熱帶材料腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的重量耗損和性能變化現(xiàn)象。影響因素有很多，在海洋環(huán)境中，海水本身是一種強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，同時(shí)波、浪、潮、流又對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊，加上海洋微生物、附 著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對(duì)腐蝕過程產(chǎn)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(fù)極 (Fe)： Fe=Fe2+＋ 2e Fe2+＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ 2H+ 正極 (雜質(zhì) )： 2H+＋ 2e=H2 電池反應(yīng)： Fe＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ H2↑ （ 2） 吸氧腐蝕： 負(fù)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(zhì)溶液。 電化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕就是鐵和氧形成兩個(gè)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(yán)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其在化工中的應(yīng)用 。 而我國(guó)因腐蝕直接造成的經(jīng)濟(jì)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(yán)重的是整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)因此而敗壞 。本文就以熱帶地區(qū)的金屬材料為重點(diǎn)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(fēng)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(yán)重。大量的構(gòu)件、裝備和設(shè)施因腐蝕而失效，給國(guó)家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。本文以熱帶金屬材料為主體研究其腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì)。熱帶地區(qū)溫度和濕度對(duì)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(hù)問題是一個(gè)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(jié) 構(gòu)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(huì)有紅水流出 ； 鋁鍋裝鹽久了會(huì)穿孔等等 。 如美國(guó) 1982 年的腐蝕損失和防腐費(fèi)用計(jì)為 1260 億美元 ； 最近美國(guó)腐蝕工程師國(guó)際協(xié)會(huì)州透露：目前美 國(guó)每年的腐蝕經(jīng)濟(jì)損失己高達(dá) 3000 億美元 ， 平均每人每年腐蝕損失費(fèi)超過 1100 美元 。 而其中大氣腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占各類腐蝕總和的 50%。 熱帶材料腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì) 5 2 熱帶海洋性季風(fēng)氣候材料的腐蝕 氣候特點(diǎn) 常年受來自熱帶海洋的信風(fēng)影響，終年盛行熱帶海洋氣團(tuán)，氣候具有海洋性。材料需要韌性高，抗疲勞強(qiáng)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(jīng)濟(jì)損失每年不少于一億美元。 海水腐蝕 即金屬構(gòu)件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕。通常 ， 金屬構(gòu)件在海洋飛濺區(qū)（指風(fēng)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(diǎn)是從金屬制件（或材料）的表面或快或慢地向其內(nèi)部發(fā)展，由輕微的腐蝕發(fā)展到對(duì)金屬制件（或材料）的嚴(yán)重破壞 。而在陽(yáng)極區(qū)由于 Fe2 +的積累而產(chǎn)生陽(yáng)極極化。 一般的說，鋼鐵生銹的臨界相對(duì)濕度約為 75 %。 (4)酸堿鹽的影響：主要表現(xiàn)在影響水膜電解質(zhì)濃度和 H＋ 濃度，從而加速腐蝕。據(jù)此，防治金屬腐蝕第一大對(duì)策就是要想辦法將金屬（陽(yáng)極）和其介質(zhì)（陰極）隔離開來，使之構(gòu)不成電池。當(dāng)鍍層完整時(shí)，這兩種鍍層的作用并無區(qū)別，都是將被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)分隔開來。因此，防治金屬腐蝕的第二大對(duì)策就是增大其電極電勢(shì)。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(shì)，在鋼中加入 13 %的鉻即可使其熱帶材料腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì) 10 抗蝕性有一個(gè)顯著的提高。無機(jī)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(jìn)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(lán)是一個(gè)廣為應(yīng)用的實(shí)例。 這種方法的特點(diǎn) ： （ 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(hù)效果，保護(hù)熱帶材料腐蝕與防護(hù)設(shè)計(jì) 12 周期有 3~4 年。 噴鋅保護(hù) 噴鋅保護(hù)是通過一套專用設(shè)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(shí)，則會(huì)獲得更好的防腐效果。石油化工裝置如新建油庫(kù)、管道、大型石化生產(chǎn)裝置等等，必須做好防腐工作。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)工業(yè)應(yīng)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(guān)注
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