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防腐蚀作业（施工）基本知识防腐蚀作业（施工）基本知识张炎明张炎明20122012年年7 7月月12023/4/121.前言前言 管道输送是与铁路、管道输送是与铁路、公路、水运、空运并列的公路、水运、空运并列的第五大运输方式，它作为第五大运输方式，它作为一种特种的运输设备越来一种特种的运输设备越来越广泛地用于石油、化工、越广泛地用于石油、化工、冶金、电力等行业以及城冶金、电力等行业以及城市输气、供水和供热系统市输气、供水和供热系统中。随着经济的发展，管中。随着经济的发展，管道数量在不断的增加，其道数量在不断的增加，其重要性也日益突出，在石重要性也日益突出，在石油、化工行业中，管道被油、化工行业中，管道被视为视为“工厂的血管工厂的血管”。2防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/122.腐蚀与防护基础知识腐蚀与防护基础知识 2.1 腐蚀的概念和腐蚀理论腐蚀的概念和腐蚀理论2.1.1 腐蚀的概念腐蚀的概念 金属在周围介质（最常见的液体和气体）作用下，金属在周围介质（最常见的液体和气体）作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破化。由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破化。环境环境材料材料 腐蚀是由于物质与周围环境作用而产生的损坏腐蚀是由于物质与周围环境作用而产生的损坏 由于材料和它所在的环境发生反应而使材料和材料由于材料和它所在的环境发生反应而使材料和材料的性质发生恶化的现象。的性质发生恶化的现象。3防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/122.1.2 腐蚀理论腐蚀理论 （1）氢去极化腐蚀）氢去极化腐蚀 氢去极化腐蚀的反应式（以金氢去极化腐蚀的反应式（以金属铁为例）可以简单表示为：属铁为例）可以简单表示为：阴极反应：阴极反应：2H+2e H2阳极反应：阳极反应：Fe 2e Fe2+（2）氧去极化腐蚀）氧去极化腐蚀 氧去极化腐蚀的反应式（以金氧去极化腐蚀的反应式（以金属铁，中性溶液为例）可以简单表示属铁，中性溶液为例）可以简单表示为：为：阴极反应：阴极反应：O2+2H2O+4e 4OH阳极反应：阳极反应：Fe 2e Fe2+4防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/122.2 腐蚀的分类腐蚀的分类金属腐蚀金属腐蚀 全面腐蚀（均匀腐蚀）：全面腐蚀（均匀腐蚀）：发生在整个金属表面上的腐蚀称为全面腐蚀，它可能是均匀的，也可能是不均发生在整个金属表面上的腐蚀称为全面腐蚀，它可能是均匀的，也可能是不均匀的。均匀腐蚀的危害性相对比较小，因为我们在知道了腐蚀速度后，就能够估算匀的。均匀腐蚀的危害性相对比较小，因为我们在知道了腐蚀速度后，就能够估算出材料的使用寿命。出材料的使用寿命。局部腐蚀：局部腐蚀：主要集中于金属表面某一区域的腐蚀称为局部腐蚀。在局部腐蚀中，金属的某一主要集中于金属表面某一区域的腐蚀称为局部腐蚀。在局部腐蚀中，金属的某一区域腐蚀严重，而其他部分则几乎未被腐蚀，局部腐蚀主要有以下类型。区域腐蚀严重，而其他部分则几乎未被腐蚀，局部腐蚀主要有以下类型。如：电偶腐蚀、小孔腐蚀（点蚀）如：电偶腐蚀、小孔腐蚀（点蚀）、晶间腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、应力腐缝隙腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀（空泡腐蚀和湍流腐蚀）、氢损伤（氢鼓泡和氢脆）、沉、疲劳腐蚀、磨损腐蚀（空泡腐蚀和湍流腐蚀）、氢损伤（氢鼓泡和氢脆）、沉积腐蚀（如垢下腐蚀）、浓差电池腐蚀等也均属于局部腐蚀之列。积腐蚀（如垢下腐蚀）、浓差电池腐蚀等也均属于局部腐蚀之列。5防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 电偶腐蚀电偶腐蚀 电偶腐蚀又称接触腐蚀或双金属腐蚀，凡具有不同电极电位的金属互相接触，电偶腐蚀又称接触腐蚀或双金属腐蚀，凡具有不同电极电位的金属互相接触，并在一定的介质中所发生的电化学腐蚀即属电偶腐蚀。例如热交换器的不锈钢管和并在一定的介质中所发生的电化学腐蚀即属电偶腐蚀。例如热交换器的不锈钢管和碳钢花板连接处，碳钢在水中作为阳极而被加速腐蚀。碳钢花板连接处，碳钢在水中作为阳极而被加速腐蚀。但当在两种金属的接触面上同时存在缝隙时，而缝隙中又存留有电解液，这但当在两种金属的接触面上同时存在缝隙时，而缝隙中又存留有电解液，这时构件可能受到电偶腐蚀与缝隙腐蚀的联合作用时构件可能受到电偶腐蚀与缝隙腐蚀的联合作用 电偶腐蚀的示意图电偶腐蚀的示意图 阴极、阳极面积比不同的连接结构阴极、阳极面积比不同的连接结构 a.同时存在两种不同电位的金属或非金属导体；同时存在两种不同电位的金属或非金属导体；b.有电解质溶液存在；有电解质溶液存在；c.两种金属通过导线连接或直接接触。两种金属通过导线连接或直接接触。6防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 小孔腐蚀小孔腐蚀 小孔腐蚀又称为点蚀小孔腐蚀又称为点蚀 这种破坏主要集中在金属表面的某些活性点上，并向金属这种破坏主要集中在金属表面的某些活性点上，并向金属内部深处发展。通常其腐蚀深度大于其孔径。严重时可使设备穿孔。内部深处发展。通常其腐蚀深度大于其孔径。严重时可使设备穿孔。点蚀通常发生在易钝化金属或合金中，往往在有侵蚀性阴离子与氧化剂共存的点蚀通常发生在易钝化金属或合金中，往往在有侵蚀性阴离子与氧化剂共存的条件下发生。如不锈钢和铝合金在含有氯离子的溶液中常呈现这种破坏形式。条件下发生。如不锈钢和铝合金在含有氯离子的溶液中常呈现这种破坏形式。小孔腐蚀示意图小孔腐蚀示意图 18-8不锈钢在充气不锈钢在充气NaCl溶液中溶液中孔蚀的闭塞电池示意图孔蚀的闭塞电池示意图 7防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 晶间腐蚀晶间腐蚀 金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏的腐蚀现象称为晶界腐蚀，这种腐蚀首先在晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏的腐蚀现象称为晶界腐蚀，这种腐蚀首先在晶粒边界上发生，并沿着晶界向纵深处发展。这时，虽然从金属外观看不出有明显的变化，边界上发生，并沿着晶界向纵深处发展。这时，虽然从金属外观看不出有明显的变化，但其机械性能却已大为降低了，严重时材料强度完全丧失，轻轻一击就碎。不锈钢焊但其机械性能却已大为降低了，严重时材料强度完全丧失，轻轻一击就碎。不锈钢焊件在其热影响区（敏化温度的范围内）容易引起对晶界腐蚀的敏化。件在其热影响区（敏化温度的范围内）容易引起对晶界腐蚀的敏化。晶界腐蚀常常会转化为沿晶应力腐蚀开晶界腐蚀常常会转化为沿晶应力腐蚀开裂，而成为应力腐蚀裂纹的起源。通常晶间裂，而成为应力腐蚀裂纹的起源。通常晶间腐蚀出现于奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和腐蚀出现于奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和铝合金的构件。铝合金的构件。除非经过稳定化处理或含碳量低者例外，除非经过稳定化处理或含碳量低者例外，奥氏体不锈钢暴露在奥氏体不锈钢暴露在450850温度区间温度区间内足够时间后，对发生晶间腐蚀比较敏感。内足够时间后，对发生晶间腐蚀比较敏感。8防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 选择性腐蚀选择性腐蚀 广义上讲，所有局部腐蚀都是选择性腐蚀，即腐蚀是在合金中的广义上讲，所有局部腐蚀都是选择性腐蚀，即腐蚀是在合金中的某一组分由于腐蚀优先地溶解到电解质溶液中去，从而造成另一组分某一组分由于腐蚀优先地溶解到电解质溶液中去，从而造成另一组分富集于金属表面上。例如黄铜的脱锌现象即属这类腐蚀。富集于金属表面上。例如黄铜的脱锌现象即属这类腐蚀。选择性腐蚀形态选择性腐蚀形态 9防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂 受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定介质中，由于腐蚀介质和应受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定介质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。力的协同作用而发生的脆性断裂现象。应力腐蚀破裂（应力腐蚀破裂（SCC）在局部腐蚀中居于首位。根据腐蚀介质性质和应）在局部腐蚀中居于首位。根据腐蚀介质性质和应力状态的不同，裂纹特征会有不同，在金相显微镜下，显微裂纹呈穿晶、晶力状态的不同，裂纹特征会有不同，在金相显微镜下，显微裂纹呈穿晶、晶界或两者混合形式。裂纹既有主干，也有分支，形似树枝状。裂纹横断面多界或两者混合形式。裂纹既有主干，也有分支，形似树枝状。裂纹横断面多为线状。裂纹走向与所受拉应力的方向垂直。为线状。裂纹走向与所受拉应力的方向垂直。钝化合金的钝化合金的SCC机理示意图机理示意图 10防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12金属或合金金属或合金腐腐 蚀蚀 介介 质质低碳低碳钢钢热热硝酸硝酸盐盐溶液，（硅酸溶液，（硅酸钠钠十硝酸十硝酸钙钙）溶液，）溶液，氢氢氧化氧化钠钠、过过氧化氧化氢氢碳碳钢钢和低合和低合金金钢钢42MgCl2溶液，溶液，氢氰氢氰酸，海水，酸，海水，氢氢氧化氧化钠钠，三三氯氯化化铁铁溶液溶液高高强强度度钢钢蒸蒸馏馏水、湿大气、水、湿大气、氯氯化物溶液、硫化化物溶液、硫化氢氢高高铬钢铬钢NaClO溶液，海水，溶液，海水，H2S水溶液水溶液奥氏体不奥氏体不锈锈钢钢氯氯化物溶液，高温高化物溶液，高温高压压含氧蒸含氧蒸馏馏水，海水，水，海水，F-，Br-，NaOHH2S水溶液，水溶液，NaCl-H2O2水水溶液，二溶液，二氯氯乙乙烷烷等等钢钢和和铜铜合金合金氨蒸气，汞氨蒸气，汞盐盐溶液，含溶液，含SO2大气，熔融大气，熔融氯氯化化钠钠、含、含Br-和和I-水溶液水溶液镍镍和和镍镍合金合金NaOH水溶液，高水溶液，高纯纯蒸汽蒸汽蒙乃蒙乃尔尔氢氢氟酸，氟硅酸溶液氟酸，氟硅酸溶液钛钛及及钛钛合金合金含含Cl-、Br-、I-的水溶液、的水溶液、N204，甲醇、三，甲醇、三氯氯乙乙烯烯、有机酸、有机酸铝铝合金合金熔融熔融NaCl，NaCl水溶液，海水，水蒸汽，含水溶液，海水，水蒸汽，含SO2大气大气铅铅Pb(AC)2溶液溶液镁镁海洋大气，蒸海洋大气，蒸馏馏水，水，KCl-K2CrO4溶掖溶掖产生应力腐蚀的材料与介质的组合产生应力腐蚀的材料与介质的组合 应力腐蚀开裂通常具有如下特点：应力腐蚀开裂通常具有如下特点：a.通常在某种特定的腐蚀介质中，通常在某种特定的腐蚀介质中，材料在不受应力时腐蚀甚微；材料在不受应力时腐蚀甚微；b.受到一定的拉应力时（可远低于受到一定的拉应力时（可远低于材料的屈服强度），经过一段时间后，材料的屈服强度），经过一段时间后，即使是延展性很好的金属也会发生脆性即使是延展性很好的金属也会发生脆性断裂；断裂；c.断裂事先没有明显的征兆，往往断裂事先没有明显的征兆，往往造成灾难性的后果。造成灾难性的后果。一般认为发生应力腐蚀开裂需要同一般认为发生应力腐蚀开裂需要同时具备如下三个条件：时具备如下三个条件：a.敏感材料敏感材料 b.拉伸应力拉伸应力 c.特定的腐蚀介质特定的腐蚀介质 如奥氏体不锈钢管外壁保温如奥氏体不锈钢管外壁保温材料含材料含Cl-量高或保温层破损，量高或保温层破损，渗入的雨水中的氯离子浓缩有可渗入的雨水中的氯离子浓缩有可能发生应力腐蚀。能发生应力腐蚀。11防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12影影响响应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂的的因因素素12防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 缝隙腐蚀缝隙腐蚀 由于金属表面上存在异物或结构上的原因会形成由于金属表面上存在异物或结构上的原因会形成0.0250.1mm缝隙，这种在缝隙，这种在腐蚀环境中因金属部件与其他部件（金属或非金属）之间存在间隙，引起缝隙内腐蚀环境中因金属部件与其他部件（金属或非金属）之间存在间隙，引起缝隙内金属加速腐蚀的现象称为缝隙腐蚀。金属加速腐蚀的现象称为缝隙腐蚀。碳钢在中性海水中缝隙腐蚀示意图碳钢在中性海水中缝隙腐蚀示意图 产生缝隙腐蚀的条件有以下几产生缝隙腐蚀的条件有以下几种：种：a.不同结构件的连接，如金属不同结构件的连接，如金属与金属之间的铆接、螺纹连接，以与金属之间的铆接、螺纹连接，以及各种法兰盘之间的衬垫等金属和及各种法兰盘之间的衬垫等金属和非金属之间的接触等都可以引发缝非金属之间的接触等都可以引发缝隙腐蚀。隙腐蚀。b.金属表面的沉积物、附着物、金属表面的沉积物、附着物、涂膜等，如灰尘、沙粒、沉积的腐涂膜等，如灰尘、沙粒、沉积的腐蚀产物，也会引起缝隙腐蚀。蚀产物，也会引起缝隙腐蚀。13防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 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，所引起的腐蚀形态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，所引起的腐蚀形态称为腐蚀疲劳。称为腐蚀疲劳。腐蚀疲劳的特征腐蚀疲劳的特征 腐蚀疲劳形成条件则是，绝大多数金属或合金在交变应力下都可以发生，而腐蚀疲劳形成条件则是，绝大多数金属或合金在交变应力下都可以发生，而且不要求特定的介质，只是在容易引起孔蚀的介质中更容易发生。且不要求特定的介质，只是在容易引起孔蚀的介质中更容易发生。腐蚀疲劳的机理腐蚀疲劳的机理 腐蚀疲劳是在交变应力作用下发生，位错往复地穿过晶界运动而不会在晶畀腐蚀疲劳是在交变应力作用下发生，位错往复地穿过晶界运动而不会在晶畀上堆积。上堆积。腐蚀疲劳的控制腐蚀疲劳的控制 对于钢，尤其是钛合金来说，用渗氮的方法进行表面硬化处理，也是抗腐蚀对于钢，尤其是钛合金来说，用渗氮的方法进行表面硬化处理，也是抗腐蚀疲劳的一种有效措施。亦有采用非金属表面覆盖层的办法，如涂层，但要求对金疲劳的一种有效措施。亦有采用非金属表面覆盖层的办法，如涂层，但要求对金属基体有良好的结合力和耐磨能力。属基体有良好的结合力和耐磨能力。14防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 磨损腐蚀磨损腐蚀 由于介质的运动速度大或介质与金属构件相对运动速度大，导致构件局由于介质的运动速度大或介质与金属构件相对运动速度大，导致构件局部表面遭受严重的腐蚀损坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀，简称磨蚀。造成腐蚀部表面遭受严重的腐蚀损坏，这类腐蚀称为磨损腐蚀，简称磨蚀。造成腐蚀损坏的流动介质可以是气体、液体或含有固体颗粒、气泡的液体等。损坏的流动介质可以是气体、液体或含有固体颗粒、气泡的液体等。磨蚀是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和对新磨蚀是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和对新裸露金属表面的浸蚀作用的综合结果。裸露金属表面的浸蚀作用的综合结果。磨蚀形态磨蚀形态 由高速流体引起的磨蚀，其表现的特殊形式主要有湍流腐蚀和空泡腐由高速流体引起的磨蚀，其表现的特殊形式主要有湍流腐蚀和空泡腐蚀两种。蚀两种。15防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12湍流腐蚀湍流腐蚀 在设备或部件的某些特定部位，介质流速急剧增大形成湍流，由湍流导致在设备或部件的某些特定部位，介质流速急剧增大形成湍流，由湍流导致的磨蚀就称之为湍流腐蚀。的磨蚀就称之为湍流腐蚀。冲击腐蚀破坏示意图冲击腐蚀破坏示意图 流型改变产生的湍流流型改变产生的湍流 遭到湍流腐蚀的金属表面，常常呈现深谷或马蹄形的凹槽，一般按流体的流动遭到湍流腐蚀的金属表面，常常呈现深谷或马蹄形的凹槽，一般按流体的流动方向切入金属表面层，蚀谷光滑没有腐蚀产物积存。构成湍流腐蚀除流体速度较大方向切入金属表面层，蚀谷光滑没有腐蚀产物积存。构成湍流腐蚀除流体速度较大外，构件形状的不规则性也是引起湍流的一个重要条件。外，构件形状的不规则性也是引起湍流的一个重要条件。在输送流体的管道内，流体按水平或垂直方向运动时，管壁的腐蚀是均匀减薄在输送流体的管道内，流体按水平或垂直方向运动时，管壁的腐蚀是均匀减薄的。但当流体突然改向处，如弯管、的。但当流体突然改向处，如弯管、U形换热管等的拐弯部位，其管壁就要比其他形换热管等的拐弯部位，其管壁就要比其他部位的管壁迅速减薄甚至穿洞。部位的管壁迅速减薄甚至穿洞。16防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12空泡腐蚀空泡腐蚀 流体与金属构件作高速相对运动，在金属表面局部地区产生涡流，伴随有汽泡在流体与金属构件作高速相对运动，在金属表面局部地区产生涡流，伴随有汽泡在金属表面迅速生成和破灭，呈现与孔蚀类似的破坏特征。这种条件下发生的磨蚀称金属表面迅速生成和破灭，呈现与孔蚀类似的破坏特征。这种条件下发生的磨蚀称为空泡腐蚀，又称空穴腐蚀或汽蚀。为空泡腐蚀，又称空穴腐蚀或汽蚀。空泡腐蚀示意空泡腐蚀示意 壁面凹陷下的流场壁面凹陷下的流场 影响磨蚀的因素：影响磨蚀的因素：金属（合金）金属（合金）、表面膜表面膜、流速流速。磨蚀的控制磨蚀的控制：控制磨蚀可采用合理选材、改善设计、降低流速、除去介质的控制磨蚀可采用合理选材、改善设计、降低流速、除去介质的有害成分、覆盖防护层和电化学保护等多种办法。但以合理选材和改善设计这有害成分、覆盖防护层和电化学保护等多种办法。但以合理选材和改善设计这两种方法最为有效。两种方法最为有效。17防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 氢损伤氢损伤 氢损伤是指金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用，造成材料力学性能下氢损伤是指金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用，造成材料力学性能下降的总称。在含硫化氢的油、气输送管线及炼油厂设备常发生这种腐蚀。氢降的总称。在含硫化氢的油、气输送管线及炼油厂设备常发生这种腐蚀。氢 损伤分损伤分为四种不同的类型：氢鼓泡、氢脆、脱碳、氢蚀。为四种不同的类型：氢鼓泡、氢脆、脱碳、氢蚀。氢的来源氢的来源 据氢的来源不同，可分为内氢和外氢两种。内氢是指材料使用前就已存在在其内据氢的来源不同，可分为内氢和外氢两种。内氢是指材料使用前就已存在在其内部的氢，是材料在冶炼、热处理、酸洗、电镀和焊接等过程中吸收的氢。外氢是指材部的氢，是材料在冶炼、热处理、酸洗、电镀和焊接等过程中吸收的氢。外氢是指材料在使用过程中与含氢的介质接触或进行电化学反应（如腐蚀、阴极保护）所吸收的料在使用过程中与含氢的介质接触或进行电化学反应（如腐蚀、阴极保护）所吸收的氢。氢。氢鼓泡：氢鼓泡：是指在某些介质中，由于腐蚀或其他原因而产生的氢原子渗入金属内是指在某些介质中，由于腐蚀或其他原因而产生的氢原子渗入金属内部而产生的，导致金属局部变形。甚至完全破坏。部而产生的，导致金属局部变形。甚至完全破坏。氢鼓泡的机理示意图氢鼓泡的机理示意图 氢鼓泡形态氢鼓泡形态 18防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 防止方法：防止方法：除去环境中含有硫化物、氰化物、含磷离子等阻止放氢除去环境中含有硫化物、氰化物、含磷离子等阻止放氢反应的成分作有效；也可选用无空穴的镇静钢以代替有众多空穴的沸腾钢。反应的成分作有效；也可选用无空穴的镇静钢以代替有众多空穴的沸腾钢。此外，可采用氢不宜渗透的奥氏体不锈钢或镍的衬里，或橡胶、塑料、砖此外，可采用氢不宜渗透的奥氏体不锈钢或镍的衬里，或橡胶、塑料、砖板衬里，也可加入缓蚀剂等。板衬里，也可加入缓蚀剂等。氢脆：氢脆：是由于氢进入使金属内部引起的，导致韧性和抗拉强度下降是由于氢进入使金属内部引起的，导致韧性和抗拉强度下降变脆，并在应力的作用下发生脆裂。变脆，并在应力的作用下发生脆裂。防止方法：防止方法：a.在容易发生氢脆的环境中，避免使用高强钢，可用在容易发生氢脆的环境中，避免使用高强钢，可用Ni，Cr合金钢；合金钢；b.焊接时采用低氢焊条，保持环境干燥（水是氢的主要来源）；焊接时采用低氢焊条，保持环境干燥（水是氢的主要来源）；c.电镀液要选择，控制电流；电镀液要选择，控制电流；d.酸洗液中加入缓蚀剂；酸洗液中加入缓蚀剂；e.氢进入金属后，可进行低温烘烤驱氢，如钢一般在氢进入金属后，可进行低温烘烤驱氢，如钢一般在90150可脱氢。可脱氢。脱碳：脱碳：即从钢中脱出碳，常常是由于高温氢蚀所引起的，导致钢的即从钢中脱出碳，常常是由于高温氢蚀所引起的，导致钢的抗拉强度下降。抗拉强度下降。氢蚀：氢蚀：是由于高温下合金中组分与氢的反应引起的。是由于高温下合金中组分与氢的反应引起的。19防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/122.2.2 有机非金属腐蚀（高分子材料）有机非金属腐蚀（高分子材料）高分子材料具有优良的耐腐蚀性能。但在防腐蚀领域中应用时，由于腐高分子材料具有优良的耐腐蚀性能。但在防腐蚀领域中应用时，由于腐蚀条件的多样与复杂，不一定总能抵抗介质的侵蚀。通常，在酸、碱和盐蚀条件的多样与复杂，不一定总能抵抗介质的侵蚀。通常，在酸、碱和盐的水溶液中，多数塑料或其他高分子材料具有较好的耐腐蚀性，显得比金的水溶液中，多数塑料或其他高分子材料具有较好的耐腐蚀性，显得比金属优越，但在有机介质中却往往相反，很多高分子材料都不如金属耐蚀。属优越，但在有机介质中却往往相反，很多高分子材料都不如金属耐蚀。有些塑料在无机酸、碱溶液中也会很快被腐蚀，例如尼龙只能耐较稀的酸、有些塑料在无机酸、碱溶液中也会很快被腐蚀，例如尼龙只能耐较稀的酸、碱溶液，而在浓酸、浓碱中则会遭到腐蚀。碱溶液，而在浓酸、浓碱中则会遭到腐蚀。高分子材料腐蚀的主要形式有：高分子材料腐蚀的主要形式有：溶胀和溶解腐蚀溶胀和溶解腐蚀 选择性腐蚀选择性腐蚀 腐蚀降解腐蚀降解 蠕变蠕变 老化老化 疲劳腐蚀疲劳腐蚀 环境应力开裂环境应力开裂 差热腐蚀开裂差热腐蚀开裂 渗透腐蚀渗透腐蚀 取代基反应取代基反应 20防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/122.2.3 无机非金属腐蚀无机非金属腐蚀 无机非金属材料作为管道材料主要有玻璃、陶瓷、石墨、铸石、无机非金属材料作为管道材料主要有玻璃、陶瓷、石墨、铸石、水泥等材料，这些材料制成的管道主要在工业管道中使用，其腐蚀水泥等材料，这些材料制成的管道主要在工业管道中使用，其腐蚀主要为化学腐蚀。主要为化学腐蚀。由于与介质（或环境）中的某些成分发生化学反应，而造成材由于与介质（或环境）中的某些成分发生化学反应，而造成材料的破坏。料的破坏。21防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/123.防腐蚀作业的一般程序防腐蚀作业的一般程序3.1 腐蚀控制的基本要素腐蚀控制的基本要素 腐蚀学应用研究关注的问题是材料与环境之间可能产生的作用而引起的腐蚀，腐蚀学应用研究关注的问题是材料与环境之间可能产生的作用而引起的腐蚀，并寻找控制腐蚀的措施和方法。防腐蚀工程设计关注的问题是装置、材料与环境之并寻找控制腐蚀的措施和方法。防腐蚀工程设计关注的问题是装置、材料与环境之间可能产生的作用而引起的腐蚀，并寻找控制腐蚀的措施及方法。前者属狭义腐蚀间可能产生的作用而引起的腐蚀，并寻找控制腐蚀的措施及方法。前者属狭义腐蚀控制，其方法多从开发新型耐蚀材料、改善腐蚀环境及提高界面耐蚀能力诸方面入控制，其方法多从开发新型耐蚀材料、改善腐蚀环境及提高界面耐蚀能力诸方面入手。后者属广义腐蚀控制，除上述诸方面外，还应考虑增加手。后者属广义腐蚀控制，除上述诸方面外，还应考虑增加“结构控制结构控制”、“有效有效性控制性控制”及及“经济评价经济评价”。材料控制：材料控制：开发新型耐蚀材料；开发新型耐蚀材料；环境控制：环境控制：添加缓蚀剂、介质处理等；添加缓蚀剂、介质处理等；界面控制：界面控制：电化学保护、金属表面耐蚀涂层、非金属衬里等；电化学保护、金属表面耐蚀涂层、非金属衬里等；结构控制：结构控制：设备结构、制造安装、设备强度刚性对材料与环境的影响等；设备结构、制造安装、设备强度刚性对材料与环境的影响等；有效性控制：有效性控制：工艺运行、维护检修对材料与环境的影响，关键设备的腐蚀工艺运行、维护检修对材料与环境的影响，关键设备的腐蚀监测、检测技术等；监测、检测技术等；经济控制：经济控制：经济上的可行性等。经济上的可行性等。22防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12防腐蚀作业的一般程序防腐蚀作业的一般程序维修维修服务服务防腐蚀防腐蚀项目项目了解项目的了解项目的腐蚀环境腐蚀环境选择最佳的选择最佳的防腐蚀方法防腐蚀方法施工及施工及制作管理制作管理竣工交接竣工交接检测检验检测检验标准标准规范规范23防腐蚀作业（施工）基础知识3.2 了解了解项项目的腐目的腐蚀环蚀环境状况境状况环境防腐蚀系统：防腐蚀系统：防腐蚀措施防腐蚀措施材料材料业主的要求：业主的要求：价格、使用寿命、工期、施工现场等；价格、使用寿命、工期、施工现场等；外部环境：外部环境：大气情况、气候变化等；大气情况、气候变化等；内部环境：内部环境：化学因素：化学因素：介质的成分（包括杂质）、介质的成分（包括杂质）、PH值、可能的化学反应值、可能的化学反应 等；等；物理因素：物理因素：介质温度、流速、受热及散热条件、受力类型及大小等。介质温度、流速、受热及散热条件、受力类型及大小等。工程项目的结构：工程项目的结构：规格尺寸、材质、结构等。规格尺寸、材质、结构等。影响腐蚀的因素：影响腐蚀的因素：腐蚀介质的组成和浓度、腐蚀介质的组成和浓度、温度、温度、压力、压力、流速、流速、腐蚀产物。腐蚀产物。2023/4/1224防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/123.3 常用的防腐蚀措施常用的防腐蚀措施 治理环境治理环境包括介质处理（干燥、脱气、脱盐等）、缓蚀剂、与环境隔离的覆盖层等。包括介质处理（干燥、脱气、脱盐等）、缓蚀剂、与环境隔离的覆盖层等。整治结构整治结构结构包括宏观的结构包括宏观的“工程结构工程结构”及微观的及微观的“材料结构材料结构”；前者通过设计来整顿，；前者通过设计来整顿，后者通过材料成分及工艺的调整来改变，也可将防腐蚀覆盖层及电化学保护放在材料结构后者通过材料成分及工艺的调整来改变，也可将防腐蚀覆盖层及电化学保护放在材料结构之内，因为它们分别改变了材料表面的化学成分及电子结构。之内，因为它们分别改变了材料表面的化学成分及电子结构。整治结构整治结构治理环境治理环境常用的防腐蚀措施常用的防腐蚀措施防腐蚀设计耐蚀材料电化学保护介质处理缓蚀剂选选材材结结构构非非金金属属材材料料金金属属材材料料阳阳极极保保护护阴阴极极保保护护防腐蚀覆盖层金金属属材材料料非非金金属属材材料料脱水、脱水、脱硫、脱硫、脱氧等脱氧等加氨、加氨、Lan5、Lan826等等25防腐蚀作业（施工）基础知识合理的防腐蚀设计：合理的防腐蚀设计：合理设计设备的结构合理设计设备的结构：通过合理设计设备的结构可通过合理设计设备的结构可以避免许多产生腐蚀的因素。如不良的结构常会引起局部以避免许多产生腐蚀的因素。如不良的结构常会引起局部应力、造成液体停滞等，这些都会导致材料的腐蚀发生，应力、造成液体停滞等，这些都会导致材料的腐蚀发生，因此，合理设计也可在一定程度上起到防腐蚀的目的。因此，合理设计也可在一定程度上起到防腐蚀的目的。衬里设备、管道的设计：衬里设备、管道的设计：结构、尺寸等方面的限制。（检修孔、拐角部结构、尺寸等方面的限制。（检修孔、拐角部位、加热方式、管口部位和方向等。）位、加热方式、管口部位和方向等。）整体非金属设备、管道的设计：整体非金属设备、管道的设计：制造方法、结构、尺寸、使用介质、温制造方法、结构、尺寸、使用介质、温度等方面的限制。（石墨设备、玻璃钢设备、塑料设备等。）度等方面的限制。（石墨设备、玻璃钢设备、塑料设备等。）整体耐蚀金属设备、管道的设计：整体耐蚀金属设备、管道的设计：制造方法、结构、尺寸、使用介质、制造方法、结构、尺寸、使用介质、温度等方面的限制。（不锈钢、有色金属、贵金属等。）温度等方面的限制。（不锈钢、有色金属、贵金属等。）2023/4/1226防腐蚀作业（施工）基础知识合理的选材合理的选材2023/4/12从制造尺寸、加工方法、耐蚀性、耐热性等，进行材料的选择；从制造尺寸、加工方法、耐蚀性、耐热性等，进行材料的选择；最后，直到挑选材料制造商或加工制造商。最后，直到挑选材料制造商或加工制造商。材料选择的基本步骤：材料选择的基本步骤：使用条件的掌握：使用环境的种类、温度、压力及其变动状态；对象装置的形状；新设、增设、更新、修补的区别；附属物、连接件的状况；使用设备的安置场所、外部环境；运转开始、停止方法；维修管理、检查方法；修补状况等。物性、耐蚀性审查：从各种书籍、报告书、文献类等，如腐蚀数据与选材手册等，查阅相关材料的机械性能、耐蚀性能等。实绩评估：类似装置的实绩调查；使用实绩（调查测试）调查报告书。个别数据的审查：制造厂家、型号的选择。选定试验：试验室试验；复合条件下的试验；现场试验。制作、施工管理：制造（施工）商的资质审查等。维修、检查：运转维修记录的管理；材料选定方面的反映。经济性比较：27防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 材料选择的基本方法：首先，从各种材料中，审查其可能制造的装置、概略的耐蚀性、耐寒、耐热性、机械冲击性、现场修补性等性能，粗略地选择已审查的材料。其次，根据已有的参考资料，从粗选的 材料中，详细确认每个材料的特性（耐蚀性、耐热性、机械性、加工性能等），再决定最佳材料。最后，与材料制造商洽谈，对已选材料决定制造商，再与制造商商谈，作出最终决定。材料选择的注意事项：对于金属材料，焊条的选择及焊接条件的设定和焊接管理是非常重要的；当一台设备中有多种材料混杂，而要求热处理时，必须谨慎的设定加热温度、时间等；由于结晶粒的大小（粒度）及制造方法的不同，只用整体的分析值是不能作出正确的评价；由于许多有机材料没有公开的品质规范，各制造商还附加施工性能等各种独立的商标，所以必须重点审查制造商及型号等；许多装置往往在现场完成其最终的形状，所以尽可能正确地掌握实际装置的施工条件与在选择试验用的试验片在制造条件上存在哪些差异；考虑实际工程实施的可行性和经济性。28防腐蚀作业（施工）基础知识选择耐蚀材料选择耐蚀材料2023/4/12正确的选材：正确的选材：根据介质的性质和工作条件，有针对性地选择在具体环境中耐腐蚀的非金属、金属及其合金材料，提高材料的使用寿命，达到防腐蚀的目的。耐蚀金属材料耐蚀金属材料29防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 耐蚀非金属材料耐蚀非金属材料30防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 耐蚀复合材料耐蚀复合材料31防腐蚀作业（施工）基础知识防腐蚀覆盖层防腐蚀覆盖层2023/4/12 金属覆盖层：金属覆盖层：主要有电镀、喷镀、渗镀、热浸镀、化学镀双金属、主要有电镀、喷镀、渗镀、热浸镀、化学镀双金属、金属喷涂和金属衬里等。金属喷涂和金属衬里等。金属镀层：金属镀层：常用的金属镀层有：电镀、喷镀、渗镀、热浸镀、化常用的金属镀层有：电镀、喷镀、渗镀、热浸镀、化学镀学镀 金属（铝、铜、锌、不锈钢等）喷涂施工：金属（铝、铜、锌、不锈钢等）喷涂施工：常用的金属喷涂有：火焰喷涂、电弧喷涂。其他还有：常用的金属喷涂有：火焰喷涂、电弧喷涂。其他还有：等离子喷涂、超声波喷涂等。等离子喷涂、超声波喷涂等。金属衬里：金属衬里：常用的金属衬里有：衬铅、搪铅、衬不锈钢等。常用的金属衬里有：衬铅、搪铅、衬不锈钢等。32防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 非金属覆盖层：非金属覆盖层：在金属设备上覆盖上一层非金属材料，可分为衬里、搪瓷在金属设备上覆盖上一层非金属材料，可分为衬里、搪瓷（搪玻璃）、涂料和联合覆盖层等。（搪玻璃）、涂料和联合覆盖层等。涂料涂装涂料涂装涂层涂装方法：一般有涂刷、滚刷、喷涂、高压无气喷涂、涂层涂装方法：一般有涂刷、滚刷、喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂、浸涂、滚涂、电泳涂装等。对于粉末涂料有粉末静电喷涂、浸涂、滚涂、电泳涂装等。对于粉末涂料有粉末喷涂，粉末静电喷涂、火焰喷涂、沸腾床喷涂、静电喷涂等。喷涂，粉末静电喷涂、火焰喷涂、沸腾床喷涂、静电喷涂等。涂层检测：涂层针孔、涂层附着力、涂层抗冲击性、涂层韧涂层检测：涂层针孔、涂层附着力、涂层抗冲击性、涂层韧性、涂层硬度等检测。性、涂层硬度等检测。砖板、橡胶、塑料、玻璃钢、鳞片树脂胶泥、滚塑等衬里砖板、橡胶、塑料、玻璃钢、鳞片树脂胶泥、滚塑等衬里 搪瓷、搪玻璃等搪瓷、搪玻璃等 联合覆盖层联合覆盖层 防腐树脂地坪施工防腐树脂地坪施工33防腐蚀作业（施工）基础知识缓蚀剂缓蚀剂2023/4/12 在腐蚀介质中加入少量能使金属腐蚀速度降低甚至完全抑制的物质在腐蚀介质中加入少量能使金属腐蚀速度降低甚至完全抑制的物质称为缓蚀剂。通过添加缓蚀剂（又称腐蚀抑制剂）使金属得到保护的方称为缓蚀剂。通过添加缓蚀剂（又称腐蚀抑制剂）使金属得到保护的方法，称为缓蚀剂保护。缓蚀剂保护分为阳极型、阴极型和混合型三种。法，称为缓蚀剂保护。缓蚀剂保护分为阳极型、阴极型和混合型三种。如果选择配合适宜，只要添加少量的缓蚀剂就能大大抑制金属的腐蚀速如果选择配合适宜，只要添加少量的缓蚀剂就能大大抑制金属的腐蚀速率。率。缓蚀剂与其他金属防护方法对比有如下的特点：缓蚀剂与其他金属防护方法对比有如下的特点：可以不改变金属构件或制品的本性（如采用比较昂贵的不锈钢或其他可以不改变金属构件或制品的本性（如采用比较昂贵的不锈钢或其他耐蚀材料）；也无需改变金属的外表（如涂涂层、衬里、电镀等）；耐蚀材料）；也无需改变金属的外表（如涂涂层、衬里、电镀等）；由于用量很少，添加缓蚀剂后介质的性质基本不变；由于用量很少，添加缓蚀剂后介质的性质基本不变；一般无需特殊的附加设施（如电化学保护需要恒电位仪或牺牲阳极等）一般无需特殊的附加设施（如电化学保护需要恒电位仪或牺牲阳极等）。但为了有效和精确地控制缓蚀剂用量，也常用全自动的缓蚀剂加料装。但为了有效和精确地控制缓蚀剂用量，也常用全自动的缓蚀剂加料装置。置。因此，在各种金属防腐蚀方法中，使用缓蚀剂是工艺简便、成本低因此，在各种金属防腐蚀方法中，使用缓蚀剂是工艺简便、成本低廉、适用性强的一种方法，它已广泛应用于石油和天然气的开采、机械、廉、适用性强的一种方法，它已广泛应用于石油和天然气的开采、机械、化工、能源等行业。化工、能源等行业。但缓蚀剂只适用于腐蚀介质有限的系统，如：钻井平台、埋地管道、但缓蚀剂只适用于腐蚀介质有限的系统，如：钻井平台、埋地管道、钢结构、码头等的防止海水腐蚀及桥梁防止大气腐蚀等场合就不适用。钢结构、码头等的防止海水腐蚀及桥梁防止大气腐蚀等场合就不适用。34防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 根据腐蚀电池极化作用，人为地采取一定的措施，使原来的腐蚀电根据腐蚀电池极化作用，人为地采取一定的措施，使原来的腐蚀电池产生阴极极化或阳极极化，缓解或防止金属的腐蚀。池产生阴极极化或阳极极化，缓解或防止金属的腐蚀。金属电化学保护分为阴极保护和阳极保护。前者包括牺牲阳极法、金属电化学保护分为阴极保护和阳极保护。前者包括牺牲阳极法、外加电源法和排流保护法，后者包括保护器法和外加电源法。外加电源法和排流保护法，后者包括保护器法和外加电源法。电化学保护电化学保护阳极保阳极保护护阴极保阴极保护护电电化学保化学保护护保保护护器法器法外加外加电电源法源法牺牺牲阳极法牲阳极法外加外加电电源法源法排流保排流保护护法法35防腐蚀作业（施工）基础知识2023/4/12 阴极保护阴极保护 利用外部阴极电流使金属阴极极化，从而达到减缓或停止金属腐蚀的目的，利用外部阴极电流使金属阴极极化，从而达到减缓或停止金属腐蚀的目的，这样的方法叫做阴极保护。这样的方法叫做阴极保护。实现阴极保护的方法通常有牺牲阳极法和强制电流法。由于在杂散电流排除实现阴极保护的方法通常有牺牲阳极法和强制电流法。由于在杂散电流排除过程中，在被保护的构筑物上保留一定的负电位，使构筑物得到了阴极保护，所以过程中，在被保护的构筑物上保留一定的负电位，使构筑物得到了阴极保护，所以排流保护也是一种限定条件下的阴极保护方法。排流保护也是一种限定条件下的阴极保护方法。强制电流法强制电流法 根据阴极保护原理，用外部的直流电源作阴极保护的极化电源，将电源的负根据阴极保护原理，用外部的直流电源作阴极保护的极化电源，将电源的负极接到被保护的构筑物（管道）上，将电源的正极接到辅助阳极上，在电流的作用极接到被保护的构筑物（管道）上，将电源的正极接到辅助阳极上，在电流的作用下，使构筑物发生阴极极化，实现阴极保护。下，使构筑物发生阴极极化，实现阴极保护。牺牲阳极保护牺牲阳极保护 在腐蚀电池中，阳极腐蚀、阴极不腐蚀。利用这一原理，以牺牲阳极优先溶在腐蚀电池中，阳极腐蚀、阴极不腐蚀。利用这一原理，以牺牲阳极优先溶解，金属构筑物成为阴极而实现保护的方法称为牺牲阳极保护法。解，金属构筑物成为阴