熱帶材料腐蝕與防護設計-預覽頁
【正文】 因發(fā)生化學或電化學反應產生的重量耗損和性能變化現象。影響因素有很多，在海洋環(huán)境中，海水本身是一種強的腐蝕介質，同時波、浪、潮、流又對金屬構件產生低頻往復應力和沖擊，加上海洋微生物、附 著生物及它們的代謝產物等都對腐蝕過程產生直接或間接的加速作用。腐蝕成分是水汽和氧。 （ 1） 析氫腐蝕： 負極 (Fe)： Fe=Fe2+＋ 2e Fe2+＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ 2H+ 正極 (雜質 )： 2H+＋ 2e=H2 電池反應： Fe＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ H2↑ （ 2） 吸氧腐蝕： 負極 (Fe)： Fe=Fe2+＋ 2e 正極： O2＋ 2H2O＋ 4e=4OH 大氣腐蝕 材料或零件在大氣環(huán)境下發(fā)生的腐蝕。因而使空氣中 CO2， SO2， NO2 等溶解在這層水膜中，形成電解質溶液。 電化學腐蝕 電化學腐蝕就是鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池。氣溫年、日較差都小，但最冷月平均氣溫比赤道稍低，年較差比赤道多雨氣候稍大，年降水量一般在 2020 毫米以上，季節(jié)分配比較均勻。因此，大氣腐蝕既 普遍又嚴重 ， 每年由此造成的損失就難以估量 ， 更何況金屬材料的使用范圍遠遠超出了其在化工中的應用 。 而我國因腐蝕直接造成的經濟損失也非常巨大 。 金屬腐蝕后其使用性能顯著降低 ， 其危害不僅是金屬本身的損失 ， 更嚴重的是整個金屬結構因此而敗壞 。本文就以熱帶地區(qū)的金屬材料為重點介紹了一些在這種氣候條件下常見的腐蝕及材料表面的防腐蝕處理，以尋求解決熱帶海洋性季風氣候地區(qū)材料腐蝕的方法。尤其以碳鋼和低合金鋼為主要研究方向。其中金屬的 大氣腐蝕最為普遍和嚴重。大量的構件、裝備和設施因腐蝕而失效，給國家?guī)砹司薮蟮慕洕鷵p失。本文以熱帶金屬材料為主體研究其腐蝕與防護設計。熱帶地區(qū)溫度和濕度對金屬腐蝕有很大影響，因此如何處理金屬材料在熱帶環(huán)境下的腐蝕防護問題是一個很重要的課題。 例如鍋爐壁和管道受鍋爐水的腐蝕 ；海邊鋼結 構建筑物的逐步破壞 ； 各種金屬制品 ， 乃至橋梁鋼架在潮濕空氣中的腐蝕 ； 幾日不用的自來水管打開后會有紅水流出 ； 鋁鍋裝鹽久了會穿孔等等 。 如美國 1982 年的腐蝕損失和防腐費用計為 1260 億美元 ； 最近美國腐蝕工程師國際協會州透露：目前美 國每年的腐蝕經濟損失己高達 3000 億美元 ， 平均每人每年腐蝕損失費超過 1100 美元 。 而其中大氣腐蝕造成的經濟損失約占各類腐蝕總和的 50%。 熱帶材料腐蝕與防護設計 5 2 熱帶海洋性季風氣候材料的腐蝕 氣候特點 常年受來自熱帶海洋的信風影響，終年盛行熱帶海洋氣團，氣候具有海洋性。材料需要韌性高，抗疲勞強度好，抗氧化等。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，也叫腐蝕電池。 主要分兩類：析氫腐蝕和吸氧腐蝕。大氣腐蝕造成的全球經濟損失每年不少于一億美元。 海水腐蝕 即金屬構件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕。通常 ， 金屬構件在海洋飛濺區(qū)（指風浪、潮汐等激起的海浪、飛沫濺散到的區(qū)域）的全面腐蝕速率最高。金屬腐蝕的特點是從金屬制件（或材料）的表面或快或慢地向其內部發(fā)展，由輕微的腐蝕發(fā)展到對金屬制件（或材料）的嚴重破壞 。而在陽極區(qū)由于 Fe2 +的積累而產生陽極極化。 一般的說，鋼鐵生銹的臨界相對濕度約為 75 %。 (4)酸堿鹽的影響：主要表現在影響水膜電解質濃度和 H＋ 濃度，從而加速腐蝕。據此，防治金屬腐蝕第一大對策就是要想辦法將金屬（陽極）和其介質（陰極）隔離開來，使之構不成電池。當鍍層完整時，這兩種鍍層的作用并無區(qū)別，都是將被保護金屬與腐蝕介質分隔開來。因此，防治金屬腐蝕的第二大對策就是增大其電極電勢。再比如，不銹鋼中都含有一定量的鉻，鉻有一種神奇的作用，把它加入鋼 中即可提高鋼的電極電勢，在鋼中加入 13 %的鉻即可使其熱帶材料腐蝕與防護設計 10 抗蝕性有一個顯著的提高。無機緩蝕劑如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、亞硝酸鹽等。圖 1 為鐵水體系的電位 pH 圖，圖中由 2a、 2b 和縱軸圍成的直角梯形區(qū)域以及由 2b、 1 和縱軸圍成的區(qū)域分別為亞鐵離子和鐵離子穩(wěn)定存在的區(qū)域 ，稱為腐蝕區(qū)。前者是使用具有氧化性的鈍化劑進行處理，使鋼鐵表面形成致密的氧化鐵膜，合金鋼中形成氧化鐵膜和含鉻的氧化性膜。 雙氧水無毒性，是一種環(huán)保藥劑，與其他的鈍 化劑相比，具有更優(yōu)異的發(fā)展前景。例如，在鐵基體中加入足量的鉻 (12%)，就 成為不銹鋼，其于氧化環(huán)境中，表面容易生成鈍化膜，有很高的耐蝕性。鋼鐵部件表面發(fā)藍是一個廣為應用的實例。 這種方法的特點 ： （ 1）性能優(yōu)良的涂料品種配合精良的施工工藝，可以獲得良好的保護效果，保護熱帶材料腐蝕與防護設計 12 周期有 3~4 年。 噴鋅保護 噴鋅保護是通過一套專用設備將鋅絲熔融噴射到鋼鐵表面上而成為鋅鍍層。若在鋅鍍層表面上再加涂料封閉孔隙時，則會獲得更好的防腐效果。石油化工裝置如新建油庫、管道、大型石化生產裝置等等，必須做好防腐工作。 隨著科學技術的進步，對工業(yè)應用材料的要求越來越高，特別是金屬材料的防腐蝕尤其受關注
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