腐蚀防护第十讲.ppt

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1、过程装备腐蚀与控制第十讲高海涛影响腐蚀的结构因素影响腐蚀的结构因素力学因素力学因素表面状态与几何因素表面状态与几何因素异种金属组合因素异种金属组合因素焊接因素焊接因素 金属在某些环境中的腐蚀金属在某些环境中的腐蚀第一节第一节 在高温气体中的腐蚀在高温气体中的腐蚀第二节第二节 在大气中的腐蚀特点在大气中的腐蚀特点第三节第三节 在土壤中的腐蚀特点在土壤中的腐蚀特点第四节第四节 在海水中的腐蚀特点在海水中的腐蚀特点 金属结构材料的耐蚀特性金属结构材料的耐蚀特性第一节第一节 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理第二节第二节 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性第三节第三节 结构材料的选择原则结构材

2、料的选择原则 金属的热力学稳定性金属的热力学稳定性 判断依据：标准电位值判断依据：标准电位值 酸性溶液中酸性溶液中EH=0V 中性溶液中中性溶液中EH=-0.414V 中性溶液中中性溶液中EO2=0.805V当金属的电极电位小于以上值时，即发生腐蚀当金属的电极电位小于以上值时，即发生腐蚀一、纯金属的耐蚀特性一、纯金属的耐蚀特性金属的钝化金属的钝化热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化可钝化的金属有化可钝化的金属有 锆、钽、铌、铝、铬、铍钼镁、镍、钴、铁锆、钽、铌、铝、铬、铍钼镁、镍、钴、铁 这些金属大多在氧化性介质中易钝化这些金属大多在氧化性介质中易钝化

3、 在在ClCl-、BrBr-、F F-，离子作用下钝态易破坏。，离子作用下钝态易破坏。易钝化的金属可作为合金元素加入合金中使易钝化的金属可作为合金元素加入合金中使合金获得耐蚀性合金获得耐蚀性腐蚀产物膜腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能（机械钝态膜）的保护性能1 1、提高金属的热力学稳定性、提高金属的热力学稳定性 （贵金属，成本高，难以推广）（贵金属，成本高，难以推广）2 2、减弱合金的阴极活性、减弱合金的阴极活性l减小金属或合金中的活性阴极面积；通过减小金属或合金中的活性阴极面积；通过热处理的方法形成稳定的固溶体热处理的方法形成稳定的固溶体l加入析氢超电压高的合金元素（增大合金加入析氢超电压高

4、的合金元素（增大合金阴极析氢反应的阻力）阴极析氢反应的阻力）二、金属耐蚀合金化的途径二、金属耐蚀合金化的途径3 3、减弱合金的阳极活性（是最有效、应、减弱合金的阳极活性（是最有效、应用最广泛的方法）用最广泛的方法）l减少阳极相的面积减少阳极相的面积l加入易钝化的合金元素加入易钝化的合金元素l加入阴极合金元素促进阳极钝化加入阴极合金元素促进阳极钝化4 4、使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜、使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜 铬（铬（CrCr）：）：l是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定l与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似与铁基合金组成固溶体时，合金呈

5、现不同程度的类似铬的耐蚀特性铬的耐蚀特性l在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好l在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大率反而加大三、主要合金元素对耐蚀性的影响三、主要合金元素对耐蚀性的影响 镍（镍（Ni)Ni)：l热力学不够稳定热力学不够稳定l与与Fe-NiFe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小；都随着镍的含量的增加而减小；l镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定

6、性提高使合金的热力学稳定性提高l在氧化性介质和还原性介质中均有效在氧化性介质和还原性介质中均有效l优势：优势：与铬配合加入铁中获得不锈钢；与铬配合加入铁中获得不锈钢；综合了铬镍的优势，耐氧化性介质腐蚀也综合了铬镍的优势，耐氧化性介质腐蚀也耐还原性介质腐蚀；耐还原性介质腐蚀；形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。形能力、可焊性、良好的低温韧性。l不利之处：增加不锈钢的晶间腐蚀倾向不利之处：增加不锈钢的晶间腐蚀倾向 钼（钼（Mo)Mo)：l使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀的孔蚀l

7、含量较小时，使钢对氯化物腐蚀破裂敏感，而含量较小时，使钢对氯化物腐蚀破裂敏感，而当钼含量大于当钼含量大于4%4%时，钢的耐应力腐蚀破裂性能时，钢的耐应力腐蚀破裂性能提高提高l钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚，而膜钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提高耐孔蚀性能。高耐孔蚀性能。硅（硅（Si)Si)：l在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用l不锈钢随硅含量的增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改不锈钢

8、随硅含量的增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改善（依靠加硅形成富硅保护膜）善（依靠加硅形成富硅保护膜）l耐氯离子腐蚀（耐氯化物应力腐蚀破裂）耐氯离子腐蚀（耐氯化物应力腐蚀破裂）l改善耐孔蚀性能（提高了钢的钝态稳定性）改善耐孔蚀性能（提高了钢的钝态稳定性）l耐强氧化物腐蚀：形成富集耐强氧化物腐蚀：形成富集Si,Cr,O的表面膜的表面膜lSi与与Cr,Mo与与Cu配合，可以得到各种耐海水钢配合，可以得到各种耐海水钢 铜（铜（Cu)：l是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一；的耐蚀合金元素之一；l耐大气腐蚀：铜在低合金钢大气腐蚀过程中起耐大气腐蚀

9、：铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促使钢着活性阴极的作用，在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化，从而降低腐蚀速率；产生阳极钝化，从而降低腐蚀速率；l钝化膜易被活性氯离子破坏，所以铜钢只在钝化膜易被活性氯离子破坏，所以铜钢只在较纯净的空气中具有较好的耐蚀性；较纯净的空气中具有较好的耐蚀性；l可提高钢对可提高钢对H2SO4的耐蚀性：提高了合金的的耐蚀性：提高了合金的热力学稳定性；热力学稳定性；l可减弱钢在海水中的缝隙腐蚀：加入可减弱钢在海水中的缝隙腐蚀：加入Cu后，后，钢的阳极过程受到阻滞，使钝化临界电流钢的阳极过程受到阻滞，使钝化临界电流密度减小。密度减小。常用结构材

10、料的耐蚀性能主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等1、18-8不锈钢（不锈钢（Cr18%,Ni8%-9%;n=2)l在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定l在酸性介质中（在酸性介质中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的强弱有关）的强弱有关）l不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏：不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏：晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀一、依靠钝化获得耐蚀能力的金属一、依靠钝化获得耐蚀能力的金属l铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面

11、铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性；的保护膜的稳定性；l在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定l常用于浓硝酸的生产中常用于浓硝酸的生产中l在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀2 2、铝与铝合金、铝与铝合金l在大多数有机介质中有很好的耐蚀性在大多数有机介质中有很好的耐蚀性l对硫和硫化物有很好的耐蚀性对硫和硫化物有很好的耐蚀性l加入加入Cu,Mg,Mn等使铝强化，提高纯铝的强度等使铝强化，提高纯铝的强度l耐蚀铝合金主要有耐蚀铝合

12、金主要有Al-Mn,Al-Mn-Mg,Al-Mg-Si,Al-Mgl氧化性介质；沸水和过热蒸汽；沸腾铬酸、浓硝酸、浓硝酸的氧化性介质；沸水和过热蒸汽；沸腾铬酸、浓硝酸、浓硝酸的混酸、高温高浓度的硝酸混酸、高温高浓度的硝酸l在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性l在含有少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与铂、钯等相接在含有少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与铂、钯等相接触，抑制钛的腐蚀（可以促使阳极钝化）触，抑制钛的腐蚀（可以促使阳极钝化）l在稀碱溶液中耐蚀在稀碱溶液中耐蚀l在一定条件下，发生激烈的发火反应；在一定条件下，发生激烈的发火反应；l主要品种有

13、：主要品种有：Ti-Pd,Ti-Ni,Ti-Mo,Ti-Ni-MoTi-Pd,Ti-Ni,Ti-Mo,Ti-Ni-Mo合金合金l容易发生氢脆情况容易发生氢脆情况l应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂3 3、钛及钛合金、钛及钛合金l含含14.5-18%14.5-18%硅的铁硅合金称为高硅铸铁硅的铁硅合金称为高硅铸铁ln=2n=2l表面钝化形成表面钝化形成SiOSiO2 2保护膜保护膜l在碱，氢氟酸，氟化物，卤素，亚硫酸等环境中在碱，氢氟酸，氟化物，卤素，亚硫酸等环境中不耐蚀不耐蚀l抗热冲击能力差抗热冲击能力差4 4、高硅铸铁、高硅铸铁结构材料的选择原则1、介质的特性与温度、压力、介质的特性与温度、压力2、工

14、艺条件对材料的限制、工艺条件对材料的限制3、设备的功能和结构、设备的功能和结构4、运转及开停车的条件、运转及开停车的条件一、根据工艺条件分析对设备材料的要求一、根据工艺条件分析对设备材料的要求首先了解各种材料的共性，首先了解各种材料的共性，然后分析某些材料的特殊性质，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全面掌握各种材料的基本特性二、掌握材料的基本特性二、掌握材料的基本特性三、材料选择的基本要点三、材料选择的基本要点耐蚀性耐蚀性力学物理特性力学物理特性加工成型工艺性能加工成型工艺性能材料价格与来源材料价格与来源第五章第五章 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性第一节

15、第一节 高分子材料的腐蚀性和影响因素高分子材料的腐蚀性和影响因素第二节第二节 耐腐蚀高分子材料耐腐蚀高分子材料第三节第三节 耐腐蚀无机非金属材料耐腐蚀无机非金属材料第四节第四节 碳碳-石墨石墨第五节第五节 树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性高分子材料的腐蚀特性和影响因素渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料 表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀 产物逆向扩散进入介质。产物逆向扩散进入介质。溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部

16、，引起 高分子材料宏观上的体积和重量的增加高分子材料宏观上的体积和重量的增加溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下 去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩 散，形成均一的溶液散，形成均一的溶液一、溶胀、溶解与渗透一、溶胀、溶解与渗透二、化学腐蚀二、化学腐蚀-氧化氧化聚二烯烃聚二烯烃 聚丙烯聚丙烯 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 高密度聚乙烯高密度聚乙烯加聚反应合成的产物的主链加聚反应合成的产物的主链“CC”“CC”共价键不易水解共价键不易水解杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大，杂链高聚物易水解，

17、杂原子与碳原子键的极性越大，越易水解越易水解高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高，高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高，越不易水解越不易水解 耐酸性介质水解的能力：耐酸性介质水解的能力：醚键醚键 酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键 酯键酯键 硅氧键硅氧键 耐碱性介质水解的能力：耐碱性介质水解的能力：酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键 酯键酯键三、化学腐蚀三、化学腐蚀-水解水解影响高分子材料老化的因素：影响高分子材料老化的因素：阳光阳光 温度温度 湿度湿度 其他作用其他作用五、老化（耐侯性）五、老化（耐侯性）紫外线紫外线红外线红外线水分、水分、雨雪雨雪第二节 耐腐蚀的高分子材

18、料一、硬聚氯乙烯塑料：一、硬聚氯乙烯塑料：nCH2 CHClCH2CHCln材料的溶材料的溶解性和渗解性和渗透性增加透性增加聚合物裂解聚合物裂解交联交联氧化产物降解氧化产物降解交联（老化）交联（老化）硬聚氯乙烯塑料：硬聚氯乙烯塑料：nCH2 CHClCH2CHCln常用耐腐蚀部件和设备：常用耐腐蚀部件和设备：贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、管件及阀门等管件及阀门等研制开发改性的聚氯乙烯：研制开发改性的聚氯乙烯：n FR-PVCn C-PVCn 玻璃钢增强玻璃钢增强PVCPVC使用实例见使用实例见P104 二、其他塑料二、其他塑料1、聚丙烯

19、塑料（、聚丙烯塑料（PP）具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（PVC）可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接 常用于制作化工管道、贮槽、衬里等常用于制作化工管道、贮槽、衬里等 石墨改性石墨改性PP，可做，可做PP换热器换热器 线膨胀系数线膨胀系数PP=3 线膨胀系数线膨胀系数PVC 杨氏模量杨氏模量PP=1/8 杨氏模量杨氏模量PVC热膨胀和热膨胀和刚性问题刚性问题 2、氟塑料：氟塑料：含含 F 原子的塑料的总称。原子的塑料的总称。具有耐蚀、耐热、自润滑性具有耐蚀、耐热、自润滑性 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE，F-4

20、）聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE，F 3）聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEP，F 46）3、氯化聚醚塑料、氯化聚醚塑料 结晶结晶 大分子结构中存在醚键大分子结构中存在醚键 具有较高的耐蚀性。具有较高的耐蚀性。热塑性塑料加工成型热塑性塑料加工成型 用做涂层和衬里用做涂层和衬里 4、聚苯硫醚塑料、聚苯硫醚塑料PPS耐热耐热机械性能高机械性能高热塑性塑料加工成型热塑性塑料加工成型用做耐蚀和耐热的阀门、用做耐蚀和耐热的阀门、泵、密封环泵、密封环主要用于防腐涂层主要用于防腐涂层第三节 耐腐蚀的无机非金属材料一、一、陶瓷陶瓷1、陶瓷的耐蚀性的影响因素：、陶瓷的耐蚀性的影响因素：材料的化学成分材料的

21、化学成分 矿物学组成矿物学组成 孔隙孔隙 结构类型结构类型 高温下材料性质的变异高温下材料性质的变异 腐蚀介质的性质腐蚀介质的性质SiO2,Al2O3耐酸耐酸CaO,MgO 耐耐碱碱陶瓷的化学组分为陶瓷的化学组分为各类硅酸盐各类硅酸盐2、陶瓷材料的特性指标：、陶瓷材料的特性指标：孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率 不渗透性不渗透性不渗透性不渗透性 耐热冲击性能耐热冲击性能耐热冲击性能耐热冲击性能 耐酸度耐酸度耐酸度耐酸度 无定形碳和石墨的成无定形碳和石墨的成品统称为碳素材料品统称为碳素材料第四节 碳-石墨碳素材料是一种重要的工碳素材料是一种重要的工碳素材料是一种重要的工碳

22、素材料是一种重要的工程材料程材料程材料程材料耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、原子能和航空等原子能和航空等原子能和航空等原子能和航空等一、碳一、碳-石墨制品的制造石墨制品的制造填塞孔隙填塞孔隙合成树脂、水玻合成树脂、水玻璃、低熔点金属璃、低熔点金属无烟煤、焦无烟煤、焦炭、石油焦炭、石油焦浇铸石墨浇铸石墨压制石墨压制石墨第五节树脂基复合材料第五节树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性玻璃钢：玻璃钢：玻璃纤维（或玻璃纤维布）与热固性树脂组成的玻璃纤维（或玻璃纤

23、维布）与热固性树脂组成的树脂基复合材料称为玻璃纤维热固性增强塑料，俗称树脂基复合材料称为玻璃纤维热固性增强塑料，俗称玻璃钢。玻璃钢。具有高强度、耐腐蚀、成型具有高强度、耐腐蚀、成型加工性好等特点加工性好等特点。性能与玻璃纤维及树脂的种性能与玻璃纤维及树脂的种类、组成相的比例、组成相类、组成相的比例、组成相之间的结合强度有关之间的结合强度有关玻璃钢玻璃钢制品制品环氧基环氧基一、一、化工玻璃钢常用树脂的耐蚀特性化工玻璃钢常用树脂的耐蚀特性1、环氧树脂、环氧树脂 凡分子结构中含有环氧基团凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧的高分子化合物统称为环氧树脂。树脂。粘接性能优异粘接性能优异环氧固

24、化物具有优良的化学稳定性环氧固化物具有优良的化学稳定性 固化收缩率小（一般固化收缩率小（一般2环氧树脂环氧树脂和聚酯树脂，不耐碱腐蚀和聚酯树脂，不耐碱腐蚀马丁耐热度为马丁耐热度为120，最高为，最高为 150（不受力）（不受力）具有较大的收缩率和气孔率具有较大的收缩率和气孔率环氧环氧-酚醛树脂酚醛树脂使材料的耐酸、碱，耐热以及收缩率、使材料的耐酸、碱，耐热以及收缩率、粘结性等性能得到综合提高粘结性等性能得到综合提高3 3、呋喃树脂、呋喃树脂、呋喃树脂、呋喃树脂分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂 具有良好的耐酸、耐碱性能具有良好的耐酸、耐碱性能 可在酸碱交替

25、的环境中使用可在酸碱交替的环境中使用 不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀 耐溶剂性和耐热性较好耐溶剂性和耐热性较好 塑性差易脆裂塑性差易脆裂 与金属的粘结能力差与金属的粘结能力差4 4、聚酯树脂、聚酯树脂聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称 不耐氧化性介质、易老化不耐氧化性介质、易老化 在碱和热酸的作用下，发生水解在碱和热酸的作用下，发生水解成型工艺性能良好成型工艺性能良好制品致密性好制品致密性好制造玻璃钢主要用不饱和聚酯制造玻璃钢主要用不饱和聚酯二、玻璃钢的耐蚀特性二、玻璃钢的耐蚀特性1、玻璃钢的强度和使用温度、玻璃钢

26、的强度和使用温度 力学性能的最大特点：比强度高力学性能的最大特点：比强度高 相对密度是碳钢的相对密度是碳钢的1/31/31/41/4，比强度是碳钢的比强度是碳钢的2 23 3倍倍 玻璃钢的导热系数仅为钢的玻璃钢的导热系数仅为钢的1/1002/1000 不适合做传热设备不适合做传热设备热膨胀系数较树脂大为减小热膨胀系数较树脂大为减小 固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较 大的形变大的形变2、玻璃钢的耐化学腐蚀特性、玻璃钢的耐化学腐蚀特性 玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂 腐蚀过程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、腐蚀过

27、程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的树脂结构的破坏树脂结构的破坏3、玻璃钢的耐老化性能、玻璃钢的耐老化性能酚醛树脂老化最严重；酚醛树脂老化最严重；防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用5-75-7年年老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低三、玻璃钢设备的结构设计特点三、玻璃钢设备的结构设计特点1、层间结构：、层间结构：内层内层:耐腐蚀层耐腐蚀层 厚度：厚度：0.50.51.5mm1.5mm；树脂：；树脂：90%90%过渡层过渡层:中间

28、防渗层中间防渗层 厚度：厚度：2 22.5mm2.5mm；胶量：；胶量：505070%70%增强层增强层:承载设备负荷，承载设备负荷，厚度厚度 依设计强度；玻纤维：依设计强度；玻纤维：70%70%外层：提高防老化性能，外表美观外层：提高防老化性能，外表美观 厚度厚度1 12mm2mm；含胶量：；含胶量：808090%90%第六章 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

29、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第一节 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

30、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 电流密度增大到一电流密

31、度增大到一定程度的时候会可能定程度的时候会可能产生产生“过保护过保护”现象现象护屏保护的阳极材料对保护效果起决定性的作用护屏保护的阳极材料对保护效果起决定性的作用为了使被保护构件的表面获得足够的电流密度护为了使被保护构件的表面获得足够的电流密度护屏必须：屏必须：具有足够负的电位，并且极化性能愈小愈好；具有足够负的电位，并且极化性能愈小愈好；在使用过程中，表面不产生高电阻的硬壳，溶在使用过程中，表面不产生高电阻的硬壳，溶 解均匀。解均匀。电保护的辅助阳极材料对保护效果的影响相对次电保护的辅助阳极材料对保护效果的影响相对次 要，凡是导电的材料均可用来制作辅助阳极。要，凡是导电的材料均可用来制作辅助

32、阳极。阳极的数量和配置阳极的数量和配置恰当，使电流的分恰当，使电流的分散均匀，避免发生散均匀，避免发生电流电流“遮蔽作用遮蔽作用”被保护设备上距离阳极最近的部位，集聚很高的电被保护设备上距离阳极最近的部位，集聚很高的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不到保的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不到保护护在实际保护条件下，金属表面的保护电流密度受各种因素的影响会有较大的波动，为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设备上应预留保护参数的监测点；由于保护电流密度很难直接测量，生产上都是监控保护电位 小结

33、：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

34、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合理选择致钝电流密度合理选择致钝电流密度金属建立钝态时，致钝电流密度越小越好金属建立钝态时，致钝电流密度越小越好 使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量；使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量；在致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也较小在致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也较小致钝电流密度的大小与金属的本性、介质的条件、致致钝电流密度的大小与金属的本性、介质的条件、致钝时间的长短有关钝时间的长

35、短有关当电流密度小到一定数值时，电流效率几乎等于零当电流密度小到一定数值时，电流效率几乎等于零在生产工艺条件允许时，可采用逐步钝化的方法在生产工艺条件允许时，可采用逐步钝化的方法 维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极 保护下的腐蚀速度保护下的腐蚀速度 维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也 越少。越少。维钝电流密度的大小取决与金属的本性和维钝电流密度的大小取决与金属的本性和 介质条件介质条件 采用涂料采用涂料-阳极保护的联合保护，降低维阳极保护的联合保护，降低维 钝电流密度钝电流密度稳定钝化区电位范围越宽越好稳定钝化区电位范

36、围越宽越好在实施阳极保护时，不会因电位波动导致金属由在实施阳极保护时，不会因电位波动导致金属由钝态转变为活态或过钝化态钝态转变为活态或过钝化态对控制电位的仪器设备和参比电极的要求可适当对控制电位的仪器设备和参比电极的要求可适当降低降低稳定钝化区的电位范围很窄稳定钝化区的电位范围很窄 生产工艺条件稍有波动，金属就有可能重新活化，生产工艺条件稍有波动，金属就有可能重新活化，阳极保护的实施就很困难阳极保护的实施就很困难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选择的基本原则：选择的基本

37、原则：耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便宜，对某些材料还要考虑氢脆的影响格便宜，对某些材料还要考虑氢脆的影响浓硫酸：铂、镀铂电极、钽、钼等浓硫酸：铂、镀铂电极、钽、钼等稀硫酸：银、铝青铜、石墨等稀硫酸：银、铝青铜、石墨等对硫酸纯度要求不高时：高硅铸铁或普通铸铁对硫酸纯度要求不高时：高硅铸铁或普通铸铁盐类溶液和碱类溶液：高镍铬合金、普通碳钢盐类溶液和碱类溶液：高镍铬合金、普通碳钢用碳钢做阴极时，阴极面积的设计要保证阴极用碳钢做阴极时，阴极面积的设计要保证阴极上必要的保护电流密度上必要的保护电流密度阳极保护与阴极保护一阳极保护与阴极保护一 样也存在电流遮蔽

38、作用样也存在电流遮蔽作用阴极的配置只要满足致阴极的配置只要满足致 钝阶段的要求，维钝阶钝阶段的要求，维钝阶 段就一定能保证段就一定能保证阴极的布置常常需要通阴极的布置常常需要通 过试验来确定过试验来确定参比电极选用的总体要求：参比电极选用的总体要求：工作稳定；可靠；便宜；易于制作、安装和使用方便工作稳定；可靠；便宜；易于制作、安装和使用方便两类常用的参比电极：两类常用的参比电极：可逆电极可逆电极：甘汞电极；硫酸铜电极：甘汞电极；硫酸铜电极固体金属电极：不锈钢、铅、铸铁、碳钢固体金属电极：不锈钢、铅、铸铁、碳钢参比电极的安装位置：参比电极的安装位置：一般选在距阴极最远或电位最低的部位一般选在距阴

39、极最远或电位最低的部位适用范围：适用范围：适用于电解质溶液中连续液相部分的保护适用于电解质溶液中连续液相部分的保护适用范围窄，主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护适用范围窄，主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护第二节 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

40、糙度 表面清洁表面清洁用接触角大小来衡量胶粘用接触角大小来衡量胶粘剂对固体表面的润湿性剂对固体表面的润湿性洁净的金属或无机材料的表面洁净的金属或无机材料的表面有较强的吸附性，再加上外力有较强的吸附性，再加上外力的涂刷，接触角小于的涂刷，接触角小于9090，即，即可完全润湿的程度可完全润湿的程度适当的提高表面的粗糙度适当的提高表面的粗糙度增强了界面的镶嵌效果增强了界面的镶嵌效果毛细管作用促进胶粘剂的扩展，提高粘结强度毛细管作用促进胶粘剂的扩展，提高粘结强度 过高的粗糙度使粘度降低过高的粗糙度使粘度降低工业上通常采用喷砂处理工业上通常采用喷砂处理洁净的金属表面具有较高的表面自由能；洁净的金属表面具

41、有较高的表面自由能；表面存在锈层、氧化物、油、水等，影响胶表面存在锈层、氧化物、油、水等，影响胶粘剂对金属表面的润湿性；粘剂对金属表面的润湿性；锈层和油、水等污染物本身的内聚力很小，锈层和油、水等污染物本身的内聚力很小，夹杂在胶粘剂和被粘物的界面上，造成粘夹杂在胶粘剂和被粘物的界面上，造成粘结强度降低结强度降低为了保证衬里的质量，加工金属表面氧化皮为了保证衬里的质量，加工金属表面氧化皮必须去除必须去除（2）钢铁表面处理）钢铁表面处理 手工除锈手工除锈效率低、表面质量差，只适用于较小的表面或一般的效率低、表面质量差，只适用于较小的表面或一般的涂料施工，衬里工程很少采用涂料施工，衬里工程很少采用

42、机械清净法机械清净法包括机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸、高压水流等方法。包括机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸、高压水流等方法。喷砂：清除金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢；喷砂：清除金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢；使金属表面获得一定的粗糙度使金属表面获得一定的粗糙度 化学法除锈化学法除锈将金属件浸于无机酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的将金属件浸于无机酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的氧化物氧化物 HCI（1015%）：）：溶解钢铁表面氧化皮和铁锈，用溶解钢铁表面氧化皮和铁锈，用 于间歇酸洗于间歇酸洗 H2SO4（510%）：）：进入氧化皮的微裂纹，在钢与进入氧化皮的微裂纹，在钢与 Fe3O4、的界面上反应

43、生成的界面上反应生成H2，使使 氧化皮脱落。用做流水作业氧化皮脱落。用做流水作业 的酸洗液的酸洗液 酸洗液中必需添加缓蚀剂酸洗液中必需添加缓蚀剂3、衬里材料的表面处理、衬里材料的表面处理 机械处理方法机械处理方法用喷砂或手工打磨的方法，增加材料表面的粗糙度，用喷砂或手工打磨的方法，增加材料表面的粗糙度，和接触面积，使塑料表面更容易被胶粘剂润湿和接触面积，使塑料表面更容易被胶粘剂润湿 化学方法处理化学方法处理 高分子材料表面通过氧化、交联、引入极性基团或接高分子材料表面通过氧化、交联、引入极性基团或接枝的作用提高表面活性枝的作用提高表面活性 聚烷烃类塑料：过氧化氢、有机过氧化物、高锰酸盐、聚烷烃

44、类塑料：过氧化氢、有机过氧化物、高锰酸盐、王水、硫酸王水、硫酸-重铬酸盐等重铬酸盐等含氟共聚物：钠含氟共聚物：钠-萘萘-四氢呋喃、钠四氢呋喃、钠-联苯联苯-二氧六环、二氧六环、纳纳-萘萘-乙二醇二甲醚等乙二醇二甲醚等二、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

45、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1、衬里胶泥的选择、衬里胶泥的选择防腐衬里用胶粘剂要求：防腐衬里用胶粘剂要求：高的粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热高的粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热稳定性好、固化收缩率低，经济、便于施工稳定性好、固化收缩率低，经济、便于施工常用于砖板衬里的胶粘剂有：常用于砖板衬里的胶粘剂有：硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂硅酸盐胶粘剂粘结机理：硅酸盐胶粘剂粘结机理：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

46、（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：P

47、137（1）设备直径不宜小于）设备直径不宜小于700mm；密闭设备设有人孔和可拆卸密闭设备设有人孔和可拆卸 大法兰；大法兰；法兰转角处衬贴耐腐蚀材料法兰转角处衬贴耐腐蚀材料（2）焊缝采用对焊接；）焊缝采用对焊接；内表面焊缝平整、凸起高度内表面焊缝平整、凸起高度 3mm(苛刻的腐蚀环境苛刻的腐蚀环境)衬贴过程中，涂刷充分，尽可能挤出纤维间衬贴过程中，涂刷充分，尽可能挤出纤维间空隙中的空气，每一层经热处理或充分干燥空隙中的空气，每一层经热处理或充分干燥玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、劳动卫生条件差，使用范围受限劳动卫生条件差，使用范围受限四、橡胶衬里四、

48、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%）：）：0

49、65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

50、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2 2、橡胶衬里的技术要点、橡胶衬里的技术要点n 消除衬层鼓泡的方法：消除衬层鼓泡的方法：用刷过胶浆的胶条填贴设备缺陷处，然后用烙铁用刷过胶浆的胶条填贴设备缺陷处，然后用烙铁 烙至要求的坡度或烙平；烙至要求的坡度或烙平；在涂刷第三次胶浆之后，采用挂线排气法；在涂刷第三次胶浆之后，采用挂线排气法；用粗针头穿过胶片插到缺陷部位，然后用真空泵用粗针头穿过胶片插到缺陷部位，然后用真空泵 将残余空气抽出（较小部位，局部缺陷）将残余空气抽出（较小部位，局部缺陷）垫布垫布 在一定温度下烙压在一定温度下烙压