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过程装备腐蚀与防护 第十一讲 高海涛回顾：防腐方法目前工程中用得最多的防腐方法：目前工程中用得最多的防腐方法：金属或非金属材料覆盖层金属或非金属材料覆盖层金属覆盖层：金属衬里；金属镀层；复合金属板等金属覆盖层：金属衬里；金属镀层；复合金属板等非金属非金属覆盖覆盖层：衬里；搪瓷；搪玻璃；涂料；层：衬里；搪瓷；搪玻璃；涂料；联合覆盖层联合覆盖层 电化学保护电化学保护包括阴极保护；阳极保护包括阴极保护；阳极保护 防腐结构设计防腐结构设计 介质处理介质处理从防腐效果、施工难易、从防腐效果、施工难易、经济成本等方面综合考经济成本等方面综合考虑选取防腐方法虑选取防腐方法 电化学保护法电化学保护是根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进电化学保护是根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进行保护的方法。行保护的方法。分为阴极保护和阳极保护分为阴极保护和阳极保护（一）阴极保护（一）阴极保护一一、阴极保护、阴极保护电保护和护屏保护的原理完全相同；电保护和护屏保护的原理完全相同；腐蚀着的金属看作是双电极腐蚀厚电池腐蚀着的金属看作是双电极腐蚀厚电池1、原理、原理 最小保护电流密度最小保护电流密度 最小保护电位最小保护电位2、阴极保护的基本参数、阴极保护的基本参数阴极保护的基本参数都通过实验确定；阴极保护的基本参数都通过实验确定；与被保护金属的种类，表面状态，以及与被保护金属的种类，表面状态，以及腐蚀介质的性质、浓度、温度、运动状腐蚀介质的性质、浓度、温度、运动状况等因数有关况等因数有关 确定合理的保护度确定合理的保护度 阳极材料的选择阳极材料的选择 护屏或辅助阳极的合理配置护屏或辅助阳极的合理配置 要预留保护参数的监测点要预留保护参数的监测点3、阴极保护技术设计的要点、阴极保护技术设计的要点小结：小结：对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护；对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护；强腐蚀介质中，电能或护屏材料的消耗大，不经济；强腐蚀介质中，电能或护屏材料的消耗大，不经济；电保护比护屏保护的适用范围宽，电流可调；电保护比护屏保护的适用范围宽，电流可调；电保护的基本投资高于护屏保护；电保护的基本投资高于护屏保护；阴极保护技术成熟，广泛用于船舶、地下管道、海阴极保护技术成熟，广泛用于船舶、地下管道、海水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备（表（表6-2）的保护。）的保护。二、阳极保护二、阳极保护是利用金属在电解质溶液中是利用金属在电解质溶液中依靠阳极极化建立钝态的特依靠阳极极化建立钝态的特性而实施的保护方法。性而实施的保护方法。致钝电流密度（致钝电流密度（icp)维钝电流密度维钝电流密度 钝化区范围钝化区范围1、阳极保护的主要参数阳极保护的主要参数2、阳极保护设计要点阳极保护设计要点 正确选择辅助阴极材料正确选择辅助阴极材料 辅助阴极的合理配置辅助阴极的合理配置 参比电极的选用和安装参比电极的选用和安装衬 里 是一种综合利用不同材料的特性，具有较长使用是一种综合利用不同材料的特性，具有较长使用寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料各种非金属材料一、碳钢设备及衬里材料的表面处理一、碳钢设备及衬里材料的表面处理1、对被粘物表面的要求、对被粘物表面的要求 有良好的润湿性有良好的润湿性 表面具有一定的粗糙度表面具有一定的粗糙度 表面清洁表面清洁二、砖板衬里二、砖板衬里常用的砖板有：常用的砖板有：辉绿岩板：既要求耐蚀又有严重磨损的场合辉绿岩板：既要求耐蚀又有严重磨损的场合 玄武岩板玄武岩板 耐酸瓷砖板耐酸瓷砖板 耐酸耐温陶砖板：用于耐酸度要求稍低的部位耐酸耐温陶砖板：用于耐酸度要求稍低的部位 不透性石墨板：用于传热的设备不透性石墨板：用于传热的设备 多年来一直是国内外传统的防腐技术多年来一直是国内外传统的防腐技术砖板衬里的质量取决于：砖板衬里的质量取决于：1 1、胶粘剂的合理选择与施工胶粘剂的合理选择与施工2 2、衬里结构的正确设计衬里结构的正确设计树脂类胶泥：树脂类胶泥：大多使用热固性树脂（酚醛、环氧、呋喃、环氧大多使用热固性树脂（酚醛、环氧、呋喃、环氧-呋喃、环氧呋喃、环氧-酚醛等添加填料、固化剂等配制而成酚醛等添加填料、固化剂等配制而成 树脂类胶泥对非氧化性酸有较好的耐蚀性；树脂类胶泥对非氧化性酸有较好的耐蚀性；环氧、呋喃：适用于酸碱交替的场合；环氧、呋喃：适用于酸碱交替的场合；酚醛胶泥：常用于渗透性较大的稀酸介质；酚醛胶泥：常用于渗透性较大的稀酸介质；环氧环氧-呋喃胶泥：提高呋喃胶泥的粘结强度；呋喃胶泥：提高呋喃胶泥的粘结强度；环氧胶泥：粘结强度高、收缩性小、抗渗透环氧胶泥：粘结强度高、收缩性小、抗渗透 性好、价格贵，一般用于挤缝和勾缝。性好、价格贵，一般用于挤缝和勾缝。各种胶泥的使用场合：各种胶泥的使用场合：P137三、玻璃钢衬里三、玻璃钢衬里1、玻璃钢衬里的渗透与应力破坏、玻璃钢衬里的渗透与应力破坏n 玻璃钢衬层出现针孔、气泡或微裂纹，介质沿缺陷玻璃钢衬层出现针孔、气泡或微裂纹，介质沿缺陷 往里渗透往里渗透由于溶剂挥发，使一些未参与交联反应的固化剂、增由于溶剂挥发，使一些未参与交联反应的固化剂、增 塑剂等物质析出；塑剂等物质析出；某些缩聚树脂在固化过程中生成小分子；某些缩聚树脂在固化过程中生成小分子；n 玻璃纤维的表面处理不好，介质渗到树脂与玻璃纤维玻璃纤维的表面处理不好，介质渗到树脂与玻璃纤维的界面间，破坏树脂与金属的粘合；如发生腐蚀，可的界面间，破坏树脂与金属的粘合；如发生腐蚀，可能出现鼓泡，使衬里层剥离能出现鼓泡，使衬里层剥离n 内应力超过玻璃钢衬层强度，使衬层破裂；内应力超过玻璃钢衬层强度，使衬层破裂；或局部或局部 应力集中使衬层翘曲或局部龟裂。应力集中使衬层翘曲或局部龟裂。分子交联和链的缩短引起体积收缩，在衬层内分子交联和链的缩短引起体积收缩，在衬层内 产生拉应力；产生拉应力；加热固化或升温冷却过程中，出现热应力。加热固化或升温冷却过程中，出现热应力。提高抗渗性、减缓内应力提高抗渗性、减缓内应力正确选择胶粘剂的配方；正确选择胶粘剂的配方；合理设计玻璃纤维与树脂的相对比例；合理设计玻璃纤维与树脂的相对比例；使树脂充分固化；使树脂充分固化；同时保证衬里有足够的强度同时保证衬里有足够的强度四、橡胶衬里四、橡胶衬里生胶板按施工要求衬贴于设备的表面，经硫化后使生胶板按施工要求衬贴于设备的表面，经硫化后使橡胶变成结构稳定的防腐层。橡胶变成结构稳定的防腐层。1、衬里用橡胶的性能与适用范围、衬里用橡胶的性能与适用范围天然橡胶，天然橡胶，可塑性好可塑性好硫化橡胶硫化橡胶 橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性 酸、有机酸、碱溶液和盐溶液酸、有机酸、碱溶液和盐溶液 在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定软橡胶软橡胶 （S：13%）：）：-2575 半硬橡胶（半硬橡胶（S：30%）：）：-2575 硬橡胶（硬橡胶（S：40%）：）：065橡胶橡胶耐蚀性、耐老化性、粘结强度：耐蚀性、耐老化性、粘结强度：硬橡胶硬橡胶 半硬橡胶半硬橡胶 软橡胶软橡胶耐磨、耐寒性、抗冲击性：耐磨、耐寒性、抗冲击性：软橡胶软橡胶 半硬橡胶半硬橡胶 硬橡胶硬橡胶 橡胶衬里的使用场合：橡胶衬里的使用场合：软橡胶：软橡胶：温度变化大，有冲击震动的场合温度变化大，有冲击震动的场合 不能单独做衬里层、和硬橡胶、半硬橡胶组合使用不能单独做衬里层、和硬橡胶、半硬橡胶组合使用硬橡胶：硬橡胶：温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中 可单独使用、与软橡胶联合衬里的底层可单独使用、与软橡胶联合衬里的底层 做旋塞、泵等的衬里做旋塞、泵等的衬里聚异丁烯橡胶近年在化工防腐聚异丁烯橡胶近年在化工防腐中用做砖板衬里的严密底层中用做砖板衬里的严密底层五、化工搪瓷五、化工搪瓷在钢铁表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形在钢铁表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形成的致密玻璃质耐蚀层成的致密玻璃质耐蚀层通常由两层组成：通常由两层组成：底釉：底釉：热膨胀系数；表面张力热膨胀系数；表面张力面釉：面釉：防腐和抗老化的作用防腐和抗老化的作用1、化工搪瓷的性能与应用、化工搪瓷的性能与应用 耐蚀（除耐蚀（除HF，含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外）含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外）导热导热（可用于需要加热或冷却的场合）（可用于需要加热或冷却的场合）耐温度剧变性能不高（耐温度剧变性能不高（T 最高最高300,T30%时，时，浓度浓度，腐蚀，腐蚀l与金属的材料有关与金属的材料有关l腐蚀速度与腐蚀速度与PH值的值的关系关系二、主要腐蚀形式二、主要腐蚀形式（1）水线腐蚀）水线腐蚀（2）缝隙腐蚀）缝隙腐蚀（3）杂散电流腐蚀）杂散电流腐蚀（4）点蚀）点蚀（5）应力腐蚀破裂）应力腐蚀破裂三三、典型装置防腐方法分析、典型装置防腐方法分析1、金属阳极电解槽的防护、金属阳极电解槽的防护2、盐水预热器的防护、盐水预热器的防护采用电法综合防护技术有效地防杂散电流采用电法综合防护技术有效地防杂散电流（1）采用绝缘装置）采用绝缘装置（2）采用强漏电断电装置）采用强漏电断电装置（3）采用排流接地装置）采用排流接地装置（4）采用等电位保护装置）采用等电位保护装置3、其他设备的防护、其他设备的防护氯碱生产装置的防腐以材料为主氯碱生产装置的防腐以材料为主l容器设备：采用非金属材料做衬里；涂料防腐容器设备：采用非金属材料做衬里；涂料防腐l工艺管路通常采用非金属材质，部分内衬非金属。工艺管路通常采用非金属材质，部分内衬非金属。l特定功能的设备采用钛材特定功能的设备采用钛材l高纯高铬铁素体制造碱浓缩系统中的关键设备高纯高铬铁素体制造碱浓缩系统中的关键设备 第二节 尿素生产装置对设备腐对设备腐蚀最严重蚀最严重高压设备腐高压设备腐蚀突出蚀突出一、介质的腐蚀特性一、介质的腐蚀特性二、尿素合成塔的腐蚀与防护二、尿素合成塔的腐蚀与防护1、尿素合成塔结构、尿素合成塔结构 尿素合成塔尿素合成塔（空筒形式）（空筒形式）壳体壳体 内件内件 附件附件 塔板塔板 混合器混合器 耐腐蚀衬里耐腐蚀衬里 检漏孔检漏孔 T检测孔检测孔进料管：下封头上进料管：下封头上出料管：上盖出料管：上盖2、尿素合成塔主要腐蚀形态及分析、尿素合成塔主要腐蚀形态及分析三、高压甲铵泵的腐蚀与防护三、高压甲铵泵的腐蚀与防护1、尿素合成塔结构、尿素合成塔结构 高压甲铵泵高压甲铵泵 离心式甲铵泵离心式甲铵泵 往复式甲铵泵往复式甲铵泵 卧式柱塞泵卧式柱塞泵 立式柱塞泵立式柱塞泵高温高压的氨基甲酸铵溶液高温高压的氨基甲酸铵溶液2、防腐蚀疲劳措施、防腐蚀疲劳措施 降低应力集中降低应力集中 选择耐腐蚀疲劳材料选择耐腐蚀疲劳材料进进排排液液组组合合阀阀组组合合阀阀式式液液钢钢结结构构内内腔腔交交角角圆圆滑滑过过渡渡提提高高内内表表面面粗粗糙糙度度 防腐蚀措施防腐蚀措施足足够够的的铬铬钼钼含含量量降降低低钢钢中中的的含含碳碳量量不不锈锈钢钢的的夹夹杂杂物物少少控控制制锻锻造造流流线线第三节 硫酸生产装置一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性硫酸的腐蚀性能的影响因素硫酸的腐蚀性能的影响因素:硫酸的浓度硫酸的浓度硫酸的温度硫酸的温度硫酸的流速硫酸的流速酸中的氧酸中的氧(氧化剂氧化剂)杂质杂质一、介质的腐蚀性一、介质的腐蚀性1、硫酸的浓度（、硫酸的浓度（P）可钝化金属（碳钢）可钝化金属（碳钢）PP50%:P腐蚀速度腐蚀速度浓度浓度 70%形成钝化膜形成钝化膜金属铅金属铅P P 99%:PbHSO4P,腐蚀速度腐蚀速度金属铜金属铜P P 99%:铜氧化腐蚀铜氧化腐蚀2、硫酸的温度（、硫酸的温度（T）纯净的硫酸溶液纯净的硫酸溶液T腐蚀率腐蚀率3、硫酸的流速、硫酸的流速已具有保护膜的金属：已具有保护膜的金属：T，流速，流速 腐蚀率腐蚀率Cr18Ni8:腐蚀率与流速和腐蚀率与流速和硫酸中氧（氧化剂）的含硫酸中氧（氧化剂）的含量有关量有关（4）酸中的氧及氧化剂（略）酸中的氧及氧化剂（略）（5）酸中的杂质（略）酸中的杂质（略）涉及硫酸腐蚀的设备有：涉及硫酸腐蚀的设备有：塔器塔器贮槽贮槽容器容器冷却器冷却器泵泵管道管道阀门阀门二、二、浓硫酸冷却器的腐蚀与防护浓硫酸冷却器的腐蚀与防护（1）铸铁排管酸冷器）铸铁排管酸冷器 腐蚀情况及分析腐蚀情况及分析 防腐方法防腐方法（2）管壳式冷却器）管壳式冷却器 腐蚀情况及分析腐蚀情况及分析 防腐方法防腐方法铸铁排管酸冷器铸铁排管酸冷器铸铁排管酸冷器铸铁排管酸冷器铸铁排管酸冷器铸铁排管酸冷器铸铸铁铁管管存存在在缺缺陷陷密密封封点点多多硫硫酸酸温温度度高高硫硫酸酸流流速速高高排排管管铸铸造造质质量量差差降低浓硫酸降低浓硫酸温度温度采用低铬合采用低铬合金耐蚀铸铁金耐蚀铸铁保证排管铸保证排管铸造质量造质量弯头采用耐弯头采用耐腐蚀材料腐蚀材料管壳式酸冷器管壳式酸冷器列列管管穿穿孔孔、漏漏酸酸电电位位指指示示发发生生故故障障 阴阴极极布布置置不不合合理理酸酸进进口口布布置置不不合合理理壳壳层层酸酸泥泥沉沉积积保证冷却水保证冷却水水质水质合理布置酸合理布置酸进出口管进出口管合理布置合理布置阴极阴极增设参比电增设参比电极电位校正极电位校正插座孔插座孔三、硫酸泵三、硫酸泵硫酸泵硫酸泵浓硫酸泵浓硫酸泵稀硫酸泵稀硫酸泵非金属泵非金属泵金属泵金属泵衬胶泵衬胶泵陶瓷泵陶瓷泵高硅铸铁泵高硅铸铁泵硬铅泵硬铅泵1、稀硫酸泵、稀硫酸泵2、浓硫酸泵、浓硫酸泵第四节、磷酸生产装置一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性磷酸的腐蚀性能的影响因素磷酸的腐蚀性能的影响因素:温度与浓度温度与浓度杂质杂质含固物含固物磷酸的生产方法磷酸的生产方法一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性-温度与浓度温度与浓度一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性杂质杂质不锈钢的钝化电流密度不锈钢的钝化电流密度维钝电流密度维钝电流密度稳定钝化电位区稳定钝化电位区腐蚀速度腐蚀速度F-Cl-,SO42-对腐蚀的促进作用对腐蚀的促进作用不锈钢的钝化电流密度不锈钢的钝化电流密度 Fe 3+足量时，腐蚀速度足量时，腐蚀速度Fe 3+不不足量时，腐蚀速度足量时，腐蚀速度Fe 3+,Al 3+,Mg 2+的缓蚀作用的缓蚀作用 Fe 3+足量时，腐蚀速度足量时，腐蚀速度Fe 3+不不足量时，腐蚀速度足量时，腐蚀速度Fe 3+的作用的作用介质的腐蚀性介质的腐蚀性杂质杂质SiO2 的作用的作用略略 磷酸料浆中的固体颗粒：磷酸料浆中的固体颗粒：未反应的磷矿颗粒未反应的磷矿颗粒 反应产物硫酸钙结晶反应产物硫酸钙结晶颗粒越多；粒径越大；硬度越硬；磷酸对材料的腐颗粒越多；粒径越大；硬度越硬；磷酸对材料的腐蚀性越强蚀性越强一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性 含固物含固物一、一、介质的腐蚀性介质的腐蚀性 磷酸的生产方法磷酸的生产方法磷磷酸酸生生产产热法热法湿法湿法磷酸浓度磷酸浓度腐蚀速度腐蚀速度温度温度腐蚀速度腐蚀速度二水法二水法半水法半水法无水法无水法二、二、磷酸萃取槽的腐蚀与防护磷酸萃取槽的腐蚀与防护1、萃取槽处理的介质特点、萃取槽处理的介质特点处理的介质处理的介质成分复杂、成分复杂、槽内设有搅槽内设有搅拌器拌器副反应副反应2、萃取槽的结构特点、萃取槽的结构特点萃取槽主要由槽体、搅拌器、槽盖组成萃取槽主要由槽体、搅拌器、槽盖组成壳体用钢筋混凝土或钢制成壳体用钢筋混凝土或钢制成槽体内表面采用非金属材料防腐槽体内表面采用非金属材料防腐搅拌轴和搅拌桨用不锈钢或合金制造搅拌轴和搅拌桨用不锈钢或合金制造 碳钢外包橡胶，碳钢外包不锈钢防腐层碳钢外包橡胶，碳钢外包不锈钢防腐层萃取槽盖采用聚丙烯塑料或玻璃钢制作萃取槽盖采用聚丙烯塑料或玻璃钢制作 3、腐蚀形态与分析、腐蚀形态与分析-萃取槽体萃取槽体3、腐蚀形态与分析、腐蚀形态与分析搅拌器搅拌器三、三、磷酸料浆泵的腐蚀与防护磷酸料浆泵的腐蚀与防护1、磷酸料浆泵的腐蚀形态及分析、磷酸料浆泵的腐蚀形态及分析严重坑蚀严重坑蚀磨损腐蚀较小磨损腐蚀较小明显的蚀沟明显的蚀沟均匀的磨损腐蚀均匀的磨损腐蚀涟波状腐蚀涟波状腐蚀2、防腐措施、防腐措施防腐措施防腐措施改进泵的结改进泵的结构形式构形式降低泵的表降低泵的表面粗糙度面粗糙度选择耐磨损耐选择耐磨损耐腐蚀的材料腐蚀的材料降低转速降低转速合理配矿合理配矿作业1、氯碱装置的服饰介质有哪些，特点是什么？2、尿素装置合成塔的防腐要点是什么？3、硫酸生产装置中硫酸泵的防腐特点是什么？