剥离或鼓包。 2. 涂层下金属的腐蚀 涂层下的金属腐蚀是由电化学作用引起的。在阴极氧有去极化的作用，反应如下： O2 + H2 + 2e = 2OH– 因此，涂层下泡内溶液呈碱性，也叫碱性泡，这时阴极部位的PH值可高达13以上。界面一旦形成高碱性状态，就进一步发生基体氧化膜的碱性溶解和涂层的碱性分解。在阳极发生如下反应： F e = F e2+ + 2e F e2+与氧、水及OH–反应生成F e（OH）2、F e（OH）3、F e2O3·XH2O等腐蚀产物，其体积要增大好几倍，漆膜鼓起，最后破裂而成“透镜”。这时泡内溶液呈酸性，故称酸性泡，泡内

过程装备腐蚀与防护期末考试复习要点

第一章 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结构——双电层。 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。 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。 极化曲线：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 腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位下降，阳极电位升高。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。 铁和不锈钢在浓硫酸中进行阳极极化时，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。 析氢腐蚀：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。析氢腐蚀发生的条件：腐蚀电池中的阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位 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。 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金属电化学腐蚀的热力学条件，该条件是以热力学第二定律为出发点建立的。由第二定律可知，一个物系由一种状态向另一种状态转变时，若自由能ΔG的变化为负值，则表明状态 金属的耐蚀性能评定：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。 第二章 影响腐蚀的主要因素：力学因素、表面状态几何因素、异种金属偶接、焊接因素、减轻局部腐蚀的途径。 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。 膜的保护性主要取决于：1.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 3.膜内晶格缺陷浓度低 4.氧化膜在高温下性质稳定 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。 发生氢腐蚀必须满足的条件： 1.一定氢气压力下，反应温度应高于氢腐蚀的起始温度。 2.一定温度下，氢气压力应高于氢腐蚀的最低分压。 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℃。 热腐蚀的介质条件：一般认为碱金属盐类，特别是Na2SO4是导致热腐蚀的必要条件。 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。 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。 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

过程装备腐蚀与防护读书报告

《过程装备腐蚀与防护》读书报告 作为一名过控专业的学生，我们对自己的专业知识要不断的进行学习和探索，这学期我们学习了过程设备的腐蚀与防护。在老师的细心授课和自己的认真听讲下，我对腐蚀与防护有了更多的了解，在知道了腐蚀危害性的同时也激励着我们在防腐方面的动力。 在这本书的绪论中就向我们介绍了腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义：腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。腐蚀的危害十分惊人，全世界每年因腐蚀而报废的钢铁约占年产量的30%，其中除三分之二可以回炉外，每年生产的钢铁约10%完全成为废物。造成了极大的资源浪费。应此正确的控制腐蚀，是延长设备的使用寿命，避免事故发生的重要保证，因此过程设备的设计者了解一些腐蚀的基本知识是十分必要的。以下是我在学习这门课后对腐蚀的了解： 1. 腐蚀的分类 “腐蚀”这个词起源于拉丁文“corrordere”，是损坏，腐烂的意思。根据金属腐蚀的起因和过程，它是在金属材料和环境介质的相界面上应作用的结果，因而金属腐蚀可以定义为：“材料与周围环境发生作用而被破坏的现象”。 (1.)金属腐蚀按机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀两大类。 化学腐蚀: 金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏。腐蚀过程是纯氧化-还原反应，腐蚀介质与金属表面的原子直接碰撞而形成腐蚀产物，反应中无电流产生，符合化学动力学规律。 电化学腐蚀：金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。反应过程中有阳极失去电子和阴极获得电子以及电子的流动（电流），历程符合电化学动力

化工设备的腐蚀与防护

化工设备的腐蚀与防护 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。 二、设备腐蚀类型分析 1. 按腐蚀机理分类 若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。 材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。 2. 按破坏形态分类 设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。

论化工设备的腐蚀与防护

论化工设备的腐蚀与防 护 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

论化工设备的腐蚀与防护化工设备是人类生活当中必不可少的工业设备，其对于人类生活水平的提高有着重要的推进作用。在日常使用过程中，因为外部环境影响、内部化学药品侵蚀、使用方法上选择以及使用年限过长等因素的促在，很容易造成化工设备的腐蚀。这种化工设备腐蚀的情况出现，不仅会降低化工设备的使用效果，还会带来极大的安全隐患，做好对化工设备的防护工作，降低化工设备的腐蚀情况对于我国化工事业的发展有着重要的作用。笔者结合实践工作经验，在本文当中对化工设备的腐蚀因素进行分析，并探讨了提高化工设备防护水平的策略。 在化工设备的实际工作当中，化工设备在工作时自身所产生的化学腐蚀、外部环境的侵蚀、使用方法及维护方法选择不当等因素都会为化工设备的腐蚀创造条件或实现对腐蚀的催化，一旦化工设备腐蚀到一定程度，那么化工设备的工作性能就必然会降低，腐蚀情况严重的还会导致化工设备的报废，想要保证化工设备的工作状态，实现化工产业的发展，做好化工设备的腐蚀防护工作势在必行。 1.化工设备腐蚀的因素分析 在化工产业当中，化工设备的腐蚀情况较为常见，其属于化工设备的合理损耗，根据对化工设备实际使用情况来看，导致化工设备腐蚀因素可以分为内部因素和外部因素两个层面。从内部原因来看，化工设备以金属材质为主，而金属自身的化学属性较为活跃，其在企业使用过程中，

工作环境必须与化工生产介质发生接触，如酸、碱、高温、高压、不均匀应力等都极易发生金属腐蚀情况。从外部原因来看，化工设备的使用环境、使用方法及日常维护都会在不同程度上为化工设备的腐蚀创造条件。尽管化工设备的腐蚀属于常规损耗，但如果腐蚀程度超出正常范围，那么其对于化工设备的工作状态及使用寿命都有极大的影响。 2.化工设备的腐蚀因素分析 2.1.化工设备内部的腐蚀 目前，化工产业当中的化工设备绝大部分都是金属材质，因为金属本身的性质就较为活跃，所以当化工设备遇到一些能够产生反应的化学材料时，其自身很容易产生化学反应，这些化学反应的出现对于化工设备的腐蚀情况是非常严重，其中在具有酸碱反应等的工作环境尤为突出。以反应釜为例，当反应釜内的物料温度过高时，其釜内物料在反应过程中，釜内的介质可能会有酸性或碱性，这些性质的物料都可能会与金属反应釜的内壁发生反应，金属被氧化或分离；同时，内部所产生的大量的热量，热量更加会加速反应釜介质与反应釜体发生反应，热量所造成的水蒸汽或酸碱蒸汽都会对反应釜的罐顶产生巨大的冲击，而蒸汽遇冷后会发生液化反应形成水珠，这些水珠附着在釜顶上形成一层液膜，进而形成了“微腐蚀电池”和“氧浓差腐蚀”等腐蚀情况。 2.2.外部环境引起的腐蚀

石油化工设备腐蚀与防护

石油化工设备腐蚀与防护 目录 一、化工大气的腐蚀与防护 二、炼油厂冷却器的腐蚀与对策 三、储罐的腐蚀与防护 四、轻烃储罐的腐蚀与防护 五、钛纳米聚合物涂料在酸性水罐的应用 六、管道的腐蚀与防护方法 七、催化重整装置引风机壳体内壁腐蚀与防护 八、阴极保护在储罐罐底板下面的应用 九、石油化工循环水塔钢结构的腐蚀与防护方法 第一章. 化工大气的腐蚀与防护 第一节. 化工大气对金属设备的腐蚀情况 金属在大气自然环境条件下的腐蚀称为大气腐蚀。暴露在大气中的金属表面数量很大，所引起的金属损失也很大的。如石油化工厂约有70%的金属构件是在大气条件下工作的。大气腐蚀使许多金属结构遭到严重破坏。常见的钢制平台及电器、仪表等材料均遭到严重的腐蚀。由此可见，石油、石油化工生产中大气腐蚀既普遍又严重。 大气中含有水蒸汽，当水蒸汽含量较大或温度降低时，就会在金属表面冷凝而形成一层水膜，特别是在金属表面的低凹处或有固体颗粒积存处更容易形成水膜。这种水膜由于溶解了空气中的气体及其它杂质，故可起到电解液的作用，使金属容易发生化学腐蚀。 因工业大气成分比较复杂，环境温度、湿度有差异，设备及金属结构腐蚀不一样的。如生产装置中的湿式空气冷却器周围空气湿度大，在有害杂质的复合作用，使设备表面腐蚀很厉害。涂刷在设备、金属框架等表面的涂料，如：酚醛漆、醇酸漆等由于风吹日晒，使用一年左右，涂层表面发生粉化、龟裂、脱落，失去作用。 第二节.金属（钢与铁）在化工大气中的腐蚀 由于铁有自然形成铁的氧化物的倾向，它在很多环境中是高度活性的，正因为如此它也具有一定的耐蚀性。有时候会与空气中氧化反应，在表面形成保护性的氧化物薄膜，这层膜在99%相对湿度的空气中能够防止锈蚀。但是要存在0.01%SO2就会破坏膜的效应，使腐蚀得以继续进行。一般在化工大气层情况下，黑色金属的腐蚀率随时间增加而增加。这是因为污染的腐蚀剂的累聚而使腐蚀环境变为更加严重的缘故。 第三节.腐蚀原因分析 1. 涂层表面的损坏 工业大气中的SO2、SO3和CO2溶于雨水或潮湿的空气中生成硫酸和碳酸，附着在设备、金属框架表面。由于酸液的作用，使涂层腐蚀遭到破坏。 低分子量聚合物气孔率较大，水分子比较容易通过涂层表面到达涂层与基体之间的界面，使涂层的结合强度下降，进而使涂层剥离或鼓包。 2. 涂层下金属的腐蚀 涂层下的金属腐蚀是由电化学作用引起的。在阴极氧有去极化的作用，反应如下： O2+H2+2e=2OH– 因此，涂层下泡内溶液呈碱性，也叫碱性泡，这时阴极部位的PH值可高达13以上。界面一旦形成高碱性状态，就进一步发生基体氧化膜的碱性溶解和涂层的碱性分解。在阳极