【正文】 分類 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 4. 腐蝕損失及防腐蝕重要性 腐蝕損失： 金屬材料損失 金屬結(jié)構(gòu)的破壞 間接損失難以估計(jì) 各國腐蝕損失情況： 平均占 GNP的 2~4% 美國： 1992年 1700億美元； 2022年 2760億美元 中國： 2022年約 5000億元人民幣 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 腐蝕較突出行業(yè)： 化學(xué)工業(yè) 交通部門 船舶 各類車輛 建筑部門 能源部門 機(jī)械工業(yè) 火電廠熱力設(shè)備腐蝕情況： 鍋爐腐蝕 汽輪機(jī)腐蝕 凝汽器銅管腐蝕等 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 5. 金屬腐蝕速度表示方法 ? 重量指標(biāo) 01mmvAt? ??20mmvAt? ??v ：失重指標(biāo) g/(m2?h) v +：增重指標(biāo) g/(m2?h) m0 ：金屬試件初始重量 g m1 ：清除腐蝕產(chǎn)物后金屬試件重量 g m2 ：帶有腐蝕產(chǎn)物金屬試件重量 g A：金屬試件表面積 m2 t：腐蝕進(jìn)行的時(shí)間 h 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) ? 厚度指標(biāo) 8 .7 6Lvv???vL：厚度指標(biāo) mm/a v ：失重指標(biāo) g/(m2?h) ? ：金屬密度 g/cm3 ? 電流指標(biāo) 42 6 .8 1 0 nviM??? ? ?i：腐蝕電流密度 A/cm2 n：反應(yīng)物質(zhì)得失電子數(shù) M：反應(yīng)物質(zhì)摩爾質(zhì)量 g/mol 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 6. 電化學(xué)腐蝕傾向的判斷 （ 1） 腐蝕反應(yīng)自由能變化與腐蝕傾向 根據(jù)熱力學(xué)第二點(diǎn)定律對(duì)過程進(jìn)行的方向判斷 mA nB pC qD? ? ?對(duì)任意反應(yīng) 反應(yīng)平衡條件： 對(duì)自發(fā)反應(yīng)： 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行： ,( ) 0TPG??,( ) 0TPG??,( ) 0TPG??一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 對(duì)腐蝕反應(yīng)： 腐蝕反應(yīng)可能發(fā)生 ?G負(fù)值越大，金屬越不穩(wěn)定 ,( ) 0TPG??,( ) 0TPG??腐蝕反應(yīng)不可能發(fā)生 ?G正值越大，金屬越穩(wěn)定 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) （ 2）電極電位與腐蝕傾向 G nF E? ? ?oo 12()ooeeG n F E n F ??? ? ? ? ? ?12ooee???時(shí)，電極 2在電池反應(yīng)中為陽極 發(fā)生氧化反應(yīng)，被腐蝕 判斷：當(dāng) Mo??? 時(shí) 金屬 M可以被體系中的氧化劑 O腐蝕 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 2 2F e F e e???陽極反應(yīng) 222H e H? ??陰極反應(yīng) 2 22F e H F e H??? ? ?總反應(yīng) 7. 腐蝕原電池 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 金屬發(fā)生腐蝕必要條件： 溶液中存在可以將金屬氧化成離子或化合物的物質(zhì) O，它與金屬構(gòu)成熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系。 (2) 電子轉(zhuǎn)移 (放電 )：反應(yīng)物在電極界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) ， 放出電子 (氧化 )或得到電子 (還原 )， 轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物 。 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) ? 速度控制步驟 在穩(wěn)態(tài)條件下，各步驟的速度應(yīng)相等，其中阻力最大的步驟決定了整個(gè)電極反應(yīng)的速度，稱為速度控制步驟，簡(jiǎn)記為 RDS。 電位偏離平衡電位愈遠(yuǎn) ， 推動(dòng)力愈大 ，因而電極反應(yīng)速度愈大 。 ? 電阻極化：歐姆電位降 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) （ 4）理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線 理想極化曲線： 在理想電極上得到的 極化曲線 ?eMA: 理想陽極 極化曲線 ?eCC: 理想陰極 極化曲線 理想 極化曲線特點(diǎn) 一、腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 實(shí)測(cè)極化曲線 用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定得到的 極化曲線 起點(diǎn)： ?corr ? corr A: 實(shí)測(cè)陽極 極化曲線 ? corr C: 實(shí)測(cè)陰極 極化曲線 為什么用實(shí)驗(yàn)方法只能測(cè)定得到實(shí)測(cè)極化曲線？ （ 1）提高材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性 （ 2）增大陰極控制 途徑：合金化 減少合金中陰極區(qū)的面積 如：去陰極性雜質(zhì) C、 S等 加入能增大陰極反應(yīng)過電位的元素 例如： Zn中加入 Hg，可使析氫過電位增大 （ 3）增大陽極控制 提高合金的鈍化能力 鋼鐵 ?不銹鋼 二、金屬防腐蝕基本原理 （ 1）去除環(huán)境中的侵蝕性物質(zhì) O H+、 Cl、 S2等 （ 2）加入緩蝕劑 （ 3）改變其它條件 溫度、流速、應(yīng)力 O2和流速在腐蝕和防護(hù)中的雙重作用 二、金屬防腐蝕基本原理 （ 1）陰極保護(hù) （ 2）陽極保護(hù) （ 1）非金屬涂層（涂料） 重防腐涂料 （ 2）襯里 玻璃鋼襯里、橡膠襯里、磚板襯里 （ 3）暫時(shí)性防護(hù) 暫時(shí)性防銹三大材料： 防銹油脂、氣相防銹材料、可剝性塑料 二、金屬防腐蝕基本原理 通過合理的設(shè)計(jì)防腐 防腐蝕設(shè)計(jì)基本內(nèi)容： （ 1）材料的選擇及其加工制造工藝的規(guī)定 （ 2）防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì) （ 3）防腐蝕方法的選擇與設(shè)計(jì) （ 4）設(shè)備預(yù)期壽命概率和可靠性分析 例如： 防縫隙腐蝕設(shè)計(jì) 防電偶腐蝕設(shè)計(jì) 選材、絕緣 改變連接方式 二、金屬防腐蝕基本原理 依據(jù)： a) 設(shè)備工藝條件及其生產(chǎn)中可能發(fā)生的變化 b）材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其使用中可能發(fā)生的變化 （ 1）首先考慮介質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力 介質(zhì)的性質(zhì)：氧化還原性、濃度、雜質(zhì)、導(dǎo)電性、 pH、產(chǎn)物等 例如 ： HNO3 — 氧化性酸 可采用在氧化性酸中鈍化的材料 不銹鋼，鋁、鈦及其合金 HCl — 還原性酸 可采用非金屬耐蝕材料 三、常用的防腐蝕方法 （ 2）考慮設(shè)備用途、工藝過程及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 例如 ：泵用材料 — 良好鑄造性能和抗磨損性能 高溫爐 — 良好的耐熱性能 （ 3）考慮環(huán)境對(duì)材料的腐蝕以及產(chǎn)品特殊要求 例如 ：醫(yī)藥、食品工業(yè) — 不選用有毒材料 可選用 ：不銹鋼、鈦、搪瓷及其它非金屬材料 （ 4）考慮材料的性能 材料的強(qiáng)度、塑性、加工工藝性能等 例如 ： 高硅鑄鐵 — 耐蝕性能好，但又硬又脆，切削加工困難，限制了它的使用 （ 5）考慮材料的價(jià)格和來源 三、常用的防腐蝕方法 除去介質(zhì)中的有害成分 調(diào)節(jié) pH 降低氣體介質(zhì)中的水分 （ 1）除去介質(zhì)中的有害成分 例如 ：鍋爐給水中的除氧 a）熱力除氧 將水加熱到沸點(diǎn)，使水中的各種氣體解析出來 b）化學(xué)除氧（輔助除氧） 化學(xué)藥劑： N2H Na2SO3等 N2H4作用： 三、常用的防腐蝕方法 （ 2）調(diào)節(jié)介質(zhì)的 pH值 Corrosion of steel as a function of water pH PotentialpH diagram of iron 三、常用的防腐蝕方法 Corrosion of copper as a function of water pH PotentialpH diagram of copper pH=~， Fe、 Cu的 VL均很小 可通過控制水的 pH值來減緩熱力設(shè)備的腐蝕 a）加氨處理（ NH3） NH3 + H2O ? NH4OH 需嚴(yán)格控制 NH3的加入量 1~2mg/L b）加胺處理（有機(jī)胺） 以有機(jī)胺代替氨水 常用的有機(jī)胺： 嗎啉 C4H9NO 環(huán)己胺 C6H13N 缺點(diǎn)：藥品價(jià)格昂貴 （ 3）降低氣體介質(zhì)中的水分 — 除濕 氣體介質(zhì)中：濕度 ?? VL? 除濕方法：干燥劑吸收 冷凝法除水分 空調(diào) 提高氣體溫度，使相對(duì)濕度降低 三、常用的防腐蝕方法 著重介紹： 3~6 三、常用的防腐蝕方法 四、 耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用 耐蝕材料 ： 金屬材料 高分子材料 無機(jī)非金屬材料 其中金屬材料仍是結(jié)構(gòu)材料的主體 四、 耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用 1. 高性能耐蝕金屬材料 金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體，其中鋼鐵占據(jù)主要地位 第一擋耐蝕合金 是最常見的材料，如 30 3l6型等通用不銹鋼 耐溫、耐壓、耐氯離子性能較差 第二檔耐蝕合金 — 20號(hào)合金 為高級(jí)不銹鋼，一般鉻含量為 20％ ~24％ ，鎳含量為 30％ ~35% ，有一定含量的鉬和銅。 第三擋耐蝕臺(tái)金 — 鎳基臺(tái)金