(精品)设备防腐技术应用知识简介.ppt
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1、设备防腐知识简介一、腐蚀与防护的基本知识1、什么是腐蚀?2、金属为什么会发生腐蚀?3、金属腐蚀对日常生活和国民经济有多大的危害?4、对金属腐蚀如何分类?按腐蚀反应机理分类:有化学腐蚀和电化学腐蚀4/11/20232设备防腐知识简介按腐蚀形态分类:有均匀腐蚀和局部腐蚀。而在局部腐蚀中,又根据形态和形成原因的不同分为点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀、磨蚀、选择性腐蚀等等(图1)。按腐蚀环境分类:有土壤腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、高温腐蚀、环烷酸腐蚀、连多硫酸腐蚀等等。4/11/20233设备防腐知识简介图1腐蚀破坏的形式均匀腐蚀;不均匀腐蚀;斑点腐蚀;穴状腐蚀;点状腐蚀;缝隙腐
2、蚀;表面下腐蚀;晶间腐蚀;应力腐蚀;选择性腐蚀4/11/20234设备防腐知识简介5、金属腐蚀受哪些因素影响?6、什么叫化学腐蚀?7、什么叫电化学腐蚀?8、什么叫腐蚀电位?什么叫腐蚀电流?9、如何表示腐蚀程度?如何区分腐蚀等级?4/11/20235设备防腐知识简介腐蚀的程度可用材料重量的变化、表层腐蚀深度或坑点深度、腐蚀产物的数量、腐蚀电流、材料的抗拉强度、屈服强度或破断应变的变化等来表示。这些量值在单位时间内的变化就是腐蚀速度的一种尺度。腐蚀速度的各种单位表示如下表所示。4/11/20236设备防腐知识简介表1腐蚀速度的各种单位腐蚀效应单位重量变化腐蚀深度腐蚀电流极限强度、屈服强度或断裂应变
3、的降低g/m2a,(克/平方米年)mg/dm2d=mdd(毫克/平方分米天)um/a,mm/a(微米/年,毫米/年)mA/cm2(毫安/平方厘米)%/a(%/年)4/11/20237设备防腐知识简介中国石油化工总公司将石油化工系统的腐蚀分成四个等级,如下表所示。表2腐蚀速度等级腐蚀等级腐蚀速度(mm/a)耐蚀性比较10.1完全耐蚀20.10.5较耐蚀30.51.0尚耐蚀40.1不耐蚀4/11/20238设备防腐知识简介10、什么叫均匀腐蚀?什么叫局部腐蚀?11、局部腐蚀都有哪些类型?12、什么是点蚀?点蚀有何特点?13、什么是点蚀系数?从那几个方面来评定点蚀引起的破坏?有那些点蚀形貌?蚀坑的最
4、大深度和金属平均腐蚀深度的比值称为点蚀系数。点蚀系数越大表示点蚀越严重。评定点蚀引起的破坏作用要综合考虑单位面积的坑点数;坑点的直径;坑点的深度。4/11/20239设备防腐知识简介点蚀可能的形貌如下图所示。图2点腐蚀形貌(a)窄深;(b)椭圆形;(c)宽浅;(d)在表面下(e)底切形;(f)水平形;(g)垂直形4/11/202310设备防腐知识简介14、在力学和腐蚀共同作用下,可能发生什么腐蚀?15、什么是应力腐蚀开裂?其特点是什么?在炼油设备中常发生哪些应力腐蚀?16、什么是磨蚀?什么是腐蚀疲劳?17、什么是氢致开裂?什么是氢腐蚀?18、什么是缝隙腐蚀?什么是垢下腐蚀?19、什么是电偶腐蚀
5、?4/11/202311设备防腐知识简介20.什么叫露点?什么叫露点腐蚀?21.硫酸露点腐蚀是如何产生的?如何防止硫酸露点腐蚀?22.什么叫腐蚀浴度?23.什么叫缓蚀剂?它有什么特点?24.什么叫缓蚀效率?缓蚀效率受什么因素影响?25.原油一般都有那些性质?如何分类?4/11/202312设备防腐知识简介原油类别轻馏分250275,101.3Kpa(1atm)重馏分275300,5.33Kpa(4.mmHg)API度馏分类别API度馏分类别石蜡基石蜡中间基中间石蜡基中间基中间环烷基环烷中间基环烷基石蜡环烷基环烷石蜡基40.040.033.139.333.139.933.139.933.033.
6、040.033.0石蜡基石蜡基中间基中间基中间基环烷基环烷基石蜡基环烷基30.020.129.930.020.129.920.020.129.020.120.030.0石蜡基中间基石蜡基中间基环烷基中间基环烷基环烷基石蜡基表3原油的分类4/11/202313设备防腐知识简介26.按原油的含硫量可将原油飞成几类?27.原油中的硫一般以什么形式存在?28.酸值的含义是什么?酸值的大小对设备腐蚀有何影响?29.炼油厂设备中目前都有哪些腐蚀?30.引起炼油设备腐蚀的主要因素是什么?4/11/202314设备防腐知识简介31.加工高硫原油时可能会出现什么腐蚀?32.炼油厂中使用大量冷却水的目的是什么?冷
7、却系统的防护主要包括那些内容?33.什么叫结垢?水结垢对设备运行有何影响?34.按腐蚀和结垢情况,冷却循环水可分成几种类型?35.结垢受那些因素影响?如何防止结垢?4/11/202315设备防腐知识简介36.循环冷却水腐蚀受那些因素影响?有何方法可以防止循环冷却水的腐蚀?37.在循环冷却水系统中,金属腐蚀的控制指标是多少?38.循环冷却水的水质标准是什么?根据中华人民共和国国家标准工业循环冷却水处理设计规范,对敞开式循环冷却水的水质要求如下。4/11/202316设备防腐知识简介项目单位要求和使用条件允许质悬浮物mg/L根据生产工艺要求确定20板式、翅片管式、螺旋板式10PH值mg/L根据药剂
8、配方确定79.2甲基橙碱度mg/L根据药剂配方和工况条件确定500Ca2+mg/L根据药剂配方和工况条件确定30200Fe2+mg/L0.5Clmg/L碳钢换热设备1000不锈钢换热设备300SO42mg/LSO42与Cl之和1500硅酸mg/L175Mg2+与SiO2的乘积15000游离氯mg/L在回水总管处0.51.0石油类mg/L5炼油企业10表4循环冷却水的水质标准4/11/202317设备防腐知识简介39.一般对循环冷却水必须作那些分析?40.什么样的水是稳定的?有什么方法可鉴定水的稳定性41.腐蚀与结垢有何关系?水值稳定处理的基本方法是什么?42.在现场中如何进行水值的稳定性处理?
9、43.对金属腐蚀常有哪些腐蚀控制方法?4/11/202318设备防腐知识简介44.对炼油装置都有哪些防腐蚀技术?45.什么叫电脱盐?46.注中和剂的目的是什么?应注意什么问题?47.注缓蚀剂的目的是什么?缓蚀剂使用中应注意什么问题?48.在电脱盐时的注水和在蒸馏塔流出管线中注水各有什么作用?4/11/202319设备防腐知识简介49.什么叫电化学保护?有几种电化学保护方法?50.在什么情况下可使用电化学保护方法?51.什么叫牺牲阳极?什么材料可作为牺牲阳极?如何计算牺牲阳极使用寿命?将电位较负的金属的溶解来提供保护所需的电流,这种金属在保护过程中逐渐溶解牺牲掉,这种保护方法称为牺牲阳极保护。4
10、/11/202320设备防腐知识简介作为牺牲阳极材料必须具备三个条件:电位比被保护金属电位负;有较高的电化当量;阳极能尽量不发生极化或形成保护膜。常用的牺牲阳极有镁合金,铝合金和锌合金。4/11/202321设备防腐知识简介一般将新的牺牲阳极重量被消耗到0.85-0.9时的时间作为牺牲阳极的有效使用时间,可表示为:T=(0.85W)(I)式中:T阳极的有效寿命年;W新阳极重量公斤;阳极的消化耗率公斤/安培年;I平均输出电流安培。4/11/202322设备防腐知识简介52.阴极保护的主要参数是什么?如何考虑最佳保护参数?阴极保护的主要参数有三个:最小保护电位使电位停止腐蚀所需的最低电位;最大保护
11、电位避免在金属表面上的析氢反应而不能超过的最高电位;最小保护电流密度使金属的腐蚀速度降到最低程度所需的电流密度值。4/11/202323设备防腐知识简介阴极保护程度和保护效率可分别用下式表示:P(IcorrIa)Icorr100%Z=(IcorrIa)Iappi100%式中:P阴极保护程度Z阴极保护效率Icorr未加保护时,金属的腐蚀电流密度Ia有阴极保护时,金属的腐蚀电流密度Iappi阴极保护时外加的电流密度。4/11/202324设备防腐知识简介53.涂料有什么功能?有机涂层在炼油厂的设备中有那些应用?54.影响HClHSH2O的腐蚀因素是什么?如何减缓这种腐蚀?55.可采用什么措施来减少
12、环烷酸腐蚀?56.高温硫腐蚀的影响因素是什么?如何防止?57.停工时,在催化裂化装置的吸收系统中,为什么经常发现有普鲁士蓝色的锈蚀物?4/11/202325设备防腐知识简介在吸收稳定系统中,不仅含有硫化氢,而且原料油中的氮化物会发生裂解,其中有1%-2%转化成HCN,在低温情况下,形成H2SHCNH2O的腐蚀环境。在此环境下,铁会发生如下反应:FeH2SFeS2HFeS6CNFe(CN)-46S-2Fe(CN)-462FeFe2Fe(CN)6亚铁氰化亚铁Fe2Fe(CN)6在水中为白色沉淀物,而在停工时,又被氧氧化成普鲁士蓝色的亚铁氰化铁Fe4Fe(CN)63。4/11/202326设备防腐知
13、识简介58.焦炭塔的塔体变形及焊缝开裂的原因是什么?有何防护措施?塔体变形和焊缝开裂是由于塔体工作中的低频疲劳破坏引起。焦炭塔每隔40或48小时为一个周期。在每个周期,物料要由480左右冷却道环境温度,然后加入物料又重新加热到480。焦碳塔反复进行冷却和加热,载荷也反复变化,在这种热循环过程中致使塔体受到低频疲劳破坏。高温持时间越长,塔体寿命越短。防护措施:对焦炭塔筒体严格按规定选材,按标准检测材质的机械性能;严格按控制条件和遵守操作规程,尽量减少温度剃度和对塔的热冲击;定期对塔体的经向鼓凸进行检查。4/11/202327设备防腐知识简介二、外防腐蚀涂料在工业发展国家中,每年因腐蚀所造成的直接
14、国民经济损失约占国民生产总值的14%,据统计:全世界因腐蚀造成的钢铁损失约占其年产量的10%20%,因此长期以来人们一直采用多种手段与腐蚀作斗争,以防止或减少对腐蚀材料的损失,延长材料使用寿命,其中尢以涂料防腐技术发展最快应用最广。近数十年来,我国已研制成功了许多防腐蚀涂料品种,这对金属结构防腐蚀方面起着十分重要作用;但从总体上看,我国防腐蚀涂料的发展还不能满足国民经济各部门的需4/11/202328设备防腐知识简介要;大多数防腐蚀涂料使用寿命短,性能差,不适于在海上及沿海环境以及化工、冶金等工业生产环境中的应用,因此当前应努力开发并推广性能优、寿命长的重防腐蚀涂料更有着重要的意义。目前,我国
15、防腐涂料工业已有较快的发展,防腐涂料类型较多,且自行体系,本文仅就几种主要类型作些简单介绍,并从化学结构等方面对其主要性能进行初步探讨。一、防腐蚀涂层的作用和要求:1、防腐蚀涂料的抗渗性。防腐涂料在被涂基体表面上固化后形成的涂层是利用涂层的屏蔽作用,使基体和环境隔离以免受腐蚀。根据腐蚀原理,涂层下的金属发生腐蚀,须有水和氧离子14/11/202329设备防腐知识简介离子存在和离子流动的途径,欲防止金属发生腐蚀,就要求涂层能阻止水和氧透过涂层,达到金属表面,所以涂层效果决定涂层的抗渗性。一般说含有少量亲水基团,结构规则排列紧密,主键为碳键的高聚物膜,具有低的水渗透性。2、对腐蚀介质的稳定性。防腐
16、涂层对腐蚀介质的稳定性是指化学上不被介质分解,也不与介质发生有害物质反应,物理上不被介质溶解或溶胀。一般说,无机酸对涂层作用,主要是使涂层中高聚物的某些极性基团水解,双键处发生加成反应和异构化,最终使涂层失去保护作用。碱性的作用是水解并与高聚物(树脂)中酸性基团成盐,更加亲水,4/11/202330设备防腐知识简介甚至泡胀软化,盐溶液的破坏作用,在于增大了离子浓度,而离子的渗透又引起涂层电子下降,氯和硫酸根离子还会在膜底干扰缓蚀作用,因此从耐介质腐蚀角度考虑,碳键高聚物比杂键好,碳原子上的氢被氯氟原子取代更好,饱和度高,极化小的比有双键和极性基团多的(指树脂)更佳。二、几类防腐涂层的现状、化学
17、结构及主要特性1、环氧树脂防腐涂料它是以多种环氧树脂为主要成膜物质,并加有多种辅助材料的防腐涂料。含有两个或两个以上的环氧基的树脂,属于环氧树脂。环氧基是由一个氧原子和两个碳原子组成的环,环氧树脂的发展至今历时40年,年产不4/11/202331设备防腐知识简介断增加,新品种不断涌现,用于涂料的环氧树脂约占一半;从60年代起我国就开始有环氧树脂在防腐涂料领域中的应用研究;80年代初在国内已开发研究成功了以环氧树脂为主的多种长效防腐涂料,是目前重防腐涂料的主要品种。由于环氧基化学性质活泼,可以用多种树脂进行改性,制备多种各类多功能性的防腐涂料。再加上各种固化剂的研究成功,特别是环氧树脂在重防腐涂
18、料的应用,为环氧防腐涂料的发展开辟了新方向。制备方法用于防腐涂料的环氧树脂有两大类。一类是双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成的双酚A环氧;另一类是以苯酚4/11/202332设备防腐知识简介甲醛缩聚,再与环氧氯丙烷缩聚而成的酚醛环氧。双酚A环氧的分子结构可用下式表示:一般n=020线型环氧树脂,n25可高达100,酚醛环氧分子结构可用下式表示:4/11/202333设备防腐知识简介以环氧树脂为成膜物质的防腐涂料均为双组份,需进行固化,其防腐性能很大程度上决定选用的固化剂,目前用于固化剂种类繁多,主要有胺类、酚醛、氨基树脂等。环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂来实现,固化剂大多数是直接参加反应而结合在结
19、构中,其中有与环氧树脂的环氧基反应的固化剂和与环氧树脂的羟基反应的固化剂等。主要特性从环氧树脂防腐涂料分子的化学结构角度方面考虑,本涂料具有如下特点:抗化学品性能:因环氧树脂中含有稳定的苯环,醚键但不含有酯键,故具有耐酸、耐碱和有机溶剂等特性。优良的附着力:因含有极性的脂肪羟基和醚键,4/11/202334设备防腐知识简介它与相邻界面之间产生吸引力,使其具有特好的附着力。良好的力学性能:在环氧树脂结构中,因刚性苯核和柔性的烃键交替排列使涂层坚硬而柔韧,且体积收缩性小,膨胀系数也小,涂层不因温度变化而产生龟裂。贮存稳定性:因环氧树脂本身是热塑性产品,不加固化剂,不会固化,也不会受热固化,故贮存稳
20、定性好。一般酚醛环氧比双酚环氧防腐性能较好,核密度大,涂层耐热性和溶剂性提高,且粘度低,反应性好,可在低温高湿度情况下固化。除具有以上特点外,但该涂料也存在许多不足之处。抗老性能差:因双酚A环氧树脂结构中含有苯香醚键:,漆膜经日光(紫外线)照射后,易降解断键,户外耐候性较差,漆膜失去光泽,然后粉化。即:4/11/202335设备防腐知识简介低温固化性差。环氧树脂一般在10以下,则反应缓慢而固化,因此在冬季施工极为不便。双组份施工不便,因该类防腐涂料为双组份,使用时需两组份按比例准确调配,因此给施工带来极大的不便。4/11/202336设备防腐知识简介此外,环氧树脂含有环氧基和羟基两种活性基因,
21、且亲水性大,因而也使其他防腐蚀性能受到一定影响。2、氯化橡胶防腐涂料氯化橡胶防腐涂料是以氯化橡胶为主要成膜物质加入助剂、填料、溶剂等组成,早在30年代初,氯化橡胶就开始用于防腐涂料的制备,至50年代约30年期间,由于品种少,用途不广泛,没引起人们重视,直到80年代初渐趋成熟,并取得迅速的发展,成为防腐涂料中一大类型而自成体系。4/11/202337设备防腐知识简介制备方法以天然橡胶异戊二烯所构成的线型高分子聚合物为原料,其分子结构为:因分子中含有不饱和键,其氯化反应分三阶段进行,包括氯的加成反应和取代反应,生成固体粉末物。氯化反应是在中进行。第一阶段在亚甲基上发生取代,然后发生环4/11/20
22、2338设备防腐知识简介化作用,同时存在加成,取代及交联等反应。即为:生成的产物约含35%氯。4/11/202339设备防腐知识简介第二阶段环化之后,剩下的亚甲基处发生取代反应,并在氯化双键处进行加成。4/11/202340设备防腐知识简介第三阶段也是最后阶段,氯与其余的亚甲基发生其他反应:一般以分子式表示,经红久光谱检测,在氯化橡胶中不存在双键,但有环状结构。氯含量平均为6267。4/11/202341设备防腐知识简介工艺流程:天然橡胶溶解氯化氯化橡胶成品主要特性因该防腐蚀涂料是以氯化橡胶为成膜物质,故具有如下特点:良好的防腐性能:氯化橡胶属于惰性树脂,成膜后密封性好,对水气、氧气的渗透率极
23、低,且含氯量高,具有耐酸、耐碱、耐盐及多种腐蚀气体的腐蚀,耐候性也比较好。干燥快:氯化橡胶涂料为溶剂挥发干燥物理成膜4/11/202342设备防腐知识简介涂料,一般在室温条件下间隔46小时即可复涂。单组份,维修方便:维修时不用去掉旧漆膜,因新旧漆膜之间溶剂的渗透作用,产生互渗现象,且配套性好,漆膜附着力强。氯化橡胶防腐涂料虽具有以上特性,但在制备氯化橡胶的过程中需在中进行,而是有毒有害物质,破环大气中臭氧层,污染环境。西方发达国家已对该类防腐涂料禁止使用。3、氯磺化聚乙烯防腐涂料氯磺化聚乙烯防腐涂料是属橡胶类涂料范畴,它是以氯横化聚乙烯为主要成膜物质,加入改性的树脂、颜料、填料、硫化剂、促进剂
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