【正文】 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 1 第 2章 材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫 主要內(nèi)容： 材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù) 設(shè)備的保溫 重點(diǎn)： 掌握水工藝設(shè)備及常用材料的腐蝕與防護(hù)的基本原理與方法。 難點(diǎn)： 設(shè)備、材料的腐蝕原理與方法。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 2 材料腐蝕分類(lèi) 金屬材料腐蝕 非金屬材料腐蝕 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 高溫腐蝕 常溫腐蝕 材料類(lèi)型 腐蝕機(jī)理 腐蝕環(huán)境 分類(lèi)依據(jù) 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 3 金屬材料腐蝕分類(lèi) 大氣腐蝕 土壤腐蝕 自然環(huán)境 依據(jù)腐蝕的環(huán)境狀態(tài) （自然環(huán)境和工業(yè)環(huán)境） 淡水腐蝕 海水 腐蝕 微生物 腐蝕 酸性溶液 堿性溶液 工業(yè)環(huán)境 鹽類(lèi)溶液 工業(yè)水中 液態(tài)金屬 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 4 金屬材料腐蝕分類(lèi) 電偶腐蝕 點(diǎn)蝕 局部腐蝕 依據(jù)腐蝕形態(tài)（全面腐蝕、局部腐蝕、力與環(huán)境因素共同作用下的腐蝕） 縫隙腐蝕 晶間 腐蝕 選擇性 腐蝕 氫致開(kāi)裂 應(yīng)力腐蝕 共同作用 腐蝕疲勞 腐蝕磨損 均勻的 不均勻的 全面腐蝕 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 5 設(shè)備材料腐蝕圖片 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 6 設(shè)備材料腐蝕圖片 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 7 材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù) 腐蝕概念 腐蝕是材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料的變質(zhì)和破壞。 ? 材料 ? 環(huán)境介質(zhì) ? 發(fā)生作用 腐蝕問(wèn)題無(wú)處不在。 概述 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 8 概述 腐蝕的危害 ? 經(jīng)濟(jì)損失巨大 ? 資源和能源浪費(fèi)嚴(yán)重 ? 引發(fā)災(zāi)難性事故 ? 造成環(huán)境污染（跑、冒、滴、漏） ? 阻礙新技術(shù)的發(fā)展 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 9 概述 自來(lái)水管道腐蝕 ? 化學(xué)和生物腐蝕 (沉積物、銹蝕物、粘垢 )； ? 管壁變薄、出現(xiàn)局部的凹坑和麻點(diǎn) (黑水、紅水、綠水 )； ? 水質(zhì)變壞、降低管網(wǎng)輸水能力、增加泵站能耗、可能產(chǎn)生爆管。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 10 概述 鍋爐爐管的腐蝕 ? 溶解氧腐蝕（電化學(xué)腐蝕，鐵為陽(yáng)極，氧為陰 極）； ? 給水含鹽量過(guò)高加速了溶解氧腐蝕； ? 保持鍋爐薄垢運(yùn)行，能有效減緩金屬的氧腐蝕； 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 11 概述 熱水鍋爐氧腐蝕 ? 管線(xiàn)長(zhǎng)，補(bǔ)水量過(guò)多，使得水中氧氣量增加； ? 水中 pH偏低； ? 給水未采取除氧措施； ? 鍋爐水中的氧未析出，附著在鍋爐受熱面上 。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 12 腐蝕與防護(hù)基本原理 一、金屬腐蝕 金屬腐蝕是指金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化作用，由單質(zhì)變成化合物的過(guò)程。 金屬腐蝕主要有化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。 這個(gè)過(guò)程能否進(jìn)行是熱力學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行速度如何是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 13 腐蝕與防護(hù)基本原理 金屬的化學(xué)腐蝕 純氧化還原過(guò)程，金屬被氧化，腐蝕介質(zhì)被還原； 氣體腐蝕、非電解質(zhì)溶液腐蝕； 反應(yīng)進(jìn)行中沒(méi)有電流產(chǎn)生。 （ 1）金屬氧化及其氧化膜 大多數(shù)金屬氧化在其表面上形成一層氧化物固相膜； 氧化膜減慢金屬繼續(xù)氧化的速度 。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 14 腐蝕與防護(hù)基本原理 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 15 腐蝕與防護(hù)基本原理 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 16 腐蝕與防護(hù)基本原理 （ 2）鋼鐵的氣體腐蝕 高溫氧化、脫碳、氫蝕和鑄鐵腫脹。 ① 高溫氧化 鐵在鑄造、扎制、熱處理過(guò)程中發(fā)生高溫氧化。 570℃ 以下，生成的氧化物為 Fe3O4和 Fe2O3 超過(guò) 570℃ 時(shí)，在氧化膜內(nèi)層生成 FeO。 高于 800℃ ，表面上就開(kāi)始形成多孔、疏松的 “ 氧化皮 ” 。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 17 腐蝕與防護(hù)基本原理 ② 脫碳 脫碳是指在腐蝕過(guò)程中，除了生成氧化皮層外，與氧化皮層相連的內(nèi)層滲碳體 Fe3C與介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水等作用，生成的氣體降低了膜的保護(hù)作用。 防止：增加氣體介質(zhì)中 CO和 CH4的含量或在鋼中添加鋁和鎢。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 18 腐蝕與防護(hù)基本原理 ③ 氫蝕 第一階段是可逆氫脆：氫以原子狀態(tài)向鋼的內(nèi)部擴(kuò)散，沒(méi)有起化學(xué)反應(yīng)，也未改變其組織，卻降低了鋼的韌性。在一定條件下韌性又可以部分或全部恢復(fù)。 第二階段是氫蝕階段：侵入并擴(kuò)散到鋼中的氫與不穩(wěn)定化合物發(fā)生反應(yīng)。 防止：降低含碳量、加合金元素。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 19 腐蝕與防護(hù)基本原理 ④ 鑄鐵的腫脹 是一種晶間氣體腐蝕。腐蝕性氣體沿晶界、石墨夾雜物和細(xì)微裂縫滲入到鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧化作用。由于氧化物的生成，鑄鐵體積變大，產(chǎn)生腫脹，其強(qiáng)度大大降低。 防止：加適量硅（ 5%— 10%）。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 20 腐蝕與防護(hù)基本原理 （ 3）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法 合金化：加入元素 Cr、 Al、 Si，在氧化性介質(zhì)中形成極穩(wěn)定的 Cr2O Al2O SiO2，形成有效的保護(hù)層。 改善介質(zhì)：通過(guò)設(shè)法改善介質(zhì)成分。 應(yīng)用保護(hù)性覆蓋層：涂層將金屬和氣體介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)。 耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層：采用熱噴涂或等離子噴涂的方法，在金屬表面形成耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 21 腐蝕與防護(hù)基本原理 金屬的電化學(xué)腐蝕 金屬在電解質(zhì)介質(zhì)中由于電化學(xué)作用發(fā)生的腐蝕；是一種最普通的金屬腐蝕現(xiàn)象； 發(fā)生原因：金屬和水溶液兩類(lèi)導(dǎo)體、金屬表面的微觀區(qū)域存在差異 腐蝕過(guò)程中有電流流動(dòng)； 腐蝕過(guò)程包括：陽(yáng)極過(guò)程、電子轉(zhuǎn)移、陰極過(guò)程。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 22 金屬腐蝕原電池分類(lèi) 依據(jù)電極尺寸：宏觀和微觀腐蝕原電池 異種金屬侵入不同的電解質(zhì)溶液 異種金屬在同一腐蝕介質(zhì)中接觸（電偶電池） 宏觀腐蝕電池 濃差腐蝕 溫差腐蝕 腐蝕原電池原理 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 24 腐蝕與防護(hù)基本原理 （ 1）微觀腐蝕原電池 腐蝕原電池：金屬腐蝕的短路原電池。 產(chǎn)生條件： 化學(xué)成分不均一； 組織結(jié)構(gòu)不均一； 物理狀態(tài)不均一； 表面氧化膜不完整。 引起金屬表面電極電位的不同。 電極電位較低作陽(yáng)極（腐蝕），較高作陰極。 環(huán)境工程教研室 環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì) 與維護(hù) 2022/6/2 25 腐蝕與防護(hù)基本原理 （ 2）極化 極化：電流通過(guò)電極，陰極電位減小，陽(yáng)極電位增大，減小了電池兩極之間的電位差，降低金屬腐蝕速度。 陰極極化、陽(yáng)極極化。 活化極化：電化學(xué)反應(yīng)遲緩造成； 濃差極化：電極反應(yīng)物（或反應(yīng)生成物）輸運(yùn)遲緩造成； 電阻極化：在電極表面上生成了具有保護(hù)作用的氧化膜或不溶性的腐蝕產(chǎn)物等引起的。 環(huán)境工程教研室 環(huán)