材料設(shè)備腐蝕與防護(hù)第1頁/共109頁一、腐蝕的危害及影響因素1.腐蝕現(xiàn)象及危害設(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(huì)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。2.影響因素第2頁/共109頁鍍鋅鋼管的腐蝕第3頁/共109頁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第4頁/共109頁二、金屬腐蝕原理（一）金屬的化學(xué)腐蝕1、金屬氧化2、鋼鐵的氣體腐蝕（二）金屬的電化學(xué)腐蝕1、電化學(xué)腐蝕原理2、極化現(xiàn)象3、去極化作用4、金屬的鈍化第5頁/共109頁

1、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（0.022MPa）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2.1）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。高溫氧化的危害第6頁/共109頁2、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第7頁/共109頁脫碳脫碳現(xiàn)象：鋼中的滲碳體Fe3C與O2、H2、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(huì)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。第8頁/共109頁氫蝕氫蝕：溫度＞200～300℃，壓力＞30.4MPa時(shí)，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)定的碳化物第9頁/共109頁高溫氧化在200-300℃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。第10頁/共109頁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。第11頁/共109頁（二）金屬的電化學(xué)腐蝕1、電化學(xué)腐蝕原理2、極化現(xiàn)象極化作用可以使金屬腐蝕速度減緩3、去極化作用氫去極化腐蝕氧去極化腐蝕去極化作用會(huì)加速金屬的腐蝕4、金屬的鈍化金屬的鈍化可提高金屬的耐蝕性第12頁/共109頁1、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(dòng)、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。第13頁/共109頁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第14頁/共109頁1、電化學(xué)腐蝕原理3）E-pH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)第15頁/共109頁2、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。第16頁/共109頁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(dòng)。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.第17頁/共109頁4、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第18頁/共109頁去極化作用去除極化會(huì)促進(jìn)陽極和陰極過程進(jìn)行，即去極化會(huì)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(huì)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。第19頁/共109頁氫去極化腐蝕定義：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：第20頁/共109頁析氫腐蝕的條件氫去極化過程的4個(gè)步驟：當(dāng)以上步驟中有一個(gè)步驟進(jìn)行得較慢，整個(gè)氫去極化過程將受阻，不能發(fā)生析氫過程。所以，氫的實(shí)際析出電位EH要比平衡電位EeH更負(fù)第21頁/共109頁例題利用能斯特方程和金屬材料的電極電位判斷金屬Zn、Cu材料在某溶液pH=5條件下，是否會(huì)發(fā)生氫去極化腐蝕解：1.由金屬電極電位表得知：EZn=-0.763VECu=0.337V2.用能斯特方程計(jì)算pH=5時(shí)氫的平衡電位3.比較電極電位，判斷腐蝕的可能性：第22頁/共109頁析氫腐蝕的影響因素：金屬材料的性狀材料與表面狀態(tài)不同，氫過電位值不同。氫過電位值低，加速腐蝕。溶液的pH值pH值低，H離子濃度高，EH升高，加速金屬腐蝕陰極區(qū)的面積陰極區(qū)面積增大，氫過電位小，陰極極化率降低，析氫加速，腐蝕速度加快；溫度溫度升高，氫過電位減小，陰陽兩極電極反應(yīng)加快，腐蝕速度加快。第23頁/共109頁氧去極化腐蝕定義：在中性和堿性溶液中，金屬腐蝕過程的陰極反應(yīng)是溶液中的氧分子被還原反應(yīng)，又稱吸氧腐蝕吸氧腐蝕的條件：金屬電極電位＜氧的電極電位與析氫腐蝕相比，氧去極化腐蝕比氫去極化腐蝕更為普遍。影響氧去極化腐蝕的因素：陽極材料的電極電位溶解氧的濃度溶液的流速溶液中鹽的濃度溫度第24頁/共109頁三、金屬的腐蝕破壞形態(tài)1、全面腐蝕2、局部腐蝕3、應(yīng)力作用下的腐蝕類型4、微生物腐蝕第25頁/共109頁1、全面腐蝕特征：腐蝕分布在整個(gè)金屬材料的表面腐蝕機(jī)理：屬電化學(xué)腐蝕過程。腐蝕電池的陰極和陽積微小，各點(diǎn)電勢隨時(shí)變化，陰極與陽極變動(dòng)，使整個(gè)金屬表面都受腐蝕。預(yù)防措施：設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留足夠的腐蝕裕量采用保護(hù)性覆蓋層使用緩蝕劑電化學(xué)保護(hù)第26頁/共109頁2、局部腐蝕指腐蝕集中在金屬表面的某些部位。（1）局部腐蝕特征（2）局部腐蝕類型第27頁/共109頁（1）局部腐蝕特征：存在可辨的腐蝕電池陰極區(qū)和陽極區(qū)陽極區(qū)面積?。鸭y、裂縫），陰極區(qū)面積大電化學(xué)反應(yīng)具有自催化性，局部腐蝕持續(xù)加速進(jìn)行。第28頁/共109頁（2）局部腐蝕類型1）電偶腐蝕：2）小孔腐蝕：易鈍化的金屬在含Cl-介質(zhì)中會(huì)發(fā)生孔蝕現(xiàn)象3）縫隙腐蝕：介質(zhì)在材料內(nèi)的縫隙中滯留，引起縫隙內(nèi)金屬加速腐蝕的現(xiàn)象。4）晶間腐蝕：5）選擇性腐蝕：第29頁/共109頁1）電偶腐蝕：定義：兩種電極電位不同金屬在同一介質(zhì)中，，電極電位低的金屬腐蝕加快的現(xiàn)象，又稱雙金屬腐蝕或接觸腐蝕。易產(chǎn)生電偶的材料組合有黃銅－純銅、銅－鋁、碳鋼－不銹鋼電偶腐蝕事例預(yù)防電偶腐蝕方法：

正確選材，避免異種金屬接觸（參考電偶序）（電位差＜50mv）；消除面積效應(yīng)；避免大陰極，小陽極；添加緩蝕劑和絕緣性保護(hù)層，絕緣材料墊圈利用電偶腐蝕原理減緩某些材料的腐蝕第30頁/共109頁分析電偶腐蝕影響的重要手段1.采用電偶序判斷——將各種金屬和合金在某種環(huán)境中的腐蝕電位測量出來，并按大小排列，就得到所謂“電偶序”。蒙乃爾合金的電位比碳鋼的電位正得多(相差0．57V)，將它們組合在一起，碳鋼作為腐蝕電池的陽極就可能發(fā)生加速腐蝕破2.電偶腐蝕效應(yīng)——在電偶對中陽極金屬的腐蝕速度與它孤立存在時(shí)的腐蝕速度(有時(shí)稱為自腐蝕速度)的比值叫做電偶腐蝕效應(yīng)。電偶腐蝕效應(yīng)愈大，陽極金屬遭受的電偶腐蝕愈嚴(yán)重。第31頁/共109頁電偶腐蝕事例1一個(gè)海洋生物學(xué)家小組進(jìn)行貽貝試驗(yàn)，將12個(gè)裝貽貝的籠子用鋼絲繩懸掛在燈船下面?；\子放人海洋中選定的位置，經(jīng)過了幾個(gè)星期，科學(xué)家們回來時(shí)發(fā)現(xiàn)只有繩子懸在那里，籠子已掉到海底。固定籠子的方法存在問題：將鋼絲繩穿過一個(gè)孔洞，再將末端折轉(zhuǎn)過來，做成一個(gè)圈，再用鋁絲綁扎起來。結(jié)果鋁發(fā)生電偶腐蝕，當(dāng)鋁絲溶斷，穿過孔洞的鋼絲繩圈脫開，籠子就丟失了。第32頁/共109頁電偶腐蝕事例2用蒙乃爾合金(Monel，Ni70Cu30)制造船殼，連接船殼的鉚釘則是用碳鋼制造的。很短時(shí)間內(nèi)由于鋼鉚釘嚴(yán)重腐蝕，游艇就不能航行了。產(chǎn)生電偶腐蝕腐蝕原因：蒙乃爾合金中銅為陰極，面積大，碳鋼制造的鉚釘是陽極，面積小，易發(fā)生腐蝕第33頁/共109頁電偶腐蝕事例360年代初，美國破冰船殼上的焊縫很快腐蝕，比船殼鋼板腐蝕更嚴(yán)重。腐蝕原因——電偶腐蝕焊接金屬對船殼是陽極。船殼的涂層系統(tǒng)被冰擦傷，陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極也被冰刮落，失去了保護(hù)作用。所以，產(chǎn)生大陰極（船殼鋼板），小陽極（金屬焊縫）布局，加速電偶腐蝕。所以在選擇焊接金屬時(shí)一個(gè)基本準(zhǔn)則是：焊縫相對于母材應(yīng)是陰極性的。第34頁/共109頁石墨-金屬材料的電偶腐蝕

導(dǎo)電的非金屬材料制品(如石墨)與金屬接觸也會(huì)導(dǎo)致金屬發(fā)生電偶腐蝕腐蝕原理：石墨的電位比許多金屬的電位都高（常做陰極）不銹鋼、銅合金、鎳合金的閥桿、泵軸、法蘭與含石墨的填料、墊片、潤滑油接觸，石墨與金屬材料在酸堿鹽等電解質(zhì)溶液中就可能產(chǎn)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。第35頁/共109頁利用電偶腐蝕達(dá)到腐蝕控制的目的

對某些設(shè)備來說，可以利用電偶腐蝕達(dá)到腐蝕控制的目的。例1——輸送海水的不銹鋼泵葉輪，在停運(yùn)期間易發(fā)生縫隙腐蝕，用鎳鑄鐵泵殼可以保護(hù)不銹鋼葉輪；例2——水加熱器用青銅作管束，碳鋼制作花板對銅管束起保護(hù)作用。減緩腐蝕分析——在這種組合中，鑄鐵泵殼和碳鋼花板在電偶對中為陽極，其腐蝕加速；而不銹鋼葉輪和青銅管束作為陰極，腐蝕受到抑制，即受到陰極保護(hù)作用。這實(shí)質(zhì)上是犧牲陽極保護(hù)的應(yīng)用。因?yàn)楸脷ず突ò蹇梢宰龅幂^厚，仍可滿足使用壽命的要求。第36頁/共109頁2）小孔腐蝕（孔蝕、點(diǎn)蝕）：特點(diǎn)：腐蝕孔小而深孔蝕過程孔蝕核-孔蝕源-孔蝕深挖腐蝕機(jī)理：閉塞電池小孔腐蝕示意圖影響因素與控制：合金成分與組成：高鉻鋼耐孔蝕介質(zhì)組成：Cl-促進(jìn)腐蝕；提高pH可減緩孔蝕加緩蝕劑采用陰極保護(hù)第37頁/共109頁3）縫隙腐蝕：縫隙腐蝕示意圖縫隙腐蝕與小孔腐蝕的區(qū)別腐蝕的初始階段不同小孔腐蝕：自掘孔縫隙腐蝕：原有縫腐蝕形成的場所不同小孔腐蝕：個(gè)別材料縫隙腐蝕：所有材料腐蝕的形態(tài)不同小孔腐蝕：孔深窄縫隙腐蝕：蝕坑淺、大第38頁/共109頁4）晶間腐蝕：晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在，材料微觀組織電化學(xué)性質(zhì)不均勻引起的局部腐蝕現(xiàn)象危害：破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。

導(dǎo)致材料喪失強(qiáng)度。腐蝕實(shí)例：晶間腐蝕的不銹鋼，表面看起來還很光亮，但經(jīng)不起輕輕敲擊便破碎成細(xì)粒。

黃銅、不銹鋼、鎳基合金、鋁合金、鎂合金等屬晶間腐蝕敏感性高的材料。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕：在受熱情況下使用或焊接過程都會(huì)造成晶間腐蝕的問題。

第39頁/共109頁5）選擇性腐蝕：多元合金在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成腐蝕電池，電位較低的為陽極，先被溶解的現(xiàn)象。由于腐蝕后剩下已優(yōu)先除去某種合金組分的組織結(jié)構(gòu)，所以也常稱為去合金化。去合金化后材料總的尺寸變化不大，但金屬已失去了強(qiáng)度，因而易于發(fā)生危險(xiǎn)事故。選擇性腐蝕實(shí)例：黃銅脫鋅灰鑄鐵石墨化腐蝕現(xiàn)象鑄鐵因腐蝕而發(fā)生鐵素體的溶解，以及碳化物和石墨在表面上富集是這類腐蝕現(xiàn)象。第40頁/共109頁黃銅脫鋅其表現(xiàn)形式兩種：均勻的層狀脫鋅合金表面層變?yōu)榱W(xué)性能脆弱的銅層，強(qiáng)度下降；不均勻的帶狀或栓狀脫鋅脫鋅的腐蝕產(chǎn)物為喪失強(qiáng)度的疏松多孔的銅殘?jiān)?，容易早期穿孔，危害性更大。簡單黃銅(銅和鋅的二元合金)多見層狀脫鋅；腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)如弱酸、弱堿或海水易發(fā)生層狀脫鋅耐腐蝕性的復(fù)雜黃銅(銅和鋅再加其他組分的多元合金)則多見栓狀脫鋅。腐蝕性弱的介質(zhì)，如河水容易發(fā)生栓狀脫鋅。在黃銅中加砷(加砷量0.02％～0.06％)可防止黃銅脫鋅。第41頁/共109頁3、應(yīng)力作用下的腐蝕類型1）應(yīng)力腐蝕開裂2）腐蝕疲勞：3）磨損腐蝕4）摩振腐蝕第42頁/共109頁1）應(yīng)力腐蝕開裂定義：材料在靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的脆性開裂破壞的現(xiàn)象，簡稱應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕的3個(gè)必要條件：敏感的合金、特定的介質(zhì)、一定的靜應(yīng)力（拉應(yīng)力）應(yīng)力腐蝕體系：指產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的材料與敏感介質(zhì)的組合關(guān)系（P60表2－3）黃銅-氨：氨介質(zhì)中應(yīng)避免使用銅合金應(yīng)力腐蝕機(jī)理：陽極溶解機(jī)理、氫脆機(jī)理第43頁/共109頁防止應(yīng)力腐蝕措施：選材時(shí)應(yīng)考慮介質(zhì)情況，避免構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系低碳鋼/低合金結(jié)構(gòu)鋼-NaOH：強(qiáng)堿介質(zhì)中不能使用低碳鋼改善環(huán)境體系，加緩蝕劑電化學(xué)保護(hù)，外加電流極化保護(hù)注意：對氫脆敏感材料不能采取陰極保護(hù)！第44頁/共109頁2）腐蝕疲勞腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力協(xié)同作用所引起的材料破壞現(xiàn)象。危害：在腐蝕疲勞部位出現(xiàn)腐蝕紋，逐漸發(fā)展為穿晶開裂。第45頁/共109頁3）磨損腐蝕湍流腐蝕——侵蝕空泡腐蝕——?dú)馕g由于高壓水泵葉輪工作時(shí)，在前緣低壓形成氣泡，進(jìn)入后緣高壓區(qū)氣泡破滅，瞬間產(chǎn)生140MPa以上的壓力，破壞金屬表面的保護(hù)膜，使金屬產(chǎn)生腐蝕。防止氣蝕措施：合理選材：青銅，鈦合金，不銹鋼加涂保護(hù)層第46頁/共109頁4、微生物腐蝕由于介質(zhì)中存在微生物使金屬腐蝕速度加快的現(xiàn)象腐蝕的原因：代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用改變環(huán)境條件：影響電極極化過程破壞保護(hù)層或緩蝕劑的穩(wěn)定性第47頁/共109頁四、非金屬材料的腐蝕非金屬無機(jī)材料的腐蝕原理：硅酸鹽中的SiO2在堿、氫氟酸、高溫磷酸作用，形成可溶性的物質(zhì)，產(chǎn)生腐蝕作用。有機(jī)非金屬材料的腐蝕第48頁/共109頁有機(jī)材料的腐蝕原理物理腐蝕：高分子材料在介質(zhì)中溶解的現(xiàn)象化學(xué)腐蝕：高分子中極性基團(tuán)與特定的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變材料的性能，造成老化或裂解的現(xiàn)象。微生物腐蝕：不含増塑劑的塑料具有較好的抗微生物腐蝕的能力。應(yīng)力腐蝕：高分子材料在受力狀態(tài)下，發(fā)生的物理或化學(xué)腐蝕，材料產(chǎn)生裂紋直至斷裂的現(xiàn)象。第49頁/共109頁有機(jī)非金屬材料的腐蝕物理腐蝕——高分子材料在介質(zhì)中溶解溶解過程：溶脹階段、溶解階段防止物理性腐蝕應(yīng)合理選擇材料選擇材料原則極性原則：非極性高分子材料不易溶于極性溶劑，

極性高分子材料不易溶于非極性溶劑溶解度參數(shù)原則：描述溶劑分子或高分子鏈間作用力大小的參數(shù)第50頁/共109頁有機(jī)非金屬材料的腐蝕化學(xué)腐蝕：高分子中極性基團(tuán)與特定的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變材料的性能，造成老化或裂解的現(xiàn)象。水解反應(yīng)——高分子中的醚鍵、酯鍵、酰胺鍵等極性鍵與水發(fā)生作用，使之降解。高分子材料在酸堿作用下易發(fā)生水解反應(yīng)氧化反應(yīng)——聚烴類高分子材料中存在雙鍵、支鏈等受光輻射與氧分子發(fā)生氧化降解取代反應(yīng)——高分子中某些基團(tuán)在光作用下與氯發(fā)生取代反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)——使材料硬化變脆第51頁/共109頁§2－2材料設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)一、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容二、防腐措施1、設(shè)備的電化學(xué)保護(hù)2、設(shè)備環(huán)境介質(zhì)的控制3、其它防腐措施三、給排水設(shè)備常用防腐措施第52頁/共109頁三、給排水設(shè)備常用防腐措施1.管道外防腐2.管道內(nèi)防腐——水泥砂漿襯里3.管道電化學(xué)保護(hù)4.水下設(shè)備防腐5.金屬器壁腐蝕的處理方法第53頁/共109頁1.管道外防腐石油瀝青防腐環(huán)氧煤瀝青防腐聚乙烯防腐聚乙烯膠帶防腐聚乙烯、聚氨酯泡沫塑料防腐第54頁/共109頁石油瀝青防腐優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低，施工工藝成熟；應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：吸水率大，易受細(xì)菌侵蝕，使用壽命短。適用場合：室內(nèi)外管道、埋地長輸碳素鋼及低合金鋼的管道防腐工程。第55頁/共109頁環(huán)氧煤瀝青防腐優(yōu)點(diǎn)：耐水性防腐性較好，吸水率小，不易受細(xì)菌侵蝕，使用壽命較長。適用場合：適用于輸送介質(zhì)溫度低于110℃的埋地輸水、氣、油的鋼質(zhì)管道的外壁防腐工程。第56頁/共109頁聚乙烯防腐對埋地鋼管采用擠出法包覆聚乙烯防腐層技術(shù)，簡稱包覆管。適用場合：輸送介質(zhì)的溫度范圍高密度聚乙烯包覆管小于80℃；低密度聚乙烯包覆管小于60℃。第57頁/共109頁聚乙烯膠帶防腐適用場合：鋼質(zhì)管道的外壁防腐工程；其他防腐層的補(bǔ)口、補(bǔ)傷作業(yè)。第58頁/共109頁聚乙烯、聚氨酯泡沫塑料防腐適用場合：埋地鋼管輸送介質(zhì)溫度小于100℃時(shí)，防腐保溫層采用聚乙烯和聚氨酯泡沫復(fù)合結(jié)構(gòu)聚乙烯塑料保護(hù)層，具有防腐作用；硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層，具有保溫作用。第59頁/共109頁2.水泥砂漿襯里適用場合：生活飲用水和常溫工業(yè)用水的輸水鑄鐵管、儲(chǔ)水罐的內(nèi)壁防腐。水泥砂漿襯里工藝風(fēng)送法、離心法、噴涂法水泥砂漿襯里原料：水泥：425號(hào)以上的礦渣硅酸鹽水泥。砂子：含泥量小于2%，粒徑小于1.5～2mm水：清水第60頁/共109頁3.管道電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)外加電流法犧牲陽極法第61頁/共109頁4.水下設(shè)備防腐常用表面處理方法：處理方法應(yīng)用場合鍍鋅鋼管、緊固件、彈簧氧化緊固件、彈簧氮化齒輪、軸滲鉻軸、緊固件塑料噴涂無摩擦的零件金屬噴涂軸第62頁/共109頁給排水工程中水下設(shè)備防腐措施1）鋼絲繩和拉鏈的防腐措施2）水下軸承的防腐措施3）攪拌設(shè)備的防腐措施4）曝氣轉(zhuǎn)刷的防腐措施第63頁/共109頁1）鋼絲繩和拉鏈的防腐措施加強(qiáng)日常防腐保養(yǎng)及時(shí)清除表面污泥，定期涂油；定期檢查鋼絲繩的內(nèi)部腐蝕情況：用磁力探傷等方法測定鋼絲內(nèi)部腐蝕情況。第64頁/共109頁2）水下軸承的防腐措施水下軸承的種類滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承工程軸承防腐措施采用合理的密封措施第65頁/共109頁3）攪拌設(shè)備的防腐措施采用防腐材料：腐蝕性大的環(huán)境，采用環(huán)氧玻璃鋼，化工搪瓷，橡膠防腐；采用涂裝方式防腐時(shí)應(yīng)滿足：涂裝前，應(yīng)嚴(yán)格除銹；用于給水工程的涂料采用“食品工業(yè)采用防霉無毒環(huán)氧涂料”用于排水工程時(shí)，涂刷環(huán)氧底漆及環(huán)氧面漆。水下攪拌設(shè)備漆膜厚度200-250μm水上攪拌設(shè)備漆膜厚度150-200μm第66頁/共109頁4）曝氣轉(zhuǎn)刷的防腐措施空心軸涂環(huán)氧瀝青或包裹一層氯丁橡膠刷片采用不銹鋼或塑料第67頁/共109頁5.金屬器壁腐蝕的處理方法1）輕微腐蝕2）單個(gè)腐蝕蝕坑3）局部腐蝕缺陷4）全面均勻腐蝕5）晶間腐蝕第68頁/共109頁1）輕微腐蝕以下輕微腐蝕現(xiàn)象可暫不處理面積大的麻點(diǎn)腐蝕，但無裂紋；分散腐蝕坑點(diǎn)，深度小于計(jì)算壁厚的一半；分散的點(diǎn)蝕區(qū)域內(nèi)，無嚴(yán)重的鏈狀點(diǎn)蝕。第69頁/共109頁2）腐蝕蝕坑單個(gè)蝕坑（φ40mm）腐蝕缺陷，處理方法淺坑可不予處理；打磨處理，打磨后的強(qiáng)度應(yīng)滿足要求；打磨后的強(qiáng)度若不滿足要求，應(yīng)用堆焊處理。幾個(gè)較大蝕坑采用打磨或堆焊處理第70頁/共109頁3）局部腐蝕缺陷腐蝕面積大，腐蝕深度不影響材料的強(qiáng)度要求時(shí)，可采用金屬噴涂處理。第71頁/共109頁4）全面均勻腐蝕全面均勻腐蝕危險(xiǎn)性較小，一般只做防腐措施，不做其他處理。第72頁/共109頁5）晶間腐蝕晶間腐蝕造成危險(xiǎn)最大。主要采用預(yù)防措施；一旦發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕，設(shè)備應(yīng)整體更換。第73頁/共109頁腐蝕裕量腐蝕裕量是指由于鋼板在使用壽命中可能受到腐蝕，因此在設(shè)計(jì)制造中預(yù)先增加一些厚度，以保證在使用壽命內(nèi)安全使用。

金屬的腐蝕速度，單位（g/m2·h）第74頁/共109頁一、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)內(nèi)容1腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件形狀盡量簡單合理防止電偶腐蝕防止縫隙腐蝕防止湍流腐蝕——避免應(yīng)力過分集中設(shè)備和構(gòu)筑物位置合理2防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)3采用防蝕措施設(shè)計(jì)第75頁/共109頁構(gòu)件形狀盡量簡單合理避免殘留液沉積腐蝕設(shè)備底部與出口管的布置圖第76頁/共109頁防止電偶腐蝕——應(yīng)采用大陽極，小陰極的連接方式第77頁/共109頁防止縫隙腐蝕——部件連接盡量少接縫第78頁/共109頁防止湍流腐蝕設(shè)計(jì)時(shí)避免湍流和渦流。水流急劇變化處設(shè)導(dǎo)流板

管線設(shè)計(jì)避免直角彎曲，轉(zhuǎn)彎半徑至少是管徑的3倍。第79頁/共109頁防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)考慮腐蝕裕量局部腐蝕強(qiáng)度材料的腐蝕強(qiáng)度特性變化第80頁/共109頁1、設(shè)備的電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)定義：使金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化，減小或防止金屬腐蝕的方法。方法一：外加電流的陰極保護(hù)方法二：犧牲陽極的陰極保護(hù)陰極保護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)：陽極保護(hù)第81頁/共109頁方法一：外加電流的陰極保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源負(fù)極相連接，進(jìn)行陰極極化的方法。圖2－12優(yōu)點(diǎn)：極化電流與電壓可調(diào)，用于要求大保護(hù)電流的條件使用缺點(diǎn)：1、需配置直流電源設(shè)備2、需要一定操作和維護(hù)費(fèi)用3、對附近的其他金屬設(shè)備可能產(chǎn)生干擾第82頁/共109頁方法二：犧牲陽極的陰極保護(hù)在金屬設(shè)備上安裝一個(gè)比設(shè)備金屬材料電位更低的金屬充當(dāng)陽極，金屬設(shè)備為陰極。圖2－13優(yōu)點(diǎn)：無外加電流、對其他設(shè)備無干擾、管理方便安全。缺點(diǎn)：不能調(diào)節(jié)電流和電壓大小，外加的陽極金屬消耗大，應(yīng)定期更換適合用于需要保護(hù)電流小的場合使用第83頁/共109頁陰極保護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)：介質(zhì)必須是能導(dǎo)電的電解質(zhì)溶液鈍化的金屬不宜采用陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)氫脆敏感性材料的設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)第84頁/共109頁陽極保護(hù)定義：將金屬設(shè)備與外加直流電的正極連接，進(jìn)行陽極極化，提高金屬設(shè)備的電極電位，使金屬由活化態(tài)轉(zhuǎn)入鈍化態(tài)陽極極化示意圖圖2－14適用條件——用于當(dāng)提高電位時(shí)，金屬設(shè)備在所處的介質(zhì)中有鈍化行為的金屬－介質(zhì)體系。利用E-pH圖判斷金屬是否可以進(jìn)行陽極極化處理第85頁/共109頁E-pH圖第86頁/共109頁陽極保護(hù)注意事項(xiàng)：介質(zhì)溶液：活性陰離子（Cl-）含量高的介質(zhì)中，不宜采用陽極保護(hù)，否則易造成孔蝕。設(shè)備結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備極化時(shí)易產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)，當(dāng)陽極、陰極布置不合理，鈍化不均勻，某些部位發(fā)生活化態(tài)，使腐蝕加重。第87頁/共109頁陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較（自學(xué)）相同點(diǎn)：同屬于電化學(xué)保護(hù)，被保護(hù)金屬處于電解質(zhì)溶液中不同點(diǎn)：適用的金屬材料種類；影響極化保護(hù)效果的因素極化時(shí)電位偏移對極化的影響在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中的極化效果極化時(shí)的析氫反應(yīng)對材料的影響經(jīng)濟(jì)費(fèi)用和工程管理第88頁/共109頁2、設(shè)備環(huán)境介質(zhì)的控制改變介質(zhì)腐蝕途徑方法一：控制介質(zhì)中有害成分去除介質(zhì)中氧氣方法——加熱法、化學(xué)法控制介質(zhì)中pH降低氣體中濕度方法二：使用緩蝕劑添加少量化學(xué)物質(zhì)降低介質(zhì)的腐蝕性第89頁/共109頁緩蝕劑防腐法——緩蝕劑——能阻止或減緩金屬在腐蝕性介質(zhì)中腐蝕速度的化學(xué)物質(zhì)分類——按化學(xué)組成——無機(jī)緩蝕劑（硝酸鹽、等）有機(jī)緩蝕劑（醛類、胺類等）聚合物類緩蝕劑根據(jù)緩蝕劑對電化學(xué)腐蝕的控制部位分類

——

陽極緩蝕劑（硅酸鈉、鉻酸鹽）

陰極緩蝕劑（鋅鹽、聚磷酸鹽）

混合型緩蝕劑（生物堿、瓊脂等）根據(jù)生成保護(hù)膜的類型分類氧化膜型緩蝕劑沉積膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑第90頁/共109頁按化學(xué)組成分類——①無機(jī)緩蝕劑

主要包括鉻酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽、鋅鹽等。

②有機(jī)緩蝕劑

主要包括膦酸（鹽）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質(zhì)素等一些含氮氧化合物的雜環(huán)化合物。

③聚合物類緩蝕劑主要包括聚乙烯類，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化學(xué)物。第91頁/共109頁陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑種類——無機(jī)強(qiáng)氧化劑，如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。作用——緩蝕劑在金屬表面陽極區(qū)與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護(hù)膜；抑制了金屬向水中溶解；陽極反應(yīng)被控制，陽極被鈍化。硅酸鹽也可歸到此類，它也是通過抑制腐蝕反應(yīng)的陽極過程來達(dá)到緩蝕目的的。陽極型緩蝕劑要求有較高的濃度，保證全部陽極都被鈍化，一旦劑量不足，將在未被鈍化的部位造成點(diǎn)蝕。第92頁/共109頁陰極型緩蝕劑抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的化學(xué)藥劑，稱為陰極型緩蝕劑。種類——

鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。作用——陰極型緩蝕劑能與金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜，隨著膜的增厚，陰極釋放電子的反應(yīng)被阻擋。在實(shí)際應(yīng)用中，由于鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。第93頁/共109頁混合型緩蝕劑某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機(jī)緩蝕劑，其分子中有兩種性質(zhì)相反的極性基團(tuán)，能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜，它們既能在陽極成膜，也能在陰極成膜。種類——巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等作用——阻止水與水中溶解氧向金屬表面擴(kuò)散，起緩蝕作用，第94頁/共109頁陽極型緩蝕劑作用陽極型緩蝕劑多為無機(jī)強(qiáng)氧化劑如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽。釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。作用在金屬表面陽極區(qū)與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護(hù)膜。如有機(jī)硅耐高溫漆，抑制了金屬向水中溶解。陽極反應(yīng)被控制，陽極被鈍化。

第95頁/共109頁緩蝕機(jī)理——吸附理論：緩蝕劑的極性基團(tuán)定向吸附在金屬表面形成連續(xù)的吸附層成膜理論：緩蝕劑分子與金屬或腐蝕性介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成保護(hù)膜電極過程抑制理論：緩蝕劑能抑制腐蝕電池的陰極過程或陽極過程

第96頁/共109頁使用緩蝕劑注意事項(xiàng)——1.緩蝕劑的作用與金屬種類，介質(zhì)種類有關(guān)；飲用水應(yīng)為無毒的緩蝕劑2.不同緩蝕劑的使用濃度不同；由于緩蝕劑的緩蝕機(jī)理在于成膜，故迅速在金屬表面上形成一層密而實(shí)的膜，乃獲得緩蝕成功之關(guān)鍵。為了迅速成膜，水中緩蝕劑的濃度應(yīng)該足夠高，等膜形成后，再降至只對膜的破損起修補(bǔ)作用的濃度；3.溫度與pH影響緩蝕效果；溫度高，不利于防腐作用。4.為了膜密實(shí)，金屬表面應(yīng)十分清潔；成膜前對金屬表面進(jìn)行化學(xué)清洗除油、除污和除垢，是必不可少的步驟。第9