(5)--视频17、18腐蚀与防护化工安全与环保.ppt

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1、视频视频17腐蚀与防护（一）腐蚀与防护（一）一、腐蚀与腐蚀机理及类型一、腐蚀与腐蚀机理及类型1、腐蚀腐蚀的定义：的定义：腐蚀是指材料在周围介质的作用下腐蚀是指材料在周围介质的作用下所产生的破坏。引起破坏的原因可能是物理的、机械所产生的破坏。引起破坏的原因可能是物理的、机械的因素，也可能是化学的、生物的因素等。的因素，也可能是化学的、生物的因素等。腐蚀普遍腐蚀普遍存在于化工部门。在化工生产中，所有原材料及生产存在于化工部门。在化工生产中，所有原材料及生产过程中的中间产品、产品等很多物料多具有腐蚀性，过程中的中间产品、产品等很多物料多具有腐蚀性，这些腐蚀性物料对建（构）筑物、机械设备、仪器仪这些腐

2、蚀性物料对建（构）筑物、机械设备、仪器仪表等设施，均会造成腐蚀性破坏从而影响生产安全。表等设施，均会造成腐蚀性破坏从而影响生产安全。在化工生产中，由于大量酸、碱等腐蚀性物料造成的在化工生产中，由于大量酸、碱等腐蚀性物料造成的事故，如设备基础下陷、厂房倒塌、管道变形开裂、事故，如设备基础下陷、厂房倒塌、管道变形开裂、泄漏、破坏绝缘、仪表失灵等，严重影响正常的生产泄漏、破坏绝缘、仪表失灵等，严重影响正常的生产n危及人身安全。因此，在化工生产过程中，必须高危及人身安全。因此，在化工生产过程中，必须高度重视腐蚀与防护问题。度重视腐蚀与防护问题。2、腐蚀机理腐蚀机理 腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。腐

3、蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。n化学腐蚀。化学腐蚀指金属与周围介质发生化学化学腐蚀。化学腐蚀指金属与周围介质发生化学反应而引起的破坏。工业中常见的化学腐蚀如下所反应而引起的破坏。工业中常见的化学腐蚀如下所述。述。na.金属氧化。金属氧化指金属在干燥或高温气体中金属氧化。金属氧化指金属在干燥或高温气体中与氧反应所产生的腐蚀过程。与氧反应所产生的腐蚀过程。nb.高温硫化。高温硫化指金属在高温下与含硫（硫高温硫化。高温硫化指金属在高温下与含硫（硫蒸汽、二氧化硫、硫化氢等）介质反应形成硫化物蒸汽、二氧化硫、硫化氢等）介质反应形成硫化物的腐蚀过程。的腐蚀过程。nc.渗碳。渗碳指某些碳化物（如一氧化碳、

4、烃类等）渗碳。渗碳指某些碳化物（如一氧化碳、烃类等）与钢接触在高温下分解生成游离碳，渗入钢内部形与钢接触在高温下分解生成游离碳，渗入钢内部形成碳化物的腐蚀过程。成碳化物的腐蚀过程。nd.脱碳。脱碳指在高温下钢中渗碳体与气体介质脱碳。脱碳指在高温下钢中渗碳体与气体介质（如水蒸气、氢、氧等）发生化学反应，引起渗碳（如水蒸气、氢、氧等）发生化学反应，引起渗碳体脱碳的过程。体脱碳的过程。ne.氢腐蚀。氢腐蚀指在高温高压下，氢引起钢组织氢腐蚀。氢腐蚀指在高温高压下，氢引起钢组织的化学变化，使其力学性能劣化的腐蚀过程。的化学变化，使其力学性能劣化的腐蚀过程。n电化学腐蚀电化学腐蚀。电化学腐蚀指金属与电解质

5、溶液接。电化学腐蚀指金属与电解质溶液接触时，由于金属材料的不同组织及组成之间形成原触时，由于金属材料的不同组织及组成之间形成原电池，其阴、阳极之间所产生的氧化还原反应蚀金电池，其阴、阳极之间所产生的氧化还原反应蚀金属材料的某一组织或组分发生溶解，最终导致材料属材料的某一组织或组分发生溶解，最终导致材料失效的过程。失效的过程。n3、腐蚀类型腐蚀类型n全面腐蚀与局部腐蚀全面腐蚀与局部腐蚀 在金属设备整个表面或大面在金属设备整个表面或大面积发生程度相同或相近的腐蚀，称为全面腐蚀。腐积发生程度相同或相近的腐蚀，称为全面腐蚀。腐蚀介质以一定的速度溶解被腐蚀的设备。全面腐蚀蚀介质以一定的速度溶解被腐蚀的设

6、备。全面腐蚀的速度以设备单位面积上在单位时间内损失的质量的速度以设备单位面积上在单位时间内损失的质量表示表示g/(m2.h);也可以用每年金属被腐蚀的深度也可以用每年金属被腐蚀的深度,即构件变薄的程度表示即构件变薄的程度表示(mm/年）。年）。n局限于金属结构某些特定区域或部件上的腐蚀局限于金属结构某些特定区域或部件上的腐蚀称为局部腐蚀。根据金属的腐蚀速度大小分，称为局部腐蚀。根据金属的腐蚀速度大小分，可将金属材料的耐腐蚀性分为四级见表可将金属材料的耐腐蚀性分为四级见表61。等级等级腐蚀速度（腐蚀速度（mm年）年）耐腐蚀性耐腐蚀性12340.050.05-0.50.5-1.51.5优良优良良好

7、良好可用，但腐蚀较严重可用，但腐蚀较严重不适用，腐蚀严重不适用，腐蚀严重n点腐蚀点腐蚀 点腐蚀又称孔蚀，指集中于金属表面个点腐蚀又称孔蚀，指集中于金属表面个别小点上深度较大的腐蚀现象。金属表面由于露头、别小点上深度较大的腐蚀现象。金属表面由于露头、错位、介质不均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭错位、介质不均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破坏，成为点蚀源。该点蚀源在某段时间内是活到破坏，成为点蚀源。该点蚀源在某段时间内是活性状态，电极电位较负，与表面其他部位构成局部性状态，电极电位较负，与表面其他部位构成局部腐蚀微电池，在大阴极小阳极的条件下，点蚀源的腐蚀微电池，在大阴极小阳极的条件下，点蚀源的

8、金属迅速被溶解并形成孔洞。孔洞不断加深，直至金属迅速被溶解并形成孔洞。孔洞不断加深，直至穿透，造成不良后果。穿透，造成不良后果。n防止点腐蚀的措施有：防止点腐蚀的措施有：n减少介质溶液中氯离子浓度，或加入有抑制点腐减少介质溶液中氯离子浓度，或加入有抑制点腐蚀作用的阴离子蚀作用的阴离子,n减少介质溶液中氧化性。减少介质溶液中氧化性。n降低介质溶液温度，加大溶液流速；降低介质溶液温度，加大溶液流速；n采用阴极保护；采用阴极保护；n采用耐点腐蚀合金采用耐点腐蚀合金n缝隙腐蚀缝隙腐蚀 指在电解液中，金属与金属，金属与非指在电解液中，金属与金属，金属与非金属之间构成的窄缝空内发生的腐蚀。在化工生产金属之

9、间构成的窄缝空内发生的腐蚀。在化工生产中，管道连接处，衬板、垫片处，设备污泥沉积处，中，管道连接处，衬板、垫片处，设备污泥沉积处，腐蚀物附着处等，均易发生缝隙腐蚀；当金属保护腐蚀物附着处等，均易发生缝隙腐蚀；当金属保护层破损时，金属与保护层之间的破损也会发生腐蚀。层破损时，金属与保护层之间的破损也会发生腐蚀。n缝隙腐蚀是由于缝隙内积液流动不畅，时间长了会缝隙腐蚀是由于缝隙内积液流动不畅，时间长了会使缝内外由于电解质浓度不同构成浓差原电池，发使缝内外由于电解质浓度不同构成浓差原电池，发生氧化还原反应。生氧化还原反应。n防止缝隙腐蚀的措施有：防止缝隙腐蚀的措施有：n采用抗缝隙腐蚀的金属或合金材料。

10、采用抗缝隙腐蚀的金属或合金材料。n采用合理的设计方案，采用合理的设计方案，避免连接处出现缝隙、死避免连接处出现缝隙、死角等，解决降低缝隙腐蚀的程度。角等，解决降低缝隙腐蚀的程度。n采用电化学保护。采用电化学保护。n采用缓蚀剂保护。采用缓蚀剂保护。n晶间腐蚀晶间腐蚀 指沿着金属材料晶粒间界发生的腐蚀。指沿着金属材料晶粒间界发生的腐蚀。这种腐蚀可以在材料外观无变化的情况下，使其完这种腐蚀可以在材料外观无变化的情况下，使其完全丧失强度。金属材料在腐蚀环境中，晶界和本身全丧失强度。金属材料在腐蚀环境中，晶界和本身物质的物理化学和电化学性能有差异时，会在它们物质的物理化学和电化学性能有差异时，会在它们之

11、间构成原电池，使腐蚀沿着晶粒边界发展，致使之间构成原电池，使腐蚀沿着晶粒边界发展，致使材料的晶粒间失去结合力。材料的晶粒间失去结合力。n防止晶间腐蚀的措施有：防止晶间腐蚀的措施有：n降低金属材料中的碳含量，采用低碳不锈钢；降低金属材料中的碳含量，采用低碳不锈钢；n采用合金材料。采用合金材料。n应力腐蚀应力腐蚀 是指金属及合金在拉应力和特定介质环是指金属及合金在拉应力和特定介质环境的共同作用下，发生的腐蚀破坏。应力腐蚀外观境的共同作用下，发生的腐蚀破坏。应力腐蚀外观一般没有任何变化，裂纹发展迅速且预测困难，极一般没有任何变化，裂纹发展迅速且预测困难，极具危险性。材料在拉应力作用下，由于在应力集中

12、具危险性。材料在拉应力作用下，由于在应力集中处出现变形或金属裂纹，形成新表面，新表面与原处出现变形或金属裂纹，形成新表面，新表面与原表面因电位差构成原电池，发生氧化还原反应，金表面因电位差构成原电池，发生氧化还原反应，金属溶解，导致裂纹迅速发展。属溶解，导致裂纹迅速发展。n发生应力腐蚀发生应力腐蚀的金属材料主要是合金，纯金属较少。的金属材料主要是合金，纯金属较少。n防止应力腐蚀的措施有：防止应力腐蚀的措施有：n合理设计结构，消除应力；合理设计结构，消除应力；n合理选用材料；合理选用材料；n避免高温操作；避免高温操作；n采用缓蚀剂保护。采用缓蚀剂保护。n氢损伤氢损伤 指由氢作用引起材料性能下降的

13、一种现象，指由氢作用引起材料性能下降的一种现象，包括氢腐蚀与氢脆。氢腐蚀的原因是：在高温高压包括氢腐蚀与氢脆。氢腐蚀的原因是：在高温高压下下H2于金属表面进行物理吸附并分解为于金属表面进行物理吸附并分解为H，H经化学经化学吸附透过金属表面进入内部，破坏晶间结合力，在吸附透过金属表面进入内部，破坏晶间结合力，在高压应力作用下，导致微裂纹生成。氢脆是指氢溶高压应力作用下，导致微裂纹生成。氢脆是指氢溶于金属后残留于位错等处，当氢达到饱和后，对错于金属后残留于位错等处，当氢达到饱和后，对错位起钉扎作用，使金属晶粒滑移难以进行，造成金位起钉扎作用，使金属晶粒滑移难以进行，造成金属出现脆性。属出现脆性。n

14、防止氢损伤的措施有：防止氢损伤的措施有：n采用合金材料，使金属表面合金化形成致密的膜采用合金材料，使金属表面合金化形成致密的膜阻止氢向金属内部扩散；阻止氢向金属内部扩散；n避免高温高压同时操作；避免高温高压同时操作；n在气态氢环境中加入适量氧气抑制氢脆发生。在气态氢环境中加入适量氧气抑制氢脆发生。n腐蚀疲劳腐蚀疲劳 指材料在腐蚀环境中，受交变应力作用指材料在腐蚀环境中，受交变应力作用产生的破坏。交变速率低容易产生腐蚀疲劳。产生的破坏。交变速率低容易产生腐蚀疲劳。n防止腐蚀疲劳的措施有：防止腐蚀疲劳的措施有：n尽量避免低交变速率引力作用；尽量避免低交变速率引力作用；n尽量降低循环应力值及幅度；尽

15、量降低循环应力值及幅度；n避免强腐蚀环境操作。避免强腐蚀环境操作。视频18：腐蚀与防护（二）n一、腐蚀的防护技术一、腐蚀的防护技术n1、正确选材正确选材 防止或减缓腐蚀的根本途径是正确地防止或减缓腐蚀的根本途径是正确地选择工程材料。在选择材料时，除考虑一般技术经选择工程材料。在选择材料时，除考虑一般技术经济指标外，还应考虑工艺条件及其在生产过程中的济指标外，还应考虑工艺条件及其在生产过程中的变化。要根据介质的性质、浓度，杂质、腐蚀产物，变化。要根据介质的性质、浓度，杂质、腐蚀产物，化学反应、温度、压力、流速等工艺条件，以及材化学反应、温度、压力、流速等工艺条件，以及材料的耐腐蚀性能等，综合选择

16、材料。料的耐腐蚀性能等，综合选择材料。n2、合理设计合理设计n避免缝隙。缝隙时引起腐蚀的重要因素之一。因避免缝隙。缝隙时引起腐蚀的重要因素之一。因此在结构设计、连接形式上，应注意避免出现缝隙，此在结构设计、连接形式上，应注意避免出现缝隙，采取合理的结构。如为避免铆接中出现缝隙添加不采取合理的结构。如为避免铆接中出现缝隙添加不吸潮的填料及垫片等；采取焊接时，应用双面焊，吸潮的填料及垫片等；采取焊接时，应用双面焊，避免搭接焊或点焊。避免搭接焊或点焊。n消除积液。设备死角的积液处是发生严重腐蚀的消除积液。设备死角的积液处是发生严重腐蚀的部位。因此，在设计时应尽量减少设备死角，消除部位。因此，在设计时

17、应尽量减少设备死角，消除积液对设备的腐蚀。积液对设备的腐蚀。3、电化学保护电化学保护n阳极保护。在化学介质中，将被腐蚀的金属通以阳极保护。在化学介质中，将被腐蚀的金属通以阳极电流，在其表面形成耐腐蚀性很强的纯化膜，阳极电流，在其表面形成耐腐蚀性很强的纯化膜，保护金属不被腐蚀。保护金属不被腐蚀。n阴极保护。有外加电流和牺牲阳极两种方法。外阴极保护。有外加电流和牺牲阳极两种方法。外加电流是将被保护金属与直流电源负极连接，正极加电流是将被保护金属与直流电源负极连接，正极与外加辅助电极连接，电源通入被保护金属阴极电与外加辅助电极连接，电源通入被保护金属阴极电流，使腐蚀过程受到抑制。牺牲阳极又称护屏保护

18、，流，使腐蚀过程受到抑制。牺牲阳极又称护屏保护，是将电极电位较负的金属同被保护金属连接构成原是将电极电位较负的金属同被保护金属连接构成原电池，电位较负的金属（阳极）反应过程中流出的电池，电位较负的金属（阳极）反应过程中流出的电流可以抑制对被保护金属的腐蚀。电流可以抑制对被保护金属的腐蚀。4、缓蚀剂缓蚀剂 加入腐蚀介质中，能够阻止金属腐蚀或降加入腐蚀介质中，能够阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度的物质，称为缓蚀剂。缓蚀剂在金属低金属腐蚀速度的物质，称为缓蚀剂。缓蚀剂在金属表面吸附，形成一层连续的保护性吸附膜，或在金属表面吸附，形成一层连续的保护性吸附膜，或在金属表面生成一层难溶化合物金属膜，隔离屏蔽

19、了金属，表面生成一层难溶化合物金属膜，隔离屏蔽了金属，阻滞了腐蚀反应过程，降低了腐蚀速度，达到了缓蚀阻滞了腐蚀反应过程，降低了腐蚀速度，达到了缓蚀的目的，保护了金属材料。的目的，保护了金属材料。5、金属保护层金属保护层 指用耐腐蚀性较强的金属或合金，覆指用耐腐蚀性较强的金属或合金，覆盖于耐腐蚀性较差的金属表面达到保护作用的金属。盖于耐腐蚀性较差的金属表面达到保护作用的金属。n金属衬里。将耐腐蚀性高的金属，如铅、钛、铝、金属衬里。将耐腐蚀性高的金属，如铅、钛、铝、不锈钢等衬覆于设备内部，防止腐蚀。不锈钢等衬覆于设备内部，防止腐蚀。n喷镀。将熔融金属、合金或金属陶瓷喷射与被保喷镀。将熔融金属、合金

20、或金属陶瓷喷射与被保护金属表面上以防腐蚀。护金属表面上以防腐蚀。n热浸镀。将钢铁构件机体表面热浸上铝、锌、铅、热浸镀。将钢铁构件机体表面热浸上铝、锌、铅、锡及其合金以防腐蚀。锡及其合金以防腐蚀。n表面合金化。采用渗、扩散等工艺，使金属表面表面合金化。采用渗、扩散等工艺，使金属表面得到某种合金表面层，以防腐蚀、摩擦。得到某种合金表面层，以防腐蚀、摩擦。n电镀。采用电化学原理，以工作面为阴极，获得电镀。采用电化学原理，以工作面为阴极，获得电沉积表面层借以保护。电沉积表面层借以保护。n化学镀。采用化学反应，在金属表面上镀镍、锡、化学镀。采用化学反应，在金属表面上镀镍、锡、铜、银等防止腐蚀。铜、银等防

21、止腐蚀。n离子镀。减压下使金属或合金蒸汽部分离子化，离子镀。减压下使金属或合金蒸汽部分离子化，在高能作用下对保护金属表面进行溅射、沉积以获在高能作用下对保护金属表面进行溅射、沉积以获得镀层，保护金属。得镀层，保护金属。6、非金属保护层非金属保护层 采用非金属材料覆盖于金属或非采用非金属材料覆盖于金属或非金属设备或设施表面，防止腐蚀的保护层。分衬里和金属设备或设施表面，防止腐蚀的保护层。分衬里和涂层两类。非金属衬里在化工设备中应用广泛。涂层两类。非金属衬里在化工设备中应用广泛。n非金属衬里非金属衬里n非金属涂层。涂层是涂刷与物体表面后，形成一非金属涂层。涂层是涂刷与物体表面后，形成一种坚韧、耐磨、耐腐蚀的保护层。种坚韧、耐磨、耐腐蚀的保护层。7、非金属设备非金属设备 由于非金属材料具有优良的耐腐蚀性由于非金属材料具有优良的耐腐蚀性及相当好的物理机械性能，因此可以代替金属材料，及相当好的物理机械性能，因此可以代替金属材料，加工制成各种防腐蚀设备和机器。常见的有聚氯乙烯、加工制成各种防腐蚀设备和机器。常见的有聚氯乙烯、聚丙烯、不透性石墨、陶瓷、玻璃以及玻璃钢、天然聚丙烯、不透性石墨、陶瓷、玻璃以及玻璃钢、天然岩石、铸石等。可以制造设备、管道、管件、机器及岩石、铸石等。可以制造设备、管道、管件、机器及部件、基本设施等，部件、基本设施等，