【正文】 工業(yè)設(shè)備的腐蝕與防護(hù)綜述 姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué)院： 班級(jí)： 大學(xué) 2020 年 1 月 11 月 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 2 工業(yè)設(shè)備的腐蝕與防護(hù)綜述 摘要： 近年來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)設(shè)備的腐蝕防護(hù)越來(lái)越重視。由于過(guò)程設(shè)備的使用材料金屬或者非金屬都有其自身的特性，所以導(dǎo)致它們?cè)诓煌那闆r下都會(huì)有不同的腐蝕程度；還有外部的因素（環(huán)境，介質(zhì)等等）的影響也會(huì)導(dǎo)致工業(yè)中設(shè)備的材料被腐蝕。因此，我們?cè)谶x擇工業(yè)設(shè)備的材料時(shí)，要綜合考慮材料的特性以及材料所處的介質(zhì)環(huán)境，然后給予合理的設(shè)計(jì)，或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行腐蝕的防護(hù)措施，以降低由過(guò)程設(shè) 備腐蝕而發(fā)生的事故，減少由腐蝕導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。 關(guān)鍵詞 設(shè)備腐蝕；防護(hù)措施；材料；降低 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 3 Industrial equipment corrosion and protection of the review Abstract In recent years, the industrial production of the corrosion protection of the equipment is more and more attention. Due process equipment use metal or nonmetal material has its own characteristics, so lead to they will be different in different situations of the corrosion degree。 There are external factors (environment, media, etc.) can lead to the influence of industry material corrosion of the equipment. Therefore, we in the choice of industrial equipment material, to prehensive consideration of the material and the characteristics of the medium environment, and then gives the reasonable design, or to the equipment corrosion of protective measures, in order to reduce the process equipment corrosion and accident, reduce the economic loss caused by corrosion. Keywords: equipment corrosion。 Protection measures。 Materials。 To reduce 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 4 前 言 一 腐蝕的危害性與控制腐蝕的重要意義 1 經(jīng)濟(jì)損失 經(jīng)濟(jì)損失可以劃分為直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失，大多數(shù)由政府或者一些組織有針對(duì)性的調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)我們稱它為直接經(jīng)濟(jì)損失，這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)在世界范圍內(nèi)也已進(jìn)行多次，其結(jié)果如表 1 所示。 表 11 國(guó)外腐蝕損失調(diào)查 國(guó)家 年份 直接損失 占國(guó)民生產(chǎn)總值 % 可能減少損失 % 美國(guó) 1949 1973 1975 1983 1984 55 億美元 150 億美元 700 億美元 1430 億美元 1680 億美元 15 英國(guó) 1957 1971 1985 6 億英鎊 億英鎊 100 億英鎊 23 西德 19681969 1982 190 億馬克 450 億馬克 25 前蘇聯(lián) 1985 1987 400 億盧布 600700 億盧布 日本 1976 92 億美元 20 前捷克斯洛伐克 1986 150 億捷克克郎 瑞典 1986 350 億瑞典法郎 印度 19601961 19841995 15 億盧比 400 億盧比 45 澳大利亞 1973 億澳元 除了調(diào)查所得出的直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)據(jù)以外，還存在著間接經(jīng)濟(jì)損 失，即由于腐蝕導(dǎo)致裝置效率低，或者產(chǎn)品污染，或者腐蝕使設(shè)備更新?lián)Q代的周期更加短，并且腐蝕也需要更多的工人來(lái)進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)，或者停車以及設(shè)計(jì)上的富裕容量等給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失。 2 資源損失 地球上的礦藏是有限的，腐蝕過(guò)程在資源上表現(xiàn)為金屬鐵，鉻，鎳，鋁，銅等資源的消耗過(guò)程，不加以防止，如同能源一樣，大多數(shù)腐蝕掉的金屬是不能再回收利用的。這樣，不僅是經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，也是資源上的巨大損失，因此，我們必須更加珍惜地球上的不可再生和不可回收資源。 3 道義的損失 由于腐蝕的存在，偶爾會(huì)引發(fā)一些突發(fā)，意想不到的 事故，并且造成人員的 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 5 生命或者財(cái)產(chǎn)損失。例如英國(guó)制造的世界第一架噴氣式客機(jī)彗星號(hào)，由于窗框氫脆，飛機(jī)分為兩半。又如北海采油平臺(tái)的局部被腐蝕從而引發(fā)的腐蝕疲勞，最終倒塌，這些類似的事件各國(guó)都有發(fā)生。隨著社會(huì)的發(fā)展，文明程度越來(lái)越高，腐蝕所引起的事故幾率就會(huì)越大，全世界必須將經(jīng)濟(jì)發(fā)展，防護(hù)工程以及環(huán)保技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能保證文明的可持續(xù)發(fā)展。 4腐蝕的其他影響 腐蝕的現(xiàn)象無(wú)處不在，它幾乎涉及我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有領(lǐng)域。例如，各種設(shè)備，橋梁，機(jī)器，交通工具，建筑材料在空氣中因腐蝕而生銹；艦船、沿海的港口設(shè)施因?yàn)樵馐芰撕Ｋ?和海洋微生物的腐蝕會(huì)導(dǎo)致鹽化；埋在地底下的輸油、輸氣管線和地下電纜會(huì)因土壤和細(xì)菌的腐蝕而導(dǎo)致穿孔；鋼材在軋制過(guò)程因高溫下與空氣中的氧作用而產(chǎn)生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、體液中被慢慢地腐蝕；化工機(jī)器與設(shè)備常常與各種酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)接觸，這一類的腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重突出，特別是在高溫、高壓、高流速工況下的機(jī)械設(shè)備，往往會(huì)使材料迅速被腐蝕破壞。并且，我們目前在工業(yè)上使用的材料，沒(méi)有絕對(duì)不腐蝕金屬材料或者非金屬材料的。 腐蝕不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的巨額損失，并且往往也會(huì)阻礙新技術(shù)、新工藝的發(fā)展。例如，硝酸工業(yè)在有 了不銹鋼以后才能進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)；合成尿素新工藝在上世紀(jì)初就已完成試驗(yàn)，但是直到 20世紀(jì) 50年代，解決了熔融尿素對(duì)鋼材的腐蝕問(wèn)題之后才能進(jìn)行工業(yè)化的生產(chǎn)。因此，研究材料的腐蝕規(guī)律，弄清腐蝕發(fā)生的真正原因然后對(duì)其采取有效的防腐措施。對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備的壽命、降低產(chǎn)品的成本、提高社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率具有非常重要的意義。 二 設(shè)計(jì)者掌握腐蝕基本知識(shí)的必要性 延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，避免事故發(fā)生的重要前提是保證對(duì)腐蝕進(jìn)行有效的控制。如果我們?cè)诜桨冈O(shè)計(jì)階段的時(shí)候就能夠充分考慮到對(duì)腐蝕的控制，那么巨大的設(shè)備維修費(fèi)用（由腐蝕引起的）就可 以大大得到節(jié)約。腐蝕控制通常有兩種措施，第一是補(bǔ)救性控制，就是在腐蝕發(fā)生之后再對(duì)它進(jìn)行消除，或者改善控制；第二是預(yù)防性控制，就是設(shè)計(jì)時(shí)考慮防腐，或者事先有效地采取防腐措施，避免或延緩腐蝕，盡量減少由腐蝕引起的有害影響。 三 有關(guān)防腐的管理機(jī)制和教育 有關(guān)防護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)，需要有關(guān)部門（立法機(jī)構(gòu)和教育部門）進(jìn)行管理和教育。首先要立法，比如美國(guó)政府就地埋地管線的保護(hù)從法律上做了規(guī)定，即各類埋地管線必須進(jìn)行保護(hù)盒定期檢查。德國(guó)，前蘇聯(lián)也都有相應(yīng)的規(guī)定，這是強(qiáng)制性的法規(guī)，目的是為了提高各類人員特別是管理人員的重視。 其次是建立教育體制，廣泛開(kāi)展教育工作，提高防護(hù)的自覺(jué)性，努力做到防護(hù)工作的自覺(jué)性與科學(xué)性相結(jié)合，只有防護(hù)水平的提高，才能減少經(jīng)濟(jì)損失以及減少突發(fā)事故發(fā)生的幾率。 四 腐蝕的定義與分類 1金屬的腐蝕 金屬的腐蝕是金屬材料在環(huán)境的作用下所引起的破壞或變質(zhì)?；蛘哒f(shuō)是金屬介質(zhì)在相界面上反應(yīng)作用產(chǎn)生的結(jié)果。 腐蝕有不同的分類方法。按照腐蝕機(jī)理我們可以將金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩大類。 （ 1) 化學(xué)腐蝕是指金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。 （ 2) 電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作 用而引起的破壞。 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 6 按照金屬腐蝕破壞的形態(tài)特征，可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩類。 (1) 全面腐蝕是指發(fā)生在整個(gè)金屬表面均勻的或者不均勻的腐蝕。 (2) 局部腐蝕是指金屬的局部區(qū)域被腐蝕，而其他部分幾乎沒(méi)有腐蝕或腐蝕很輕微。 2局部腐蝕可分為以下幾種情況： A．磨損腐蝕 金屬在高速流動(dòng)中或者在含固體顆粒的腐蝕介質(zhì)中，在有摩擦的腐蝕性質(zhì)中發(fā)生的腐蝕破壞叫做磨損腐蝕。 B．腐蝕疲勞 材料或者構(gòu)件在腐蝕環(huán)境和交變應(yīng)力的共同作用下引起的脆性斷裂稱為腐蝕疲勞。 C．晶間腐蝕 在物質(zhì)的沿晶結(jié)構(gòu)中被 腐蝕，導(dǎo)致晶粒間失去結(jié)合力，金屬的機(jī)械強(qiáng)度急劇降低。一版在金屬被破壞前外觀常常沒(méi)有明顯的變化。 D．電偶腐蝕 異種金屬在電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，電位較正的金屬會(huì)使電位較負(fù)的金屬加速腐蝕，叫做電偶腐蝕。 E．小孔腐蝕 腐蝕的破壞主要是集中在某些活性的點(diǎn)上，蝕孔的直徑一般小于等于蝕孔的深度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使設(shè)備穿孔。 F．應(yīng)力腐蝕破裂 它是在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下迅速發(fā)生和擴(kuò)展的一種開(kāi)裂破壞。 G．縫隙腐蝕 一般都發(fā)生在鉚接、螺紋接頭、密封墊片等縫隙處。 H. 氫脆、選擇性腐蝕、空泡腐蝕、絲狀腐蝕等。 金屬電化學(xué)腐蝕原理 金屬的電化學(xué)的歷程 金屬的腐蝕實(shí)際上就是金屬和介質(zhì)之間發(fā)生了氧化還原反應(yīng)生成金屬化合物的過(guò)程。其主要原理是化合價(jià)為零的金屬容易受到介質(zhì)中氧化劑的作用從而被氧化成正價(jià)的離子然后轉(zhuǎn)移到腐蝕的產(chǎn)物中去，同時(shí)，介質(zhì)中的氧化劑會(huì)被還原。氧化還原反應(yīng)根據(jù)條件的不同，可以按照按以下兩種不同的歷程進(jìn)行。 一種歷程是氧化劑直接和金屬的表面的原子接觸，碰撞，化合從而形成的腐蝕產(chǎn)物，就是氧化還原在反應(yīng)粒子相碰撞的那一個(gè)瞬間直接在相碰撞的反應(yīng)點(diǎn)上完成，這種腐蝕歷程所 引起的金屬破壞我們可以稱為化學(xué)腐蝕。 例如金屬鋅在高溫的含氧氣氛中的腐蝕： 2Zn+O2→ 2ZnO 另一種歷程是金屬腐蝕的氧化還原反應(yīng)中有著兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行但是又相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。例如金屬鋅在含氧的中性水溶液中的腐蝕，總得方程式如下： 2Zn+O2+H2O→ Zn（ OH） 2 這是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，鋅被氧化，氧被還原，但是它們的氧還反應(yīng)產(chǎn)物 Z（ OH） 2卻 不是通過(guò)氧分子和鋅原子直接碰撞結(jié)合而形成的，幾個(gè)步驟形成的： （ 1） Zn→ Zn2++2e （ 2） 1/2O2+H2O+2e→ 2OH (3) Zn2++2OH→ Zn（ OH） 2 (1)+(2)+(3): Zn+1/2O2Zn(OH)2 在上面的式子中，反應(yīng)（ 1）和反應(yīng)（ 2）它們是同時(shí)進(jìn)行但是又是相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行，就是說(shuō)反應(yīng)（ 1）中的鋅原子并沒(méi)有和反應(yīng)（ 2）中的氧分子直接碰撞。 過(guò)程裝備腐蝕與防護(hù)綜述 7 實(shí)際上是鋅原子被氧化成鋅離子后進(jìn)入溶液，它釋放出的電子從發(fā)生反應(yīng)（ 1）的表面部位通過(guò)金屬鋅的本身傳遞到發(fā)生反應(yīng)（ 2）的表面部位，然后再和氧分子結(jié)合使其發(fā)生氧還原。所以直接生成的腐蝕產(chǎn)物從金屬表面進(jìn)入溶液的 Zn2+和 OH我們稱為一次產(chǎn)物。而這兩種離子在水溶液中擴(kuò)散相遇后按反應(yīng)（ 3）生成白色腐蝕產(chǎn)物 Zn（ OH） 2,通常我們稱后者為二次產(chǎn)物。 電化學(xué)腐蝕的構(gòu)成一般分為三個(gè)環(huán)節(jié)： 1）陽(yáng)極過(guò)程 —— 金屬溶解后在金屬上留下可以自由移動(dòng)的離子。 2）電子的流動(dòng) —— 可自由移動(dòng)的離子從陽(yáng)極流向陰極，形成回路。 3）陰極過(guò)程 —— 離子，原子和分子在陰極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 腐蝕電池也是金屬電化學(xué)的一種例子，腐蝕電池分為兩個(gè)大類： 一般形成宏觀腐蝕電池有三種情況：金屬偶接、濃差電池及溫差電池。 工業(yè)用金屬及 其合金的表面因化學(xué)不均一