【正文】 第二章 材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫 167。 2－ 1材料設(shè)備的 腐蝕 167。 2－ 2材料設(shè)備腐蝕防護(hù) 技術(shù) 167。 2－ 3設(shè)備的 保溫 167。 2－ 1材料設(shè)備的腐蝕 ? 一、腐蝕的危害及影響 因素 ? 二、金屬腐蝕 原理 ? 三、 金屬的腐蝕破壞 形態(tài) ? 四、 非金屬材料的 腐蝕 一、腐蝕的危害及影響因素 ? ? 設(shè)備和管材的 結(jié)垢與腐蝕 導(dǎo)致設(shè)備和管道的報(bào)廢；維護(hù)費(fèi)用增加；腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入水中，使水質(zhì)下降。 ? 水工程中大型設(shè)備采用鋼絲繩或拉鏈會產(chǎn)生磨損、斷線、銹蝕，導(dǎo)致事故。 ? 如，沉淀池中的刮泥機(jī)上的鋼絲繩腐蝕斷裂，直接影響排泥效果，導(dǎo)致沉淀池出水惡化。 ? 因素 鍍鋅鋼管的腐蝕 腐蝕的影響因素 ? 化學(xué)因素 ? 環(huán)境的 pH ? 溶解鹽 ? Cl， SO4 ? 溶解氣體 ? CO2促進(jìn)腐蝕 ? O2， ? H2S,Cl2促進(jìn)酸性侵蝕。 ? 懸浮物 ? 微生物 ? 物理因素 ? 溫度 ? 水的流速 ? 高流速促進(jìn)磨損腐蝕 ? 材料的表面狀況 二、金屬腐蝕原理 ?（一）金屬的化學(xué)腐蝕 ? 金屬 氧化 ? 鋼鐵的 氣體腐蝕 ?（二）金屬的電化學(xué) 腐蝕 ? 電化學(xué)腐蝕 原理 ? 極化現(xiàn)象 ? 去極化作用 ? 金屬的鈍化 金屬氧化 ? 氧化條件 —— ? 在一定溫度下，金屬氧化物的分解壓＜氧氣的分壓（ ）時(shí)，金屬可能被空氣中氧氣氧化。 ? 氧化膜的作用 —— ? 金屬氧化后在表面形成一層氧化物固相膜，保護(hù)金屬防止繼續(xù)氧化。 ? 氧化膜厚度與溫度有關(guān)（見表 ） ? 溫度越高，氧化膜越厚 ? 保護(hù)性氧化膜的條件 —— ? 1）金屬表面的氧化膜致密完整， ? 2）氧化膜具有一定強(qiáng)度和塑性； ? 3）氧化膜穩(wěn)定，不易脫落。 ? 高溫 氧化 的危害 鋼鐵的氣體腐蝕 ? 氣體腐蝕類型 ? 1） 脫碳 ? 2） 氫蝕 ? 3）鑄鐵 腫脹 ? 預(yù)防方法 ? 1）合金化 ? 加入合金元素 鉻、鋁、硅 可以抗氧化； ? 2）改善介質(zhì) ? 3）保護(hù)性覆蓋 ? 表面噴涂 ? 表面滲鍍 脫碳 ? 脫碳現(xiàn)象： ? 鋼中的滲碳體 Fe3C與O H CO2和水反應(yīng)，使?jié)B碳體減少的現(xiàn)象。 ? 脫碳作用的危害： ? 滲碳體減少會降低材料表層硬度和強(qiáng)度，使綜合力學(xué)性能下降；降低材料的使用壽命。 ? 防止脫碳的措施： ? 增加氣體介質(zhì)中 CO，CH4的含量； ? 鋼中加入合金元素 鋁、鎢。 氫蝕 ? 氫蝕 ： ? 溫度＞ 200～ 300℃ ，壓力＞ ，氫氣使鋼產(chǎn)生劇烈脆化的現(xiàn)象。 ? 防止氫蝕的方法 ： ? 降低鋼中含碳量，減少脫碳過程； ? 加入 鉻、鈦 等合金元素形成穩(wěn)定的碳化物 高溫氧化 ? 在 200300 ℃ 時(shí)，鋼鐵表面形成氧化膜，溫度升高，氧化膜厚度增加。 ? 溫度＜ 570 ℃ ? 形成的氧化膜（ Fe2O3 ，F(xiàn)e3O4）致密，使氧化速度降低； ? 溫度＞ 570 ℃ ， ? 氧化膜內(nèi)形成疏松的 FeO，表面產(chǎn)生易脫落的疏松氧化皮。 鑄鐵腫脹 ? 鑄鐵腫脹 ? 是一種晶間氣體腐蝕現(xiàn)象。氣體滲入鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生氧化物使鑄鐵 腫 脹，強(qiáng)度降低。 ? 防止方法 ： ? 在鑄鐵中加入 5%10%Si，形成 SiO2保護(hù)膜，阻止氧氣的滲入。 （二）金屬的電化學(xué)腐蝕 ? 電化學(xué)腐蝕 原理 ? 極化 現(xiàn)象 ? 極化作用可以使金屬 腐蝕速度減緩 ? 去極化 作用 ? 氫去極化 腐蝕 ? 氧去極化 腐蝕 ? 去極化作用會 加速金屬的腐蝕 ? 金屬的 鈍化 ? 金屬的鈍化可提高金屬的 耐蝕性 電化學(xué)腐蝕原理 ? 1）電化學(xué)腐蝕定義： ? 金屬在電解質(zhì)中發(fā)生氧化還原反應(yīng)后，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象 ? 2）腐蝕原電池原理 ： ?腐蝕原電池 構(gòu)成示意圖 ?組成： 陽極、陰極、導(dǎo)體介質(zhì) ? 由于金屬表面電極電位不同，金屬在電解質(zhì)溶液中形成腐蝕原電池； ? 腐蝕原電池 包括四個(gè)過程 —— ? 陽極反應(yīng)、陰極反應(yīng)、電子流動、離子傳遞 ? 如果阻止電化學(xué)反應(yīng)中的某一個(gè)環(huán)節(jié) ，可阻止腐蝕的進(jìn)行 。 腐蝕原電池示意圖 ? 金屬產(chǎn)生原電池的可能性 ? 基體與雜質(zhì)中金屬 的電極電位不同； ? 鐵、鋁、鋅電極電位＜金、銀、銅、鉛、汞 ? 組織結(jié)構(gòu)不同 ； ? 鐵素體電極電位＜滲碳體 ? 物理狀態(tài)不均勻 ，如受力不同； ? 高應(yīng)力區(qū)電極電位＜低應(yīng)力區(qū)； ? 溫度高的部位電極電位＜溫度低的部位 ? 表面氧化膜不完整 ； ? 無保護(hù)膜區(qū)域電極電位＜有保護(hù)膜區(qū)域 ? 電極電位 較低 的金屬形成 陽極 ? 不斷溶解，產(chǎn)生腐蝕，陽極上多余的電子由金屬內(nèi)部流向電極電位較高的陰極 ? 電極電位 較高 的金屬形成 陰極 電化學(xué)腐蝕原理 ? 3） EpH圖 —— ? 表示金屬與水的電化學(xué)反應(yīng)和 化學(xué)反應(yīng)平衡關(guān)系圖 ? 可判斷金屬在溶液中的腐蝕傾向、 腐蝕產(chǎn)物、防腐的途徑 ? 采用陰極保護(hù)，將 EFe降至非腐蝕區(qū) ? 采用陽極保護(hù)，將 EFe升至鈍化區(qū) ? 在溶液中加陽極型緩蝕劑 ? 調(diào)節(jié)溶液 pH值為 8－ 13，進(jìn)入鈍化區(qū) 極化現(xiàn)象 ? 定義： ? 指原電池由于電流通過，使陰極和 陽極電位偏離起始電位值產(chǎn)生 過電位 的現(xiàn)象。 ? 極化的結(jié)果： ? 極化使陽極電位升高，使陰極電位下降，使兩電極的電位差減小 ? 導(dǎo)致金屬腐蝕速度降低。 ? 極化類型： 活化極化 濃差極化 電阻極化 總之， 產(chǎn)生極化作用具有 防止腐蝕作用； 是控制金屬電化學(xué)腐蝕速度的一個(gè)重要因素 。 ? 陽極活化極化 ? 是電子的傳導(dǎo)過程快于陽極表面的電化學(xué)反應(yīng)過程，從而使得電極上出現(xiàn)過剩的正電荷，從而使電位向正方向移動。 ? 濃差極化： ? 在電解過程中，電極附近某離子濃度由于電極反應(yīng)而發(fā)生變化，本體溶液中離子擴(kuò)散的速度又趕不上彌補(bǔ)這個(gè)變化，就導(dǎo)致電極附近溶液的濃度與本體溶液間有一個(gè)濃度梯度，這種濃度差別引起的電極電勢的改變稱為濃差極化 . 金屬的鈍化 ? 定義： 金屬與介質(zhì)作用后，失去化學(xué)活性， 使金屬更穩(wěn)定的現(xiàn)象 ? 鈍化劑： 使金屬發(fā)生鈍化的物質(zhì) HNO3， NO3， O2，重鉻酸鉀、 高錳酸鉀氧化劑等 ? 鈍化機(jī)理：成相膜理論、吸附理論 ? 總之，金屬的鈍化可 提高金屬的耐蝕性 去極化作用 去除極化 會促進(jìn)陽極和陰極過程進(jìn)行， ?即 去極化會 加速 腐蝕進(jìn)行 。 ? 腐蝕體系中，陽極的去極化不易發(fā)生，而常會發(fā)生 陰極的去極化作用 。 ? 電化學(xué)腐蝕的陰極過程是 溶 液中各種氧化劑（去極化劑）在腐蝕電池陰極上被還原 的 過程，也稱 陰極去極化作用 。 ? 水處理中常見的去極化劑有 O2， H2S， CO2等 ? 常見（最重要）的 陰極去極化過程 有 2個(gè)： ? 氫離子的還原和氧分子的還原。 氫去極化腐蝕 ?定義 ： 金屬在腐蝕介質(zhì)中，以 氫離子的還原反應(yīng)為陰 極 過程的腐蝕，稱 氫去極化腐蝕， 簡稱析氫腐蝕 去極化劑是 氫離子 ，腐蝕產(chǎn)物是 氫氣 。 ? 析氫腐蝕是常見的危害性較大的一類腐蝕。 ? 析氫腐蝕的條件 ： ? 非氧化性酸（鹽酸、稀硫酸、稀硝酸）溶液 ? 金屬的電極電位＜?xì)涞碾姌O電位 ? 根據(jù)能斯特方程計(jì)算氫電極電位： 析氫腐蝕的條件 ? 氫去極化過程的 4個(gè)步驟：