化工腐蚀与防护

化工腐蚀与防护（共11篇）

化工腐蚀与防护 篇1

腐蚀是当前化工生产过程中常见问题之一, 每年带来了大量的经济损失, 同时造成很多安全隐患, 是很多安全生产问题的元凶。据报道, 在石油、石化和化学工业几乎所有的设备和装置的失效都与腐蚀相关联, 因腐蚀造成的事故约占总事故的30%。较为严重的事故有:1997年6月27日, 北京某化工厂18个乙烯原料储幼发生重大火灾, 直接经济损失2亿多元, 停产达半年之久, 间接损失巨大, 事故原因是储雄硫化物腐蚀所造成的;2000年6月16日, 广东某石化厂的焦化装里发生重大火灾, 大火嫩烧时间达25分钟之久, 操作工被烧死, 损失很大, 事故原因是由于硫化物高温管线腐蚀所造成的。由此可见, 加强对化工生产过程中腐蚀问题的防治和监测非常重要, 这也是一直以来学术界研究的热点。

1 化工设备腐蚀分类

1.1 应力腐蚀

应力腐蚀是指金属材料在某些介质中, 由于拉应力的作用造成的一种延迟裂纹, 其形成必须有一定的金属组织、应力和介质在特定的条件下联合作用。一般应力腐蚀都属于脆性断裂。应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10-6~10-3mm/min, 而且存在孕育期, 扩展区和瞬断区三部分。由于应力腐蚀断裂发展过程迅速, 破坏前期预兆不明显, 因此其破坏性大, 发生事故后果严重, 应予以高度重视。

1.2 物理腐蚀

是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的损坏。即当一种金属作为容器, 另一种金属呈液态盛放在该容器中时, 固态容器金属被液态金属所溶解, 这一过程不发生化学或电化学反应, 而是物理溶解过程。如用来盛放熔融锌的钢容器, 由于铁被液态锌所溶解而损坏等等。物理腐蚀发生条件较为明确, 较容易通过更换容器金属材质的方式予以防治。

1.3 化学腐蚀

即干腐蚀, 是指金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的破坏。由其定义可以看出, 此种腐蚀不发生在电解质溶液中, 主要发生位置在干燥气体和非电解质溶液与容器金属的表面的接触处, 腐蚀反应为氧化还原反应, 金属与氧化剂直接进行电子交换, 产生腐蚀产物, 整个腐蚀过程没有电流产生。

1.4 电化学腐蚀

即湿腐蚀。是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而产生的破坏, 反应过程中有电流产生, 通常按电化学机理进行的腐蚀反应至少有—个阳极反应和阴极反应。并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流构成回路。阳极反应是氧化过程, 即金属失去电子而成为离子状态进入溶液, 阴极反应是还原过程, 即金属内的剩余电于在金属表面/溶液界面上被氧化剂吸收。

2 化工设备腐蚀影响因素分析

2.1 被腐蚀的设备对腐蚀的影响因素分析

被腐蚀设备对腐蚀过程的影响可以从设备的材质和腐蚀面的形状两方面来分析。设备采用的材质对腐蚀过程的影响是决定性的, 采用耐蚀的金属或合金, 可以显著提高设备的抗腐蚀能力, 此外, 同种金属或合金, 其中晶粒的大小也对腐蚀发展有着重要影响, 一般而言, 晶粒越大, 腐蚀发展越快, 晶粒越小, 腐蚀发展越慢;设备与腐蚀性化学品的接触面的特征也是影响腐蚀过程的重要因素, 一般而言, 平整光滑的接触面腐蚀发展较慢, 而粗糙的设备表面则有助于腐蚀的发展, 在形状不规则处, 特别是形状突变处, 如管道拐角, 焊缝, 罐状设备与管道连接处等, 腐蚀较为发展, 这是由于在上述位置, 常有应力集中现象, 较大的应力作用下, 金属内部发生错位或扭曲, 从而导致电极电位降低, 形成局部微电池腐蚀, 进而逐步发展为大范围的腐蚀。

2.2 腐蚀性化学品对腐蚀的影响因素分析

腐蚀性化学品对腐蚀的发展过程的影响主要可以从化学品本身的腐蚀性和化学品的温度、流速、压力等物理状态入手分析。从化学品本身而言, 其腐蚀性就有高有低, 强酸强碱的腐蚀性要明显高于一般化学品, 同等条件下, 腐蚀性强的化学品其腐蚀过程显然要更快一些;而化学品的物理状态也会对其腐蚀性有所影响, 如有研究表明, 温度每上升高10℃腐蚀速度增加1~3倍。温度升高, 扩散速度增大, 同时电解液电阻下降所以使腐蚀电池的反应加快。同样, 压力越大, 化学品流动速度越大, 腐蚀越快, 特别是对于内部涂有保护膜的设备, 较高压力流速下, 化学品流体内部产生紊流, 漩涡, 空泡等, 会冲刷保护膜, 引起设备内壁磨损和腐蚀。

3 防腐蚀的对策与方法

3.1 从被腐蚀设备本身出发

3.1.1 提高化工设备的材质

根据压力容器不同的用途和所处的介质、温度和压力情况, 在压力容器的制作过程中, 选择不同的材料组成耐蚀合金, 或在金属中添加合金元素, 提高其耐蚀性, 可以防止或减缓金属的腐蚀。一些高抗腐蚀的合金的抗腐蚀效果明显, 如:美国Cabot公司及英国开发了抗蚀镍基合金哈氏合金C-22, 具有优异的耐局部腐蚀性能, 尤其耐点蚀和缝隙腐蚀性能, 可在强腐蚀性和强还原性介质下使用。

3.1.2 采用表面防护技术

由于化工设备腐蚀发生在容器与内部化学品介质的接触面上, 因此表面防腐蚀技术也是目前广泛采用的防腐蚀技术手段, 包括涂、衬、镀、渗等技术, 其中耐蚀涂料和衬里技术是目前较为广泛的表面防护技术, 表面耐蚀涂层和金属表面技术的费用占所有防腐蚀费用的87%左右。当前主要的耐蚀涂料有富锌涂料、重防腐涂料、耐高温涂料、陶瓷类涂料、合成树脂涂料等, 目前耐蚀涂料的主要发展方向是对强腐蚀环境适应性强, 长期有效和施工简便等。除了耐蚀涂料技术, 衬里技术也是目前应用较广的表面防护技术, 常用作衬里的材料有化工陶瓷、化工搪瓷、玻璃、砖衬里、砂浆衬里等, 通过耐蚀性能优异的材料做衬里, 高强度材料做结构, 可令合成的复合材料既有金属的坚硬, 又容易弯曲或伸直, 不易变形, 耐温耐压、耐腐蚀。

3.2 从腐蚀性化学品的物理性质出发

3.2.1 采用缓蚀剂

缓蚀剂是也叫钝化剂, 可明显减低金属在腐蚀性介质中的腐蚀速度。如不锈钢、钛合金等, 对于盐酸、硫酸之类的非氧化性酸, 耐腐蚀性差, 可通过添加氧和铬酸、硝酸、Fe3+、Cu2+等少量氧化剂, 可明显减少腐蚀。

3.2.2 采用电化学保护

对于电化学腐蚀, 其基本原理是原电池原理, 其中有一个电极失去电子, 金属离子溶解到介质溶液中, 金属被腐蚀。从这一原理出发, 我们可以采用阴极保护的方法, 保护金属离子不受腐蚀, 常用的技术手段有牺牲阳极保护法和外加电流保护法:阳极牺牲法就是将活泼金属连接在被保护金属上, 这样发生电化学腐蚀时, 活泼金属代替被保护金属作为负极发生氧化;而外加电流保护法就是金属防腐的外加电流保护法是指将被保护的金属和电源的负极相连, 再将一个能导电的惰性材料和电源正极相连, 在通电后金属表面聚集了大量的电子, 而金属本身就不容易丧失电子, 这样即可达到金属防腐的目的。

3.2.3 优化化工设备的结构设计

对于应力腐蚀, 高压高流速化学品介质导致的腐蚀, 可以通过由于化工设备外形, 以减少应力集中现象和紊流, 漩涡, 空泡等现象, 从而减缓腐蚀的发生。

4 结语

化工设备的腐蚀破坏是化工安全生产的大敌, 常带来较大的人员和经济损失, 因此有必要对化工设备的腐蚀的规律和影响因素进行深入的研究, 由于化工设备腐蚀问题的复杂性, 腐蚀发生发展过程中, 其影响因素是相互耦合作用的, 因此对腐蚀影响因素的分析也有待于进一步加深。

摘要：本文结合上述问题, 根据当前常见的化工腐蚀种类, 分析影响化工腐蚀发生的各种因素, 探讨化工腐蚀防治的有效方法。

关键词：化工设备,化学腐蚀,电化学腐蚀,防腐蚀

参考文献

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[3]徐灏主编.机械设计手册第5卷[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[4]王玉飞, 等, 压力容器在化工生产中的腐蚀与防护, 化学工程与装备, 2009, 10:121-123, 87.

[5]张晶莹, 浅析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施, 化工技术与开发, 2012.41 (03) :48-50, 47.

化工腐蚀与防护 篇2

摘要：金属材料是我们生产生活中运用最广泛的材料，它有着强度大，硬度高等优点，在实际应用过程中，人们逐渐发现金属材料容易被大气腐蚀，每年因为大气腐蚀人们要承受巨大经济损失，本文主要探究大气腐蚀的原理和原因，以及主要的防护措施。

关键字：金属材料，大气腐蚀，原因，防护措施。

前言：据统计，材料的大气腐蚀所造成的损失占全部腐蚀的一半以上，因此，材料的大气腐蚀与防护对策的研究在本世纪处成为一个重要的研究对象。美国试验与材料学会(ASTM)自1916年开始大气腐蚀研究，并进行大量的大气腐蚀数据积累，近年来的大气腐蚀试验研究项目主要集中在工程材料户外长期腐蚀暴露试验，我国材料环境腐蚀试验自1982年开始国产常用材料大气，海水，土壤环境长期系统的腐蚀试验研究，至今也取得了大量有价值的研究成果。那么究竟为甚么大气会腐蚀金属呢？其原理是怎么样的呢？

一、大气腐蚀的原理

金属腐蚀，是指金属材料与周围环境发生化学、电化学和物理等作用而引起的变质和破坏。大气腐蚀是金属腐蚀中最普遍的一种，在一定的相对湿度下，大气中的水气在金属表面上凝聚或吸附成水膜是造成金属大气腐蚀的主要原因之一。由于在大气环境中，金属表面存在着一层饱和了氧的电解液膜，所以在合适的湿环境中 大气腐蚀阴极过程优先以氧的去极化过程进行。

金属材料的大气腐蚀过程所涉及的体系是一个复杂的多相系统。影响大气腐蚀的因素复杂众多, 主要取决于金属材料种类及其表面状态,环境湿度，温度等气候条件的影响,以及大气中污染物质的影响。人们通过研究发现大气腐蚀与微滴的出现有着密切联系。微液滴现象是一种新发现的实验现象!当易被腐蚀的金属表面上预先形成有腐蚀性主液滴时!在合适的条件下!主液滴的周围有更小的微液滴出现并不断扩展“ 微液滴的形成和扩展遵循一定的规律!并与大气腐蚀起始过程密切相关” 电化学极化结果显示!大气腐蚀过程中的腐蚀电流是微液滴形成和发展的推动力" 当大量的微液滴出现，诱导期的长短取决于由材料，主液滴及环境气氛所组成体系腐蚀性的强弱。体系的腐蚀性越强，腐蚀发生得越快，微液滴出现的诱导期越短。我们通过对微液滴的形成和扩展来探究大气腐蚀的影响因素。影响微液滴形成和扩展的因素 1.环境气氛

由前可知，微液滴现象与大气的腐蚀过程密切相关。而大气腐蚀过程是一种在饱和了氧的液膜下所发生的电化学腐蚀过程，其阴极过程优先以氧的去极化反应进行。因此气氛中有无氧化性气体必将影响微液滴的形成与扩展。实验结果表明： 当实验箱中的空气被惰性气体替代时，不管金属材料的耐腐蚀性好还是不好，也不管预先形成的主液滴是否具有腐蚀性，微液滴均不能形成，即微液滴的形成是以腐蚀过程的发生为前提。因此，在合适的条件下只要有腐蚀过程发生就能出现微液滴现象，这是微液滴现象与大气腐蚀过程密切相关论断的直接证据之一。

2.相对湿度

由于大气腐蚀是一种薄电解液膜下的电化学反应，空气中的水气分子在金属表面凝聚而生成水膜和空气中氧气通过水膜进入金属表面是发生大气腐蚀的基本条件。作为与大气腐蚀过程密切相关的微液滴现象肯定要受大气中的相对湿度的影响。

3.环境温度

材料所处的环境温度及其变化是影响大气腐蚀的又一重要因素。因为它能影响金属表面水蒸气的凝聚 水膜中各种腐蚀气体和盐类的溶解度，水膜电阻以及腐蚀电池中阴极和阳极过程的反应速度。当大气中的相对湿度超过临界值时，温度的影响更为明显。在微液滴的形成和扩展过程中，温度同样起着很重要的作用。在一定的相对湿度下，温度越高，气相中水分子密度越大，越有利于水蒸气的吸附和凝聚，微液滴也更容易形成和扩展。结论

微液滴的出现是一种与大气腐蚀密切相关的实验现象，其形成与扩展与环境气氛、相对湿度、温度及主液滴的浓度等环境参数密切相关。同时，微液滴的形成和扩展与主液滴的表面扩散有关。对于腐蚀性体系，由于主液滴中央与边缘之间的电势差而形成的腐蚀电流是微液滴形成和扩展的推动力。微液滴的形成机理及其在大气腐蚀过程中所起的作用仍在研究中。

二、各种金属的大气腐蚀对比

过总结各种金属材料在中国不同环境下的长期大气腐蚀试验结果，环境中包括了亚热带、温带，工业性、海洋性，干燥环境及湿热环境等各种典型环境。材料中包括了最常用的碳钢及低台金钢、不锈钢，铝及铝台金、铜及铜合金等典型材料。分析了环境对大气腐蚀的作用，碳钢、低合金钢在不同腐蚀环境中所显示的大气腐蚀性规律在初期与后期大不相同。环境对碳钢的影响极为明显，不同环境的腐蚀率可以相差三十倍。不锈钢随铬、镍含量和环境的不同，其大气腐蚀行为有较大差异。环境中的盐粒子含量是造成铝及铝合金腐蚀的主要因素；铜及铜合金中的其他合金元素对其大气腐蚀有较大的影响。

三、大气腐蚀的防护措施

1.金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭.全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。为了提高金属材料的使用寿命和使用性能，减少因为腐蚀带来的经济损失，我们需要对金属的腐蚀进行防护。2.金属腐蚀防护的方法

1.改变金属的组成这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成从而改善性能不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具餐具等就是以此为材料的。2.形成保护层在金属表面覆盖各种保护层把被保护金属与腐蚀性介质隔开是防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护

（1）磷化处理: 钢铁制品去油、除锈后放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色厚度一般为520μm在大气中有较好的耐蚀性。

（2）氧化处理将钢铁制品加到NaOH的混合溶液中加热处理其表面即可形成一层厚度约为0.51.5μm 的蓝色氧化膜(主要成分为四氧化三铁)以达到钢铁防腐蚀的目的此过程称为发蓝处理。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。

（3非金属涂层用非金属物质如油漆、喷漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、高分子材料(如塑料、橡胶、聚酯)等涂在金属表面上形成保护层称为非金属涂层也可达到防腐蚀的目的。例如船身、车厢、水桶等常涂油漆汽车外壳常喷漆枪炮、机器常涂矿物性油脂等。

（4）金属保护层它是以一种耐腐蚀性较强的金属或合金镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。金属镀层的形成除电镀、化学镀外还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法 阴极保护法金属的腐蚀是一阳极过程。因此,防治金属腐蚀的第三大对策就是将金属置于阴极,即阴极保护法。阴极保护法具体又分为两种。其一是将被保护的金属(阴极)和电极电势较低的金属(作为牺牲性阳极而溶解掉)接在一起,这也称为牺牲阳极保护法。比如海上航行的船只,在船底四周镶上锌块,此时,船体是阴极受到保护,锌块是阳极代替船体而受腐蚀。其二是将被保护的金属接在外加电源的负极上使之成为阴极,正极则接到一些废铁上作为牺牲性阳极或接到某些导体如石墨、高硅铸铁、铅银合金、镀铂钛等上面作为惰性阳极。在化工厂中一些装有酸性溶液的容器或管道以及地下的水管或输油管常用这种方法防腐。3.4 缓蚀剂法缓蚀剂是一类能够防止或减缓金属腐蚀的无机物或有机物目前应用范围较广,具有用量少、保护效能高、不改变金属制品性能,使用方便等优点。无机缓蚀剂如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、亚硝酸盐等。有机缓蚀剂如炔醇类、羧酸盐类、杂环类、有机磷酸盐类、胺类、醛类等譬如医院中常用&解新洁尔灭和多亚硝酸钠溶液浸泡钢制器械, 以达到消毒和防腐蚀的双重目的。3.5 寻找新的耐腐蚀替代品上述四大对策只能防护不能根治。解决金属腐蚀问题的根本方法是研制开发新的耐腐蚀材料,如特种合金、新型陶瓷、复合材料等。比如实验室中常用铂作坩锅或惰性电极,防腐效果很好,但因其成本太高而不可能在工业上大规模使用。不锈钢则是便宜得多因而也用得较为普遍。钛也是一种很好的耐腐蚀金属。由爆炸焊接新技术制造出的一种钛钢复合材料,既不怕酸、碱、盐等的腐蚀,价格也较低。化工厂的反应罐、输液管道,用钛钢复合材料来替代不锈钢,使用寿命可大大延长。科学家研制成功的一种貌似玻璃的透明金属,称“金属玻璃”,它具有很高的抗张强度,还对外界酸碱的侵蚀显现出惊人的抵抗力。精密陶瓷,已开始在精密机械和化工领域取代金属材料和高分子材料。在宇航、核能等领域中,工程陶瓷可取代昂贵的耐蚀、耐热合金。随着科技的进步,新的耐腐蚀材料正层出不穷。

参考文献：

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浅谈天然气输气管道腐蚀与防护 篇3

关键词：天然气管道；腐蚀；防护措施

中图分类号： TE98 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-196-2

0 引言

制造天然气管道的材料一般为钢铁这种金属物质，因钢铁这种金属物质本身的特性导致极其容易被周围的工业废料、土壤、工业大气等介质所影响而产生腐蚀。同时管道输送的天然气中有有机硫、二氧化碳等物质，这些物质会对管道的内表层产生影响，导致管道的内表层被腐蚀。所以天然气管道不管是内表面还是外表面都极其容易受到周遭介质的影响而导致腐蚀。只有经过对地下天然气管道的研究找出产生腐蚀的原因并加以防护才能避免天然气管道腐蚀的发生。

1 天然气管道的具体腐蚀原因

1.1 腐蚀的种类

金属物质因周围的介质产生的化学或电化学作用而导致损坏就是腐蚀反应。电化学腐蚀、化学腐蚀和生物化学腐蚀是金属物质腐蚀反应中的三种腐蚀类型。管道中的各种化学介质或土壤、空气与金属产生的化学作用引起的腐蚀就是化学腐蚀，同时化学腐蚀不会将化学能转化为电能，这种腐蚀反应会使管道的表面流失，并且流失的较为均匀，导致管道壁越变越薄。电化学腐蚀是一种相关于电流流动的腐蚀反应，因不同的电极电位而在管道表面形成微电池，导致在电解质溶液中管道金属物质没有电子，只能成为离子后被溶解成为阳极，而电极电位在其中较高的部位能够得到电子，这个部位就会成为阴极。生物化学腐蚀就是因管道内有细菌的生命活动而产生的一种腐蚀反应，管道内若是有细菌活动，将会加速对管道金属物质的破坏。在这三种腐蚀反应当中，电化学反应发生的情况较多，电化学反应会对钢铁管道的表面产生非常严重的影响，直接使管道发生穿孔或凹穴[1]。

1.2 影响腐蚀的主要因素

组成管道的金属材料的安装质量、其本身的特性和防腐蚀措施效果会直接对输气管道造成影响，同时周围的各种介质自身的特性和其环境条件也会影响输气管道的腐蚀，例如电阻率、PH值、杂散电流等因素。如果安装管道的地带是黏土、岩石等地层结构不够均匀的地带，会使管道外发生腐蚀；盐碱含量较高的地带和土壤的电阻率较小的地带也会对管道产生影响造成管道外腐蚀。若是管道外的防腐蚀层已经发生了破坏并且已经潮湿也会导致管道产生管道外腐蚀。

2 控制天然气管道腐蚀的具体措施

2.1 控制管道外腐蚀的措施

目前国际上控制管道外腐蚀的方法有四种，分别是整流器、牺牲阳极、涂层和连接线。整流器也就是地床装置，它能够对电流需求较大的情况提供阴极保护。牺牲阳极则能对有涂层管道的外露部位提供阴极保护，同时对电流需求量小的裸管提供阴极保护。涂层能够将室外楼管道的外露部位最大程度的减少。连接线则能同时结合外界管线和辅助构筑物进行统一的保护，避免电解腐蚀情况的发生。

2.2 控制管道内腐蚀的措施

若想完全控制管道内的腐蚀，必须依照实际情况来进行防腐蚀措施，对管道进行脱硫、脱水。对于进入管道的天然气提出更高的要求，严格控制天然气的纯净程度，统一规定进入管道天然气含有的硫化氢不能超过每立方米20mg，沿线的最低温度必须高于进入管道天然气的露点。

若想缓解或阻止管道金属物质在周围介质中的腐蚀，可以使用缓蚀剂，但缓蚀剂只能在低浓度下的情况下缓解或阻止管道金属物质在周围介质中的腐蚀。氧化膜型缓蚀剂、吸附膜型缓蚀剂和沉淀膜型缓蚀剂是缓蚀剂的三种类型。同时缓蚀剂还能够在腐蚀环境中对金属材料进行保护，同时能使腐蚀环境产生改变。缓蚀剂防腐的基本原理就是能在天然气管道壁上形成保护薄膜，阻止硫化氢和水直接接触天然气管道壁，其腐蚀反应也就无法形成。

3 对天然气管道腐蚀的防护措施

3.1 在管道中设置防腐涂层

天然气管道中的防腐涂层能够有效的将土壤环境和管道金属进行隔离，阻止土壤环境直接接触管道金属，防腐涂层将物理阻隔作用发挥的十分彻底，为天然气管道的防腐设置了第一道防线，也为对管道的阴极保护提供了较好的电绝缘条件。

但因管道各种复杂的地形和土壤环境的影响，防腐涂层会受到很大的破坏，所以在管道的防腐措施当中，防腐涂层相比其他防腐措施还是比较薄弱，所以防腐涂层应当要有良好的抗介质渗透性，当防腐涂层成膜之后，能够有效的降低氧、水等腐蚀因子对于管道的渗透，将腐蚀因子与管道进行隔离密封。同时防腐涂层还要有良好的附着性和耐蚀性，湿膜的铁基体附着力必须比较强，对于水、酸、盐等溶剂介质有有效的耐受性。对于恶劣条件对管线涂层产生的影响，防腐涂层必须能有效的化解，例如地质蠕动、外力冲击等。通常来讲，天然气输气管道的涂层必须要具备以下性能。

首先是具有较强的粘接力：只有选择对管道具有较好粘接力的涂层，才能够防止由于受到外力的影响导致管道涂层出现粘接力失效的问题。如果涂层丧失应有的粘接力，就会导致钢管与涂层之间聚集一层潮气，最终使得涂层丧失应有的防腐功能。

其次，要具有较强的耐化学介质浸泡的性能。因为土壤中具有非常复杂的成分，而且不同地区的土壤也具有不一样的成分，其中包括不同浓度和类型的烟、碱、酸等各种成分，如果涂层不能够对一种或者多种化学介质的浸泡产生较强的耐受性能，就会很快丧失应有的防腐功能。

再次，要具有较强的绝缘电阻和电气强度。在天然气的长输管道中要想做好埋地管道的防腐工作，不能够单纯的依赖外防腐涂层。在具体的管道运行中就算性能再优良的涂层也会出现各种各样的问题，所以必须要采用阴极保护的方式对涂层缺陷处进行处理。

最后，具有较强的抗穿透能力。涂层的用途和抗穿透能力具有十分密切的关系，经过实验室研究发现，涂层具有越好的硬度就具有越强的抗穿透能力。因此不管是管道的施工还是运行都必须要保证涂层具备符合标准的硬度，从而确保天然气输气管道具有良好的抗腐蚀性能。

3.2 阴极保护

天然气管道包覆了防腐涂层之后还是会产生腐蚀反应，这种现象是因涂层本身的特点导致大阴极小阳级的现象而造成的，所以应当根据实际情况对管道实施阴极保护。而对天然气管道的阴极保护共有两种，一种是牺牲阳极法，这种方法是使用比被保护金属腐蚀电位更负的腐蚀电位和被保护体组成电偶电池，利用负电性金属可以不断溶解形成电流的特点给被保护金属阴极极化提供保护。一种是外加电流阴极保护，它可以利用外部的直流电源来直接传输阴极电流给被保护金属，使它的阴极极化，保证被保护体能够不发生腐蚀，外加电流阴极保护一般有相关的链接电缆和辅助电极、直流电源等共同组成。强制电流法阴极保护也是阴极保护的方法之一，它与牺牲阳极法有相同点也有不同点，它们的使用需要根据实际的供电条件、所需保护电流大小等因素来决定，所需保护电流量大、条件变化大的管道系统就需要使用强制电流阴极保护。

4 结语

天然气管道事故的发生大部分的原因都是因为管道的腐蚀，和对天然气管道腐蚀的防护措施不够到位，我们应当对天然气管道的腐蚀加以重视，并对天然气管道腐蚀的原因进行总结分析，并提出控制防护天然气管道腐蚀的具体措施，才能够完全的控制天然气管道的腐蚀，提高天然气管道的防腐效果。

参 考 文 献

[1] 张辉.探讨天然气输气管道的优化[J].化工管理，2015（12）.

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石油化工常减压装置腐蚀与防护 篇4

1 腐蚀原因分析

1.1 低温露点腐蚀

在石油化工企业生产运行的过程中,常减压装置经常会出现低温露点腐蚀的情况。之所以会出现这种腐蚀情况,往往是因为原油中含有一定的盐量所导致的。这些含盐物质主要有氯化钠、氯化钙以及氯化镁等,这些物质本身是不含有腐蚀性的,但是在其受到高温的情况下,往往会发生相应的分解反应,从而导致有大量的HCl等具有腐蚀性的介质产生。而又由于原油中具有较多的硫化物,这些物质在受热分解的时候往往会伴随着有大量的H2S气体产生。当HCl气体与H2S气体遇水溶解之后,就会形成两种具有腐蚀性的物质。虽然一般来说常减压装置内的盐酸浓度非常的低,只有1%~2%左右,但是这种浓度的盐酸具有极强的腐蚀性,再加上受到H2S的影响,会使得常减压装置受到的腐蚀程度更加的严重,因此需要采取有效的措施进行控制。

1.2 高温硫腐蚀

常减压装置发生高温硫腐蚀往往需要相应的环境温度在240℃以上,因此出现这类腐蚀情况的部位往往集中在常减压装置的塔底部以及炉管等工作温度比较高的部位。其发生腐蚀的原因在于,在高温的作用下,原油中的硫化物会发生相应的分解从而形成H2S和单质S,而所形成的这两种物质都极易与金属发生相应的反应:H2S+Fe→Fe S+H2↑,S+Fe→Fe S。在刚开始的时候,H2S与单质S会极快的腐蚀常减压装置的内壁,当有大量的Fe S生成时,其会附着在常减压装置的内壁之上,从而将这两种物质与装置相隔离开来,从而还能起到缓解常减压装置内壁腐蚀的情况。但是由于原油中具有环烷酸,这种物质会破坏这一层保护膜,从而使得腐蚀情况日益加重。

1.3 高温环烷酸腐蚀

在原油的组成物质当中,主要的酸性物质就是环烷酸。虽然在温度相对较低的情况之下,这种物质的腐蚀性不是很强,但是只要当温度在220℃以上时,会使得其腐蚀性出现大幅度的上升。在高温之下,环烷酸会与硫化铁发生相应的反应,其化学反应方程式如下:2RCOOH+Fe=Fe(RCOOH)2+H2↑,该反应的发生不仅会破坏硫化铁对常减压装置内壁的保护,同时由于所生产的烷酸铁是一种油溶性腐蚀物,其在生成之后往往会随着油一起流走,这样会使得常减压装置的内部金属完全暴露在腐蚀的环境之中,进而导致常减压装置出现非常严重的腐蚀情况。

2 常减压装置腐蚀防护措施

2.1 加强工艺防腐

对于常减压装置所出现的腐蚀情况,需要采取有效的防腐措施进行保护,其中加强相应的工艺防腐就是经常使用到的一种防腐技术。对于这种防腐技术的应用,主要是针对低温环境下的腐蚀情况所采取的防腐策略。比如说对于低温露点腐蚀这一情况,就可以通过这种方式来采取相应的防护,其相应的工作重点是需要对常减压装置顶部的酸碱度进行严格地控制,从而有效地防止因这类原因而导致腐蚀情况的发生。与此同时,为了有效地防止其受到酸性物质的腐蚀,还可以向其中加入适量的缓冲剂来进行防腐保护。不过在加入缓冲剂的时候,最好采取多点注入的方法,并且集中对容易发生腐蚀的地方进行注入,最终更好地实现对常减压装置的防腐保护。

2.2 做好设备选材工作

为了确保对常减压装置起到更好地防腐保护,针对于不同的腐蚀部位和腐蚀情况,还可以通过选取更好的防腐材料来实现防腐的目的。比如说,针对于同一个地方,既会发生环烷酸腐蚀的情况,又会发生硫腐蚀的情况,对于这种腐蚀情况,我们需要根据所发生的腐蚀机理和腐蚀难易程度来选取最佳的防腐材料。由于抗环烷酸腐蚀材料比抗硫腐蚀材料的要求还要高,所以在进行防腐保护的时候,应该以防环烷酸腐蚀的情况来选取相应的设备材料,最终更好地实现防腐目的。

2.3 安装防腐监控系统

为了更好的确保石油化工企业的生产运行安全,还可以通过安装相应的防腐监控系统来实现。通过对腐蚀情况进行在线监测,能够有效的避免因不知腐蚀发生的严重程度而出现相应的安全事故。

3 结语

综上所述,为了确保石油化工企业能够获得更好的发展,同时也为了更好的保障人们的生命财产安全,采取有效的措施对常减压装置进行防护,以减小其受到腐蚀的程度是非常重要的。这就需要相关人员在今后的工作中对相应的防腐蚀保护工作给与足够的重视,并多进行学习和总结,从而将常减压装置的防腐蚀工作做得更好,最终促进石油化工行业更好的发展。

摘要：近年来,我国石油化工行业得到了非常大的发展,在其生产运行的过程中,常减压装置是其重要的组成部分,一旦出现相应的问题,那么将会严重影响到石油化工企业的生产情况。而腐蚀问题是其最为常见的问题,需要采取有效的措施进行防护。基于此,本文主要对石油化工常减压装置的腐蚀原因以及相应的防护措施进行了探讨。

关键词：石油化工,常减压装置,腐蚀,防护措施

参考文献

[1]赵明.热侵锌处理对低合金高强度钢抗氏s腐蚀性能的影响[J].石油化工腐蚀与防护,2011,14(3):151-152.

材料腐蚀与防护复习题 篇5

适用于材料成型与控制专业

一、名词解释

1、腐蚀:

材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。

2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池；

特点：1.阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏

2.反应最大限度的不可逆

3.阴、阳极短路，不对外做功

3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne

可溶性离子，如

Fe-2e＝Fe2+

；2.阴极反应通式：D+me＝[D.me]

2H++2e＝H2

析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路

金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

4.形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应

力和形变不均匀；

“亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异；

温度差异

5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两

个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。

6.电动序：将各种金属的标准电位

E0的数值从小到大排列起来，就得到

“电动序”。

7.腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位

。电偶序：在某给定环境中，以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低，依次排列的顺序

8.电化学腐蚀倾向的判断：自由焓准则

当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。

|Δ

G|愈大则腐蚀倾向愈大。当△G=

0，腐蚀反应达到平衡。当△G>

0，腐蚀反应不能自发进行。

9.电极：金属浸于电解质溶液中所组成的系统。

10.电位:金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为E。

11.电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。

11、平衡电位：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位称为平衡电位，记为

Ee

意义：

当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相ｃ、a

之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。

12.、非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统电位称为非平衡电位

13.标准电位：电极反应的各组分活度(或分压)都为

1，温度为

250

C

时，平衡电位

Ee

等

于

E0，E0

称为标准电位。

14.平衡电位的意义：平衡电位总是和电极反应联系在一起的。当电极系统处于平衡电位时

电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。

在两相之间物质的过程和

电荷的迁移都是平衡的。

15.活化极化：

电子转移步骤的阻力所造成的极化叫做活化极化，或电化学极化；

浓度极化：

液相传质步骤的阻力所造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化。电极反应是受电化学反应速度控制。

16.阳极极化(阴极极化)

答：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。（当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化）

17.极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起

始点位的变化现象。

去极化：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用，则能消除或减弱极化的现象称为去极化。

19.钝性:金属或合金在一定条件下有活化态转变为钝态的过程为钝化，金属或合金钝化后所具有的耐蚀性为钝性。

20．混合电位：指腐蚀过程可分为两个或两个以上的氧化反应和还原反应，且反应过程不会有净电荷的积累，也称为自腐蚀电位。

21.吸氧腐蚀：指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中发生电化学反应引起阳极金属或合金不断溶解的腐蚀现象。

析氢腐蚀

以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为析氢腐蚀

22.材料失效的三种形式是：

断裂、磨损

和

磨蚀。

23.全面腐蚀

：是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可以是不均匀的。

17．局部腐蚀：指仅局限或集中在金属的某一特定部位的腐蚀，其腐蚀速度远大于其他部位的腐蚀速度。

24.应力腐蚀

：是指敏感材料在拉应力和特定介质的共同作用下引起的断裂。

25.晶间腐蚀

：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。在金属（合金）表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。

26.腐蚀疲劳

：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。

点（孔）腐蚀：是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。

27.缝隙腐蚀：由于缝隙的存在，使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难而引起缝隙内金属的腐蚀的现象。

28.选择性氧化：如果合金中B组元的浓度低于临界浓度，则最初在合金表面只形成AO，B组元从氧化膜/金属界面向合金内部扩散。但由于B组元与氧亲和力大，随着氧化的进行，当界面处B的浓度达到形成BO的临界浓度时，将发生B+AO---A+BO的反应，氧化产物将转变为BO。这种情形称为合金的选择性氧化。

29.选择腐蚀：是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。

30.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。

磨损腐蚀指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式：

摩振腐蚀、湍流腐蚀

和

空泡腐蚀。

31.电化学保护：通过施加外电动势将被保护的金属的电位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。

32.阴极保护：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，在金属表面通入足够的阴极电流，使金属电位变负，阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。

33.阳极保护：将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。

34.外加电流阴极保护法：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，使之成为阴

极，阳极为一个不溶性的辅助电极，利用外加阴极电流进行阴极极化，二者组成宏观电池实现阴极保护的方法。

13.牺牲阳极阴极保护法:

在被保护的金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。

35．保护电位：在阳极极化曲线中，在极化电流上升时进行回扫，与正扫曲线相交，此点的电位称为保护电位。

二、判断题

1、阴极反应是电解质中的金属失去电子发生氧化反应程。(×)

2、只能导致金属材料腐蚀破坏而不能对外做有用功的短路原电池称为腐蚀电池。(√)

3、在电极系统中，溶液中金属离子浓度越高，电极的电极电位越负。(×)

4、电极反应达到平衡时所具有的电位，通常称为平衡电极电位。(√)

5、因外电流流入或流出，电极系统的电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电极电位的现象称为电极极化现象。(√)

6、由于腐蚀介质中去极化剂的存在，使得单一金属不能够与腐蚀介质构成腐蚀电池。(×)

7、在对金属实施电化学保护时，为避免氢损伤，阴极保护电位不能高于析氢电位。(×)

8、非氧化性酸的腐蚀速度随氢氧根离子浓度的增加而上升。(×)

9、在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，阳极性覆盖层能够对基体金属起到阳极保护作用。(√)

10、在生产中的有色金属零件和黑色金属零件集中堆放。(×)

11.发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子。(×)

12.非平衡电极电位的物质交换和电荷交换均不平衡。(×)

13.在充氧的H2SO4

中Cu

片首先发生吸氧腐蚀，然后发生析氢腐蚀。(×)

14.对氢脆敏感的材料不能采取阴极保护。(√)

三、填空题

1.材料腐蚀是指材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

2.金属的电化学腐蚀的发生条件是金属或合金的化学成分不均一，含有各种杂质和合金元.存在，组织结构不均一，物理状态不均一，表面氧化（保护）膜不完整。

3.根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（(△G)T,P＜0）。

4．Pb在酸性含氧的水溶液中会发生

吸氧

腐蚀。

5．氧去极化腐蚀速度主要取决于（溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面的放电速度）。

6．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度（降低）。

7.发生析氢腐蚀的条件介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢的平衡电极电位。

8．点蚀通常发生在（有钝化膜）金属表面上，并且介质条件为（含有Cl-离子）。

9．缝隙腐蚀发生应满足的条件为：（氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用）。

10、一般涂层的结构包括

底漆、中间层、面

漆。

11、发生吸氧腐蚀时，在碱性介质中阴极反应式

（O2

+

2H2O

+

4e

=

4OH-），在酸性介质中

阴极反应式（O2

+

4H+

+

4e

=

2H2O）

12、析氢腐蚀体系主要受

活化

极化控制，而吸氧腐蚀体系主要受

浓差

极化控制。

13、在阴极保护中,判断金属是否达到完全保护,通常用

最小保护电位、最小保

护电流密度

判断。

14、发生析氢腐蚀的条件

介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢的平衡电极电位。

15．按缓蚀剂的作用机理，可将缓蚀剂分为：阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂，其中阳极型缓蚀剂用量不足易造成孔蚀。

16．在电化学保护法中，如控制不当，外加电流阴极保护法易造成杂散电流腐蚀，阳极保护法易加剧金属的腐蚀。

17.金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的倾向均可用自由能进行判断。

18.阳极保护基本原理是将金属进入阳极极化，使其进入钝化区而得到保护。

19.材料的防护常从以下五方面进行:(1)正确选材;(2)合理的结构设计;(3)

覆盖层保护;(4)电化学保护;(5)缓蚀剂保护。

20.合金中的杂质、碳化物等第二相一般是作为阴极，使合金的腐蚀速度

加

快。

21.由于生成了H2CO3，使CO2

对金属构件有极强的腐蚀性。

22.在电化学腐蚀中，腐蚀速度可以用

电流密度i

表征。

23.就腐蚀的危害性而言，局部腐蚀和全面腐蚀，局部腐蚀的危害更大。

24．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度降低。

25.发生析氢腐蚀的条件

介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须(低

于)氢的平衡电极电位。

1、金属的腐蚀过程，其实质就是金属单质被（氧化）形成化合物的过程。

2、金属材料的化学腐蚀是指金属表面与（环境）介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。

3、借助于氧化还原反应将化学能直接转变为（电能）的装置叫做原电池。

4、当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正方向速度和逆方向速度（相等）。

5、当金属与介质或不同金属相接触时，（电化学腐蚀）时才发生腐蚀。

6、电极的任何去极化过程，都将导致金属腐蚀速度的（加快）。

7、两种或两种以上的异种金属或合金、甚至同一金属的不同部位，在腐蚀介质中相互接触时，都将因（腐蚀）电位的不同而发生电偶腐蚀现象。

8、金属电化学腐蚀导致氢损伤的主要原因是因为（析氢）反应。

9、金属在盐酸中的腐蚀速度随盐酸浓度的（升高）而上升。

10、静止淡水中金属腐蚀的过程主要受（氧）的扩散步骤所控制。

11、按潮湿程度，大气腐蚀可分为（干大气腐蚀）（潮大气腐蚀）（湿大气腐蚀）。

12、涂料的组成分为三部分：（主要成膜物质）（次要成膜物质）（辅助成膜物质）。

13、阴极保护分为（牺牲阳极保护）和（外加电流阴极保护）两种。

14、能阻止或减缓金属腐蚀的物质就是（缓蚀剂）

15、金属腐蚀的本质是金属由能量高的（单质状态）向能量低的化合物状态转变的过程。

16、按腐蚀反应的机理分，腐蚀分为（化学腐蚀）和（电化学腐蚀）。按腐蚀形态分，腐蚀分为（全面腐蚀）和（局部腐蚀）。

17、根据控制步骤的不同，可将极化分为两类，（电化学极化）和（浓差极化）。

18、混合电位理论：当一个电绝缘的金属试件腐蚀时，（总氧化速度）与（总还原速度）相等。

19、腐蚀定义中所指的（材料）是内因，（环境）是外因。

20、常见的局部腐蚀有（电偶腐蚀）（点蚀）（缝隙腐蚀）（晶间腐蚀）及（应力腐蚀破裂）等。

21、由闭塞电池引起的孔内酸化作用从而加速腐蚀的作用，称为（自催化酸化作用）。

22、缝宽在（0.025~0.1）mm之间的微小缝隙才能发生缝隙腐蚀。

23、对于缝隙腐蚀，（氧浓差电池）的形成，对腐蚀开始起促进作用，而（自催化酸化作用）是造成腐蚀加速的根本原因。

24、缝隙腐蚀的起因是（氧浓差电池）的作用，（闭塞电池的酸化自催化作用）是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。

25、金属发生高温氧化时，氧化膜具有保护性的必要条件是

PBR>1。

发生应力腐蚀的3个基本条件是(敏感的金属材料)、(特定的腐蚀介质)、(足够大的拉伸应力)，应力腐蚀断裂分3个阶段，依次为(孕育期)、(裂纹扩展期)(快速断裂期)。

二、选择题

1.下列哪种说法是错误的？（B）

A、化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。

B、化学腐蚀过程中有电流产生。

C、高温会加速化学腐蚀。

D、如果腐蚀产物很致密的话，能形成保护膜，减慢腐蚀速度，甚至使腐蚀停止下来。

2.电化学腐蚀中（B）

A．电位高的金属容易被腐蚀。

B.电位低的金属容易被腐蚀。

C．两种金属同时发生化学反应。

D.无论是否有电解质溶液存在，只要有电位差就会发生腐蚀。

3.下列哪种说法正确？（D）

A、化学腐蚀发生在有电位差的两种金属接触面处。

B、对于化学腐蚀来说，电位低的金属容易被腐蚀。

C、温度对化学腐蚀没有影响。

D、化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤

4.构件外观可能没有明显变化的腐蚀是什么腐蚀？

（D）

A.表面腐蚀。

B.丝状腐蚀。

C.磨损腐蚀。

D.晶间腐蚀。

5.根据腐蚀的过程将腐蚀分为（B)

A.全面腐蚀和局部腐蚀

B.化学和电化学腐蚀

C.大气腐蚀和海水腐蚀D.应力腐蚀和微生物腐蚀

6.晶体中的空位属于（C）。

A、线缺陷

B、面缺陷

C、点缺陷

D、体缺陷

7.点腐蚀是金属表面（A）由于微电池作用而发生的腐蚀。

A.某个局部B.基体大部

C

.基体全部

金属在腐蚀介质中同时受（B）作用而发生的腐蚀，叫疲劳腐蚀。

A.热应力

B.交变应力

C

.残余应力

8.金属电偶腐蚀（D）

A．与两种相互接触金属之间的电位差无关。

B.与是否存在腐蚀介质无关。

C．发生在电极电位相同的两种金属之间。

D.取决于两种相接触金属之间的电位差

9.应力腐蚀是（B）

A、发生在受拉应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。

B、发生在受恒定拉应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。

C、发生在受压应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。

D、发生在受压应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。

10.应力腐蚀的三要素是（D）

A、纯金属、拉应力和腐蚀介质环境。

B、纯金属、剪应力和腐蚀介质环境。

C、拉应力和剪应力，腐蚀介质。

D、合金，恒定拉应力，腐蚀介质

11.铝合金的丝状腐蚀（D）

A、是金属表面发生的均匀腐蚀。

B、是由于金属暴露在氧中而发生的腐蚀。

C、是由于热处理不当而发生的腐蚀。

D、其特征是漆层下面有隆起。

12.不能用来解释不锈钢点蚀机理的是：（A）

A．

能斯特公式

B自催化酸化作用C．闭塞电池

D．“环状”阳极极化曲线

13.、腐蚀疲劳发生的条件是（C）

A特定材料和敏感介质

B静应力和腐蚀介质

C交变应力和腐蚀介质

D特定材料和静应力

14.下列材料在相同条件下较易腐蚀的是（B）

A金属材料表面均匀

B金属材料表面粗糙

C金属材料电位较正

D金属材料表面光滑

15．能够用来判断金属电化学腐蚀速度大小的是

D

A．电极电位

B．能斯特公式

C．电位－pH图

D．腐蚀极化图

16．中性盐水的阴极极化曲线

D

A.只反映氢去极化行为

B.只反映氧去极化行为

C.先反映氢去极化行为后反映氢和氧共同去极化行为

D.先反映氧去极化行为后反映氧和氢共同去极化行为

17．为了控制奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，以下方法无效的是：C

A．重新固溶处理

B．稳定化处理

C．降低含碳量

D．低温回火处理

18．钢铁设备在封闭系统的水中发生耗氧腐蚀时，腐蚀速度随着温度的升高而：C

A．增大

B．减小

C．先增大后减小

D．不变

19．下列金属中最不易发生钝化的是：B

A．铬

B．铜

C．钛

D．钼

20．牺牲阳极保护法的依据是：D

A.钝化机理

B.成膜理论

C.线性极化理论

D.电偶腐蚀原理

21．下列体系中，不属于应力腐蚀的体系是：C

A．低碳钢在热浓氢氧化钠溶液中

B．黄铜在氨水溶液中

C．低碳钢在海水中

D．不锈钢在热的氯离子溶液中

22．不能用来解释不锈钢点蚀机理的是：A

A．能斯特公式

B．自催化酸化作用

C．闭塞电池

D．“环状”阳极极化曲线

23．下列物质中不能作为腐蚀过程去极化剂的是：A

A．H2

B．O2

C．Cu2+

D．Cl2

24．进行阴极保护时：B

A．被保护设备是阳极

B．辅助电极是阳极

C．设备的极化电位比自腐蚀电位正

D．辅助电极不受腐蚀

25.下面那个图与原电池的极化曲线图最接近：B

26.、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（C）

A、用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜

B、在金属中加入一些铬或镍支撑金属或合金

C、在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭

D、金属表面喷漆

27.有关氯离子腐蚀，下列说法错误的是：C

A、氯离子容易穿透金属表面氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。

B、氯离子容易被吸附在金属表面，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏。

C、大多数金属，在含氯离子的溶液中是通过氢去极化而腐蚀的，所以在氯离子浓度高的时候，容易产生腐蚀。

D、氯离子的电负性质高，离子半径相对较小，使得其对金属的腐蚀很容易发生。

四、简答题

1、化学腐蚀和电化学腐蚀的主要差别是什么

答:化学腐蚀和电化学腐蚀的主要差别在于:化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化

学作用而引起的腐蚀,腐蚀中没有自由电子的传递;电化学腐蚀是指金属在电解质溶液

中由于原电池的作用而引起的腐蚀,腐蚀中有自由电子的传递。

2、金属点蚀一般在什么条件下发生?以铝材在充气的NaCl溶液中孔蚀为例简述小孔腐蚀的机理。

答:金属点蚀发生条件有:(1)表面容易产生钝化膜的金属材料;(2)有特殊介质离子存在;(3)电位大于点蚀电位。

点蚀的发展机理目前主要用蚀孔内自催化机制作用(闭塞腐蚀电池理论)。铝材易于钝化，在充气的NaCl

溶液中，易于形成蚀孔，于是蚀孔内外构成膜-孔电池，孔内金属处于活化状态(电位较负)，蚀孔外的金属表面处于钝态(电位较正)。

孔内阳极反应:

Al→Al

3+

+3e

孔外

阴极反应:

1/2O2+H2O+2e→2OH

孔口

PH

数值增高，产生二次反应:

Al

3+

+2OH

→Al(OH)3



Al(OH)3



沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层，使得孔内外物质交换困难，孔内介

质相对孔外介质呈滞流状态。孔内O2

浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作

用加快孔内不断离子化，孔内Al

3+

浓度不断增加，为保持中性，孔外Cl

向孔内迁移，与孔内

Al

3+

形成AlCl3，AlCl3

浓缩、水解等使得孔内

PH

数值下降，PH

可以达到

2~3，点

蚀以自催化过程不断发展下去。

孔底

由于孔内的酸化、H

+

去极化的发生以及孔外氧去极化综合作用，加速孔底金属溶解速度，从而使蚀孔不断向纵深迅速发展。

3、简述金属在极化过程中腐蚀速度减慢的主要原因是什么

答:金属在极化过程中腐蚀速度减慢的原因主要有以下三方面:(1)活化极化。由于电

极反应速度缓慢引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢。(2)浓差极化。电极反应过程

中,由于电化学反应进行得很快,而电解质中物质传输过程很缓慢,导致反应物扩散迁

移速度不能满足电极反应速度的需要,而引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢;生成物从电极表面向溶液深处扩散过程的滞后,使反应物或生成物在电极表面的浓度和溶液

中的浓度出现差异,形成浓度差,而引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢。(3)电阻极化。在电极表面生成钝化膜,从而产生极化,造成金属腐蚀速度减慢。

4.简述钝化产生的原因及钝化的意义。

化学因素：由强氧化剂引起的；电化学因素:外加电流的阳极极化产生的钝化。

意义：提高金属材料的钝化性能；促使金属材料在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效途径之一。

5.简述晶间腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止晶间腐蚀的措施。

产生的条件:

组织因素--晶界与晶内的物理化学状态及化学成分不同，导致其电化学性质不均匀;环境因素--腐蚀介质能显示出晶粒与晶界的电化学不均匀性。

机理:

贫化理论和晶间杂质偏聚理论。贫化理论：在某些条件作用下，铬沿晶界扩散速度要比晶粒内扩散慢，补充不上，在晶界上出现贫铬区，当处于适宜的介质条件下时，就会形成腐蚀原电池，Cr23C6及晶粒为阴极，贫铬区为阳极而遭受腐蚀。杂质偏聚或第二相析出理论：这种晶间腐蚀与σ

相在晶界析出有关。在过钝化电位下，发生的σ相选择溶解。

影响因素：1）加热温度与时间，钢的最短加热时间和晶间腐蚀敏感性大小都与它的成分有关。2）合金成分：碳：奥氏体不锈钢中碳量愈高，晶间腐蚀倾向愈严重；铬：能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。镍：增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。钛、铌：高温能形成稳定的碳化物。

防止晶间腐蚀措施。

①变介质的腐蚀性；

②采用适当的工艺措施以尽量避免金属或合金在不适宜的温度受热，③采用低碳和高纯的不锈钢或合金，把碳、氮等含量降到合理水平；

④在不锈钢中添加钛、铌等强碳化物形成元素，形成碳化钛和碳化铌，以减少晶界贫铬现象。

6.以不锈钢在充气的溶液中孔蚀为例，简述小孔腐蚀的机理。

蚀孔内的自催化酸化机制，即闭塞电池作用。蚀孔一旦形成，孔内金属处于活化状态（电位较负），蚀孔外的金属表面仍处于钝态（电位较正），蚀孔内外构成了膜

孔电池。孔内阳极反应：

孔外阴极反应：

孔口PH值增高，产生二次反应：

Fe（OH）3沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层。使孔内外物质交换困难。孔内O2浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作用加速了孔内不断离子化，孔内Fe2+浓度不断增加，为保持电中性，孔外Cl-向孔内迁移，并与孔内形成FeCL2。孔内氯化物浓缩、水解等使PH值下降，点蚀以自催化过程不断发展下去。孔底，由于孔内的酸化，H+去极化的发生及孔外氧去极化的综合作用，加速了孔底金属的溶解速度。

7.简述应力腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止应力腐蚀的措施。

产生的条件:

1.敏感材料:合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。

2.特定的腐蚀介质:发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐蚀介质有关.3.拉伸应力:增加拉伸应力会降低疲劳寿命，增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压缩应力则可提高疲劳强度。

机理:

闭塞电池理论:

认为在已存在的阳极溶解的活化通道上，腐蚀优先沿着这些通道进行，在应力协同作用下，闭塞电池腐蚀所引发的蚀孔扩展为裂纹，产生SCC

。这种闭塞电池作用与前面的孔蚀相似，也是一个自催化的腐蚀过程，在拉应力作用下使裂纹不断扩展，直至断裂。膜破裂理论:

认为金属表面是由钝化膜覆盖，并不直接与介质接触。在应力或活性离子Cl-的作用下易引起钝化膜破裂，露出活性的金属表面。介质沿着某一择优途径浸入并溶解活性金属，最终导致应力腐蚀断裂。

影响因素:应力、环境、冶金因素。

防止应力腐蚀的措施:

a.合理选择材料;

b.减少或消除残余拉应力;

c.改善介质条件;

d.电化学保护;

e.涂层保护

8.简述腐蚀电池的三个工作环节。

（1）阳极反应：通式：Me→Men++ne

（2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me]

析氢反应：2H++2e＝H2

吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O

（酸性溶液中）；

O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）

（3）电流回路

金属部分：电子由阳极流向阴极

溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

9.金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？

1)PBR大于1；2）膜要致密、连续、无空洞、晶体缺陷少；3）稳定性好、蒸汽压低、熔点高；4）膜与基体的附着力强，不易脱落；5）生长内应力小；6）与基体具有相近的热膨胀系数；7）膜的自愈能力强。

10.绘出Fe—H2O的E—pH图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图的应用。

答案：

金属的E—pH图的应用

预计一定条件下的金属腐蚀行为

反应金属自发腐蚀热力学倾向

指明金属实施保护的可能性与方向

总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。

常见金属在中性介质中都比较稳定。

应用举例：如图，当环境条件在圆点处时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。

11.理论电位—pH图的局限性？

答案：一些局限性：

1．由于金属的理论电位—pH图是一种以热力学为基础的电化学平衡图，因此它只能预示金属腐蚀倾向的大小，而不能预测腐蚀速度的大小。

2．图中的各条平衡线，是以金属与其离子之间或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条件的，但在实际腐蚀情况下，可能偏离这个平衡条件。

3．电位—pH图只考虑了OH-这种阴离子对平衡的影响。但在实际腐蚀环境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等阴离子，它们可能因发生一些附加反应而使问题复杂化。

4．理论电位—pH图中的钝化区并不能反映出各种金属氧化物、氢氧化物等究竟具有多大的保护性能。

5．绘制理论电位—pH图时，往往把金属表面附近液层的成分和PH大小等同于整体的数值。实际腐蚀体系中，金属表面附近和局部区域内的pH值与整体溶液的pH值其数值往往并不相同。

因此，应用电位—pH图时，必须针对具体情况，进行具体分析，过分夸大或贬低电位—pH图的作用都是不对的。

12.何谓腐蚀极化图?说明其应用。

答案：一腐蚀电池，开路时，测得阴、阳极的电位分别为E0,C和E0,A。然后用可变电阻把二电极连接起来，依次使电阻R值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，就是腐蚀极化图。因此，腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。

腐蚀极化图的应用

（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素

(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C-

EO,A)，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）

(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）

(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）

(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。

（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。

13.钝化过程可划为四个阶段

活化溶解区：随电位升高值E1,电流密度由I1逐渐增加至I2,电位达到E2就不再增加。称E1为初始电位，称I1为初始电流密度，E2为致钝电位，I2为致钝电流密度。

人们称E1—E2区为活化溶解区。

活化—钝化过渡区：电位到达E2之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达E3时，电流密度稳定一较小值I3

。人们称E3对应的电流密度I3为维钝电流密度，称E2—E3区为活化—钝化过渡区。

钝化区：电位到达E3后，随电位升至E4时，电流密度始终维持在I3。

在E3—E4电位区间内，当电流密度小于I3时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意义。人们称E3—E4电位区间为钝化区。

过钝化区：当电位到达E4后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子或变成可溶性阴离子或升华，或再更高的为电场作用下，氧化膜的半导体性质已不能够保护金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于E4电位为过钝化区。

结论：由金属钝化过程㏒I—E曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。

显然，钝化区的E3越低，E4越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。

14.金属钝化的解释有几种理论？

（1）成相膜理论

这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。

（2）吸附理论

吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的反应能力降低了，因而发生了钝化。

15、根据极化图说明外加电流阴极保护原理，并说明阴极保护的主要参数，应如何选择这些参数。

原理：由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。

保护参数

保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。要使金属的腐蚀速度降低到零，取阳极反应平衡电位作为保护电位（Epr=

Eea）。

(最小)保护电流密度ipr：与保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。保护电位是基本的控制指标。

确定保护电位时应考虑两个方面的因素：第一，Epr值（越负越好）；第二，析氢反应的影响。

16.说出几种恒温氧化的动力学规律，并说明其意义。

直线规律：y=kt+c,y—氧化膜厚度，t—时间，k—氧化线性速度常数。意义：表面氧化膜多孔，不完整，不具有保护性，对金属进一步氧化没有抑制作用。

抛物线规律：y2=kt+c，表明氧化膜具有保护性，氧化受离子通过扩散通过表面氧化膜速度控制。

立方规律：y3=3kt+c,扩散阻滞作用比膜增厚所产生的阻滞更为严重。

对数与反对数规律：y=klg(t+t0)+A,说明氧化过程扩散阻滞作用远比抛物线规律大。

17.腐蚀极化图不能由实验直接测定，试画图说明使用Tafel极化曲线反推法如何得到腐蚀极化图。

测得Tafel曲线后，将两条曲线做切线，切线交点为S，过S做平行线，得Ecorr。

将S与两平衡电位，EO,A，EO,C连接起来就得到腐蚀极化图。

18.影响氢去极化腐蚀的主要因素

.金属材料的性状：金属材料的本质、表面状态及金属阴极相杂质都会影响到金属的氢去极化腐蚀。材料与表面状态不同其氢过电位值不同，氢过电位值愈大，氢去极化腐蚀速度愈小，反之亦然。若杂质相的氢过电位很小，就会加速金属的腐蚀。

.pH值减小，氢离子浓度增大，氢电极电位变得更正，加速金属的腐蚀.阴极区的面积增加，氢过电位减小，阴极极化率降低，析氢反应加快，从而导致腐蚀速度增大。

.温度升高也使氢过电位减小，而且温度升高，阳极反应和阴极反应都将加快，所以腐蚀速度随温度的升高而增大。

19.影响氧去极化腐蚀的主要因素：

阳极材料电极电位降低则氧去极化腐蚀的速度增大。溶解氧浓度增大，氧去极化腐蚀速度随之增大。但当溶解氧浓度提高到使腐蚀电流密度达到该金属的临界钝化电流密度时，金属将由活化溶解态向钝化态转化，其腐蚀速度就会显著降低。.溶液流速越大，腐蚀速度也就越大。但当流速增大到氧的还原反应不再受浓差极化控制时，腐蚀速度便与流速无关。对于可钝化金属，金属便转入钝态。.盐浓度的增大，溶液的电导率增大，腐蚀速度将有所提高。但当盐浓度高到一定程度后，腐蚀速度反而会随盐浓度的提高而减慢。.温度升高氧的扩散和电极反应速度加快，因此在一定温度范围内，随温度升高腐蚀速度加快。但温度升高又会降低氧的溶解度（敞口系统），使金属的腐蚀速度减小。

20.影响腐蚀的材料因素、环境因素及结构因素各有哪些？

答：影响腐蚀的材料因数（内因）有：、金属的种类，、合金元素与杂质，、表面状态，、内应力，、热处理，、电偶效应；环境因素（外因）：、去极剂种类与浓度，、溶液PH值，、温度，、流速，、溶解盐与阴、阳离子；设备结构因素：、应力，、表面状态与几何形状，、异种金属组合，、结构设计不合理等。

21.金属构件发生电化学腐蚀时，对于大阴极-小阳极和小阴极-大阳极的结构，哪种的腐蚀危害性大？为什么？

答：大阴极-小阳极的电化学腐蚀的危害性大。因为阴、阳极面积比增大与阳极的腐蚀速度成直线函数的关系，增加比较迅速。即阴极的面积增大，阳极的腐蚀速度加快。

22.应力腐蚀发生必须满足的条件是什么？

答：应力腐蚀必须是在拉应力和特定介质的联合作用下发生，构成一定材料发生应力腐蚀的条件是：拉应力和特定介质。

23.何谓腐蚀疲劳?

与纯机械疲劳和应力腐蚀断裂相比有何特点?

答：腐蚀疲劳：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂

腐蚀疲劳的特点：①腐蚀疲劳的S—N曲线与纯力学疲劳的S—N曲线形状不同，腐蚀疲劳不存在疲劳极限。

②腐蚀疲劳与应力腐蚀不同，只要存在腐蚀介质，纯金属也能发生腐蚀疲劳。

③腐蚀疲劳强度与抗拉强度间没有一定的联系。

④腐蚀疲劳裂纹多起源于表而腐蚀坑或表面缺陷．往往成群出现，裂纹主要是穿晶型，并随腐蚀发展裂纹变宽。

⑤腐蚀疲劳断口即有腐蚀的特征又有疲劳的特征(疲劳辉纹)、而纯力学疲劳断口有两种情况：对于塑性材料断口为纤维状，呈暗灰色；脆性材料断口呈现出一些结晶形状。

24.写出吸氧腐蚀在不同pH条件下的反应方程式，论述氧的阴极还原过程，讨论可能的控制步骤并说明原因。

在中性或酸性条件下：O2+4H++4e→2H2O

在碱性条件下：

O2+2H2O+4e→4OH-

氧的阴极还原过程

：

(1)氧由空气/溶液界面溶解进入溶液；

(2)氧在扩散和对流的作用下进入阴极附近；

(3)氧在扩散作用下进入双电层，吸附在电极表面；

(4)氧在阴极上得到电子，发生吸氧腐蚀。

控制步骤：

(1)

为控制步骤，因为氧不足以消耗阴极上的电子，使腐蚀减慢。

(2)

为控制步骤。

25.论述点蚀的机理，并阐述点蚀与缝隙腐蚀的区别。

点蚀是闭塞性腐蚀，在金属面上首先有金属的溶解，形成蚀坑，在蚀坑内氧浓度比外界低，形成浓差腐蚀。使腐蚀进一步加速蚀孔生长。由于金属的腐蚀而产生金属离子的浓度升高，吸引负离子和水解产生H+形成HCl等继续维持了点蚀（5）。

点蚀先前没有蚀孔，形成之后继续腐蚀，在回扫形成的包络曲线所环绕的面积上，点蚀只继续生长，不会有新的点蚀生成。

缝隙腐蚀是在腐蚀前就已经有了缝隙，在腐蚀介质中继续沿缝隙进行腐蚀，在回扫形成包络曲线所环绕的范围内，缝隙腐蚀不但继续生长还有新的腐蚀生长。

26.试画出氧去极化过程的阴极极化曲线并解释图中各拐点的意义。

作图

当阴极电流密度较小且供氧充分时，相当于极化曲线的Ep段，这时过电位与电流密度的对数呈直线关系，阴极过程的速度取决于氧的离子化反应。

当阴极电流密度增大时，相当于图中的pfs段，由于氧的扩散速度有限，供氧受阻，出现了明显的浓差极化。阴极过程受氧的离子化反应和扩散共同控制。

当ic大约等于id时，氢的去极化过程就开始与氧的去极化过程同时进行，得到总的阴极去极化曲线。

27.何为缓蚀剂？缓蚀剂的分类？简要介绍不同缓蚀剂的作用机理。

答案：缓蚀剂是一种当它以适当的浓度或形式存在于介质中时，可以防止和减缓腐蚀的化学物质或复合物质。

缓蚀剂的分类：

(1)按化学结构分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。

(2)按使用介质的pH值分为酸性介质(pH

≤1～4)缓蚀剂、中性介质(pH＝

5～9)缓蚀剂和碱性介质(pH

≥

10～12)缓蚀剂。

(3)按介质性质分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。

作用机理：

(一)缓蚀剂的吸附理论

吸附理论认为，许多有机缓蚀剂属于表面活性物质，这些有机物分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基组成；当它们加入到介质中后，缓蚀剂的极性基定向吸附排列在金属表面，从表面上排除了水分子和氢离子等致腐粒子，使之难于接近金属表面，从而起到缓蚀作用。如各种胺类化合物。

(二)缓蚀剂的成膜理论

．

成膜理论认为，缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生反应，结果在金属表面上生成不溶或难溶的具有保护作用的各种膜层，膜阻碍了腐蚀过程，起到缓蚀作用。

(1)这类缓蚀剂中有一大部分是氧化剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等，它们使金属表面生成是有保护作用的氧化膜或钝化膜。这类缓蚀剂相当于钝化剂的作用。

(2)有一些非氧化性的有机缓蚀剂，如硫醇与铁在酸性介质中、喹啉与铁在盐酸中，能够生成难溶的化合物膜层，叫做沉淀膜。沉淀膜起到类似于氧化膜的作用，达到缓蚀效果。

(三)电极过程抑制理论

这种理论认为，缓蚀剂的作用是由于缓蚀剂的加入抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过程，减缓了电化学腐蚀速度。由图3—3可以看出，缓蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化，根据缓蚀剂对电化学过程阻滞的类型，将缓蚀剂分为以下三种。

1．阳极抑制型缓蚀剂

2．阴极抑制型缓蚀剂

3．混合抑制型缓蚀剂

五、综合题

1、下图是典型的阳极极化曲线，请指出:(金属用Me

表示)

(1)ER、b

E、p

E、op

E、b

I、p

I

和B

点、D

点、E

点、F

点的意义。

(2)A-B

区、B-C

区、C-D

区、D-E

区、E-F

区、F-G

区的名称和A-B

区、B-C

区、C-D

区、D-E

区可能发生的阳极反应式。

(3)利用该图说明外加电流法阳极保护的基本原理，并说明阳极保护的主要参数，应如何选择这些参数。

答:(1)ER--自腐蚀电位

b

E

--临界钝化电位(致钝电位)

I

b

I

p

阳

极

电

流

密

度

i

阳极电位E

p

E

--钝态电位(维钝电位)

op

E

--过钝化电位

b

I

--临界钝态电流密度(致钝电流密度)

p

I

--钝态电流密度(维钝电流密度)

B--金属钝化的开始点

D--金属过钝化的开始点

E--金属二次钝化的开始点

F--金属二次过钝化的开始点

(2)A-B

区:活性溶解区:Me→Me

n+

++ne

B-C

区:活化-钝化过渡区:3Me+4H2O→Me3O4+8H

+

+8e

C-D

区:钝化区或稳定钝化区:2Me+3H2O→Me2O3+6H

+

+6e

D-E

区:过钝化区:Me3O4+4H2O

→Me2O7

+8H

+

+8e

可能还发生:4OH

→O2+2H2O+4e

E-F

区:二次钝化区

F-G

区:二次过钝化区

(3)外加电流法阳极保护的基本原理是将Me

进行阳极极化，使其进入钝态区而得到保

护。阳极保护的主要参数:临界电流密度

b

I、钝化区电位范围（p

E

~

op

E)、维钝电流

密度

p

I

。选择这些参数时

b

I

应越小越好，便于

Me

易于进入钝态区，且降低设备的投资

费用;（p

E

~

op

E)越宽越好，便于

Me

维持在钝态区，否则

Me

很容易从钝化区进入活

化区或过钝化区，不但起不到保护作用，相反，在通电情况下，只会加速Me的腐蚀;

p

I

应越小越好，便于Me

维持在钝态，且耗电量小。

2、Fe在25℃，3%NaCL中腐蚀时，欧姆电阻不计。其腐蚀电位Ecorr=-0.54V(SCE)。试计算此腐蚀体系中阴极、阳极控制程度。已知Fe(OH)2的金属在与空气接触溶度积Ksp=1.65x10-15，饱和甘汞电极（SCE）电位为0.244V，氧还原标准电位为0.401V，Fe溶为Fe2+的标准电位为-0.44V。

Fe-2e→Fe2+

Fe2++2OH—=Fe(OH)2

解答：因为

[OH-]=10-7

所以

O2+2H2O+4e=4OH—

阳极占：

阴极占：

所以腐蚀属于阴极控制。

3、试说明Zn在CuSO4溶液中能否腐蚀？

解答：设Zn在CuSO4溶液中能被腐蚀，产生两个电化学反应。两个反应的标准电极电位为：阳极反应：Zn→Zn2++2e

阳极反应Cu

2++2e→Cu

=-2×96484×【0.337-（-0.763）】=-2122645J<0

Zn在CuSO4溶液中有腐蚀倾向。

4、金属在与空气接触的中性介质中，依靠氧还原（去极化）反应进行腐蚀。试确定金属可能发生腐蚀的可逆电位。（介质温度为250C,空气中氧分压p=21278.25Pa）。

解答：计算氧在阴极过程的氧电极电位。

中性介质阴极反应O2

+

2H2O

+

4e→4OH-

由能斯特方程式O(氧化态)+ne→R(还原态)

只有在中性溶液中的可逆电位比0.805V小的金属，才有可能在250C的中性溶液中依靠氧的去极化作用维持电化学腐蚀过程。

5、由Butler-Volmer方程

正向阴极反应电流密度

逆向阳极反应电流密度

推导Tafel公式和线性极化方程。

解:

强极化时的近似公式

(当h

200mV):

当强阳极极化时（ha很大),ia=

io

exp

(bnFha

/RT)

当强阴极极化时（hc很大),ic=

-io

exp

(anF

hc

/RT)

上式取对数整理，获Tafel关系

—过电位与极化电流的关系：

h

=

a

+

b

lg

i

其中

a

=

-2.3RT

lg

io

/

anF,b

=

2.3RT

/

anF

a

—

Tafel常数，与电极材料、表面状态、溶液组成及温度有关；

b

—

Tafel

斜率，与材料无关不大。

（2）弱极化时的近似公式（h

＜

5mV）：

将以下电化学极化方程式：

ia

=

io[exp(2.3

ha/ba)

exp(-2.3

hc/

bc)]

ic

=

io[exp(-2.3

hc

/

bc)

exp(2.3

ha

/

ba)]

指数项按级数展开(x→0,ex=1+x)，略去高次项，可得近似公式：

ha

=

RT

ia/ionF

=

Rr

ia

hc

=

RT

ic/ionF=

Rr

ic

其中：Rr

=h/

ia

=

RT/ionF

—法拉第电阻或电化学传荷电阻，表征电化学腐蚀的速度。

6.为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+

还是以形式存在，涉及了如下电池

测得在18

ºC

时的E

=

mV，求亚汞离子的形式。

解：设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为

电池电动势为

作为估算，可以取。

所以硝酸亚汞的存在形式为。

7.wagner理论推导K常数过程：阳极反应：，阴极反应：，电池总反应：

总电阻=离子电阻+电子电阻

假设在t秒内形成氧化膜的克当量数为J，膜长大速度以通过膜的电流I表示，则有

积分得，则

化工腐蚀与防护 篇6

关键词：腐蚀；防护；水箱；空气能

中图分类号：TK512+14 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0128-02

1 不锈钢水箱的类型、材质

热水器的水箱通常由内胆、发泡层、外壳等部分组成，普通家庭用的水箱容量通常有40 L、50 L、60 L、80 L、100 L、150 L、200 L、250 L、300 L，从主流厂商和市场反馈情况看，电热水器的容量通常以100 L以下的居多，而为了让更多的水龙头有热水用，更高的一次可用热水量300 L，用户选用空气能水箱时会适当偏向150 L以上规格的水箱，现阶段这些空气能水箱内胆材质主要有不锈钢和搪瓷两种，且受制作工艺水平等诸多因素限制，市场特别是外销市场不锈钢水箱所占的比例稍大。

不锈钢拥有良好的耐腐蚀、耐高低温、抗氧化能力，同时有不错的机械成型、热加工特性，以及拥有“钝化膜”自修复能力，广泛应用于工业、建筑、医疗卫生、日常生活等领域。用于空气能水箱内胆的不锈钢材质以304居多，当然不排除一些高端产品、用在水质特别差的地方或针对国外市场，厂商在开发水箱时会采用抗腐蚀能力更强的304 L，甚至是316 L等材质。

2 不锈钢水箱被腐蚀后的影响

空气能水箱的容积比电热水器大较多，相应的焊接总长度也更长，工艺控制的难度也更大，同时随着水箱功能的增加，需要焊接的部位越来越多，这些无疑都增大了锈钢水箱内胆被腐蚀的可能。

同时，空气能热水器的市场售价整体上比传统的贵，水箱价格占整体价格较大的一部分，有发泡层和外壳的因素，若出现内胆被腐蚀漏水的情况，往往通过更换水箱来解决，而整体式结构更是通过更换整套产品来解决。无论是更换水箱还是整套产品，对厂商、经销商、用户等都是较大的损失，这也往往成为各大空气能厂商的难点。

3 不锈钢腐蚀机理分析和防护措施

水含有钙、镁、氯等离子，而氯离子对不锈钢水箱内胆的腐蚀影响较大。

3.1 氯离子对不锈钢腐蚀的机理

①吸附理论认为：氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力，它们优先被金属吸附，并从金属表面把氧排掉，甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物，形成了可溶性物质，进而加速腐蚀。

②成相膜理论认为：由于氯离子半径小，穿透能力强，容易穿透氧化膜内极小的孔隙到达金属表面，并与金属相互作用形成可溶性化合物，同时使氧化膜的结构发生变化，金属产生腐蚀。

③不锈钢耐氯离子腐蚀能力不仅与氯离子的浓度有关，也与质温度有关。通过下表可知，304不锈钢能够适用含氯离子的浓度和温度都比较低，很多空气能热水器的最高水温都可接近60～80 ℃，所以在产品开发设计时需特别留意，不能一味追求高水温和高一次可用热水量，将最高水温定的很高，不同氯离子含量建议使用的最高温度见表1。

3.2 不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理和防护措施建议

不锈钢腐蚀类型、腐蚀机理和防护措施建议见表2。

4 在设计和制作方面应注意的问题

通过上述分析，在空气能不锈钢水箱的设计、制作方面可能需要注意的地方有以下几方面。

4.1 设计方面

①304不锈钢大截面尺寸焊接后对晶间腐蚀敏感，同时在含氯离子水中（包括湿蒸汽）对应力腐蚀也很敏感，所以改用耐腐蚀性更好的304 L等不锈钢，从根本上改变现状；另外，需留意产品可使用最高水温的合理性。

②水箱内胆的缝隙、死角多，易形成局部缝隙腐蚀，主要通过更改设计来降低该类腐蚀的程度，当然条件允许可增加镁棒或电子阳极进行更好的防腐蚀保护。另外需考虑接头、感温盲管结构，以免在生产制作、检漏等诸多环节造成应力腐蚀。

4.2 制作方面

①不锈钢基材的下料、卷圆、直缝焊等环节需注意不要划伤，以免破坏钝化膜，进而在使用时发生局部点腐蚀。

②半成品在摆放等环节均有机会与碳钢接触，易造成局部点腐蚀，所以需留意摆放的工装本身不能有碳钢材料，若无法满足，须有相应的隔离措施；同时模具、夹具等不能使用碳钢材料。

③强迫性的装配水箱内胆，易造成应力集中，形成应力腐蚀，生产过程中严禁蛮力操作。

④焊接速度慢，电流偏高，都易造成焊接热影响区的晶间腐蚀，所以在保证焊接强度的情况下，要尽可能地提高焊接速度，减少电流量。

⑤厂商的一些补焊过程主要使用手工补焊，不能有效控制焊接速度，加上二次焊接的破坏，加大了晶间腐蚀的可能，所以根本措施就是不采用补焊操作等。

参考文献：

化工腐蚀与防护 篇7

1 腐蚀现象的原因分析

(1) 机械设备腐蚀的自身原因石油化工的机械设备大多都是金属设备, 由于所采用的金属材质不同, 机械设备的抗腐蚀能力也不相同, 较为密致的金属结构就比相对粗糙的金属结构更耐腐蚀。除此之外, 机械设备上突出的零件, 下陷的凹口都会更容易受到腐蚀。设备的结构越复杂, 其腐蚀速度就会越快, 当机械的结构较为复杂时, 就会使其表面具有较多的接口, 缝隙, 这就会聚集灰尘, 油滴, 水等物质, 这样便会加快设备的腐蚀速度。机械设备的材料的成分越复杂, 设备的腐蚀速度也会越快。

(2) 生产设备所处的环境一般的化工生产都会接触具有腐蚀性的物质, 如酸、碱、盐、空气、水、溶剂这些物质都是造成机械设备腐蚀的介质。在化工生产的过程中常常会由于机械的运转产生大量的热量, 空气在受热之后会膨胀, 导致相对压强升高, 这就会导致机械设备的腐蚀加快。腐蚀介质的分子运动速度越剧烈, 腐蚀的介质与机械设备的接触面积就越大, 腐蚀的现象也会越快。

2 机械设备腐蚀的分类

(1) 按照腐蚀的机理分类依靠腐蚀的机理可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。所谓化学腐蚀是指金属与介质直接发生化学变化所产生的腐蚀, 这种腐蚀的特点是在腐蚀过程中金属内部以及金属与介质之间没有发生电流, 这是化学腐蚀和电化学腐蚀最为本质的区别。化学腐蚀是指非电解质溶液直接与金属发生化学变化。电化学腐蚀是指金属与电解质溶液间因为电荷的流动而发生变质的腐蚀, 在腐蚀的过程中阳极失去电子, 阴极得到电子从而形成电流。

(2) 按照腐蚀的形态分类按照腐蚀的形态, 可以将腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀是指机械设备的全部金属表面都与腐蚀性介质进行着化学或者电化学腐蚀, 这种腐蚀会使设备的管道越来越薄, 在压力的作用下会使管道破裂, 严重时还会发生爆炸造成安全事故。局部腐蚀是指腐蚀的现象仅发生在金属的突出的零件或者下陷的凹槽区域, 其他部分几乎没有腐蚀或者发生微小的腐蚀。局部腐蚀往往比全面腐蚀较快, 危害也较大, 局部腐蚀的形式主要有点蚀 (孔蚀) , 晶间腐蚀, 应力腐蚀开裂, 冲蚀, 缝隙腐蚀, 磨损腐蚀等。

3 腐蚀现象的危害和防腐的意义

在工业生产中, 石油化工生产工艺所需的主要设备会在酸、碱、盐、空气、水、溶剂的作用下发生腐蚀, 从而会对石油化工企业造成巨大的经济损失, 给国民经济带来巨大损失。据专业人士调查, 每年因腐蚀造成的国民经济损失约占国民经济总产值的2%至4%。因此, 在日常生产过程中, 对石油化工机械设备进行必要的防腐措施, 确保能够最大限度的延长石油化工机械设备的使用寿命, 从而降低经济损失。提升国民经济的生产值, 促进石油化工产业的发展。

4 石油化工机械设备腐蚀的防护措施

针对石油化工机械设备的防腐, 可以从以下方面进行。 (1) 在设备的选材方面, 尽量选取金属较为单一的材料, 如碳素钢, 碳素钢的主要元素是碳和铁, 这种材料不仅价格低廉, 来源广泛, 加工方式也比较简单。但是这种材料在酸碱盐等腐蚀性较强的介质中腐蚀的速度较快, 因此在选取时会受到限制, 在腐蚀性能较为强的环境下最好选用合金, 例如不锈钢。 (2) 在设备设计时简化设备的结构, 设备的结构设计越简单越好, 并且尽量做到材料的统一, 这样就能减少组件连接时所产生的缝隙, 降低点蚀 (孔蚀) , 晶间腐蚀, 应力腐蚀开裂, 冲蚀, 缝隙腐蚀等局部腐蚀的现象。除此之外, 还要避免组件在焊接时出现焊接缺陷, 焊瘤是焊接过程中最常见的缺陷, 焊瘤的存在不仅会造成局部腐蚀还会集中设备的应力, 使设备的生产过程中遭到破坏。 (3) 化学或电化学腐蚀的防护。针对于化学腐蚀, 在设备表面涂抹一层起到隔离设备与腐蚀介质的保护膜, 例如涂漆或者金属氧化膜, 而对于电化学腐蚀可以在设备表面外加电源或者吸附金属, 外加电流这种方法是利用外加直流电, 使电流通过土壤进入到被保护机械设备中, 使整个设备的结构电位低于周围环境。吸附金属法是在设备表面吸附一种比机械设备材料更为活跃的金属, 这种金属在电化学腐蚀中替代设备充作阳极, 这种方法是牺牲掉这些外加的金属来完成对设备的保护。总之, 化工设备的腐蚀破坏无处不在, 只有加强认识腐蚀现象, 并给予一定的防护, 才能确保石油化工机械设备的安全平稳运行。

参考文献

[1]安博.《对我国石油化工机械设备腐蚀因素的分析》.2014.

[2]马媛媛.《化工设备的腐蚀与防护研究》.2013.

化工腐蚀与防护 篇8

工业厂房钢结构常受到腐蚀而破坏失效,造成生产事故使生产停顿,甚至发生人身安全事故。钢结构的腐蚀主要受大气环境的影响,而大气环境特别是工业大气环境的腐蚀性与生产工艺、原材料以及污染物排放等密切相关。为减少腐蚀,提高厂房钢结构的安全使用寿命,进行现场环境条件下的各种材料及保护层的大气暴露腐蚀试验,积累化工大气环境条件下的材料腐蚀数据,研究其腐蚀行为与规律,是非常必要的。石化硫磺装置主要是对其他装置进来的含硫化氢酸性气体,通过焚烧炉燃烧,在催化剂作用下发生化学反应生成硫磺。其涉及的工艺过程中含有硫化氢、二氧化硫等腐蚀介质,污染周边大气环境,具有典型的化工大气腐蚀性;而目前此类大气环境条件下的材料腐蚀数据与规律还不系统。为此,在武汉某化工厂硫磺生产车间附近建立化工大气腐蚀试验站,对石油化工常用钢结构进行大气环境腐蚀研究,以为生产设备、设施和装置合理选用防腐蚀措施和表面防护体系提供科学依据。

1 试 验

1.1 试 材

试材尺寸均为75 mm×150 mm×3 mm,有标准金属材料(Q235碳钢、纯锌、纯铝、纯铜)和喷涂保护层(8种体系,见表1)的Q235碳钢2类。

1.2 大气暴露腐蚀

试验站设在武汉某石油化工厂硫磺装置楼顶,简称石化站;对比试验站为位于汉口的武汉大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站,简称汉口站。按GB/T 14165-2008“金属和合金 大气腐蚀试验 现场试验的一般要求”进行大气暴露试验,试样试验面朝南,与地面呈45°倾斜放置,暴露2 a。

1.3 测试分析

按GB/T 19292.3 “金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 污染物的测量”,2010年每月定时测定环境中的二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等腐蚀环境因素,评定试验站大气环境的腐蚀等级。按GB/T 19292.4“金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定”测定材料的腐蚀速率。按GB/T 1766-1995“色漆和清漆 涂层老化的评级方法”,从失光率和粉化程度判断涂层的耐候性,划叉观察涂层锈蚀和扩展情况以判断其耐蚀性。

2 结果与讨论

2.1 环境因素分析

2010年2个试验站环境因素测试结果见表2。从表2可知:石化站大气环境污染物浓度明显高于汉口站,二氧化硫和硫化氢含量约是汉口站的2倍,氯离子含量是汉口站的3倍,二氧化氮含量是汉口站的3.5倍。根据GB/T 19292.1-2003 “金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性分类”评价:按二氧化硫含量分类,石化站的大气环境属于P2级,为典型的工业大气环境,汉口站的等级为P1级;按氯离子含量分类,2个试验站氯离子沉积率均小于3 mg/(m2·d),腐蚀等级为S0级,说明氯离子污染较少。武汉大气环境为湿热气候,其潮湿时间等级为T4。综合二氧化硫和氯离子含量等级,石化站对Q235碳钢、锌、铝、铜的腐蚀等级为C4,具有较高的腐蚀性;汉口站腐蚀等级为C3,具有中等的腐蚀性。

2.2 金属材料环境腐蚀结果分析

2种试验站的Q235碳钢经1 a大气暴露试验后腐蚀均较严重,表面可见明显蚀坑,石化站试样表面锈层较密,呈深褐色;汉口站试样表面呈深褐色,较致密;2个试验站试样反面比正面腐蚀严重,锈层厚且疏松,易脱落,面层为褐色,底层为棕色。铜试样在石化站变色严重呈黑色,在汉口站为紫黑色,均失去原有光泽。铝和锌表面有少量白锈斑点,腐蚀轻微。

4种金属材料在石化站和汉口站暴露1 a的腐蚀速率见表3。从表3可知:Q235碳钢在石化站的腐蚀速率几乎是汉口站的2倍;铜、铝、锌的腐蚀速率较小,耐蚀性能优良。 根据GB 19292-2003 “金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性分类”,综合考虑4种材料的腐蚀速率评估环境腐蚀性:汉口站的腐蚀等级为C3~C4级,即大气环境具有中等或较高的腐蚀性;而石化站的腐蚀等级为C4~C5级,具有很高的腐蚀性。

石化站腐蚀等级较高是由于其大气环境中含有较高浓度的二氧化硫、硫化氢等腐蚀介质,影响了锈层的组成及结构。在化工环境中Q235的腐蚀产物主要为Fe2(SO4)3·nH2O,FeSO4·nH2O,FeOOH以及Fe(OH)(SO4)(H2O);然而在城市大气中则主要为Fe3O4,Fe(OH)3和FeOOH[1]。二氧化硫在空气中进一步氧化生成三氧化硫,与水汽结合生成亚硫酸和硫酸,吸附在裸金属表面具有较强的加速腐蚀性,且具有循环作用。1个分子的二氧化硫可腐蚀多个Fe原子,表面迅速形成很多微电池,使前期生成的Fe(OH)n溶解,而Fe(OH)n对金属具有一定的保护性[2,3]。在酸化液膜中,同时也会生成中间产物Fe(OH)(SO4)(H2O),这种物质在空气中很快被分解成Fe(SO4)x·nH2O以及FeOOH等。在高湿环境下,水分、氧气和硫酸根不断渗入,新的不稳定FeOOH不断生成,循环反应,因此锈层厚度不断增加。在污染的化工大气环境中,碳钢表面锈层中裂纹较多,锈层的保护作用下降。

2.3 保护层材料环境腐蚀结果分析

Q235碳钢表面不同保护层大气暴露1,2 a的腐蚀情况见表4、表5,暴露2 a后的失光率见表6。

氟碳涂层(F-1,F-2,F-3)失光率最小,耐候性最好;丙烯酸聚氨酯(B-1,B-2,B-3)次之;氯化橡胶(C-2)失光率较大,耐候性差;高氯化聚乙烯(C-1)失光率较大,表面已产生粉化,耐候性较差。丙烯酸聚氨酯(B-1,B-2,B-3)在石化站的失光率明显高于汉口站;氟碳涂层(F-1,F-2,F-3)耐候性好,在2个试验站老化差异不大;高氯化聚乙烯(C-1)和氯化橡胶(C-2)老化破坏非常严重,在2个试验站差异不明显。

大气暴露2 a后,喷铝/环氧云铁/氟碳体系(F-3)划叉部分未见腐蚀且无扩展,耐蚀性最好;环氧富锌底涂层体系(F-2,B-2)和无机富锌底涂层体系(B-3),1 a后均未见明显扩展,2 a后在汉口站未见明显扩展,在石化站扩展只有1 mm,耐蚀性较好;而环氧底涂层体系,如B-1,在石化站1 a后划叉处可见明显扩展,2 a后扩展已达3~6 mm,涂层起皮,在汉口站2 a后划叉处有明显扩展,且划叉附近有明显鼓泡;高氯化聚乙烯底漆(C-1)耐蚀性最差,1 a后划叉处裂纹扩展较大,且涂层脱落。对比划叉处扩展情况,石化站的扩展宽度和起泡程度明显大于汉口站,说明石化站化工大气环境腐蚀性明显高于汉口站。

喷铝底涂层和富锌底涂层耐蚀性明显优于环氧底涂层和高氯化聚乙烯底涂层。这是因为他们除了作为阻挡涂层外,铝和锌相对碳钢为阳极涂层,对碳钢具有阴极保护作用,同时铝、锌在大气环境中耐蚀性优良,腐蚀率小,当涂层破损处裸露基体金属时,已对碳钢进行阴极保护,阻止和减缓碳钢进一步腐蚀;而普通的环氧涂层只有阻挡作用。

化工大气环境钢结构腐蚀严重,一般的防腐蚀涂层体系不能满足要求,宜采用重防腐蚀涂层体系。推荐防范措施为:底涂层采用喷铝或富锌底涂层,中间漆采用环氧云铁,面涂层采用丙烯酸聚氨酯或氟碳涂层的配套防腐蚀体系,涂层体系干膜厚度大于300 μm。由环氧富锌底涂层、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面涂层组成的防腐蚀涂层体系已在多个石油化工钢结构和设备外表面应用数年,防腐蚀效果优良。

3 结 论

(1)石化站属于化工大气环境,含有较高浓度的二氧化硫和硫化氢等腐蚀介质,具有较强的腐蚀性,腐蚀等级为C4~C5级;而汉口站为C3~C4级。

(2) 化工大气环境中锈层的组成与城市大气环境中的不同,且化工环境锈层更疏松且裂纹较多,使腐蚀更易发展。

(3)对于不同的保护层体系,面涂层中氟碳涂层耐候性最优,丙烯酸聚氨酯次之,高氯化聚乙烯和氯化橡胶较差;底涂层中喷铝耐蚀性最好,富锌底涂层有较好的耐蚀性,高氯化聚乙烯底涂层耐蚀性较差。

(4)化工大气环境钢结构防腐蚀宜采用重防腐蚀涂层体系,推荐使用由喷铝或富锌底漆、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯或氟碳面漆组成的、干膜厚度大于300 μm的防腐蚀体系。

摘要：化工大气环境中含有较多的腐蚀性介质,对钢结构腐蚀严重。为了评价石油化工大气环境的腐蚀性,采用4种标准金属材料进行石油化工大气环境现场暴露试验,对石油化工大气环境腐蚀性进行评级;同时选用8种防腐蚀体系试样进行暴露试验,以评价其防护效果。结果表明:石油化工大气环境中含有较高浓度的二氧化硫、硫化氢等腐蚀介质,腐蚀等级属C4～C5级;保护层体系中,由喷铝或富锌底漆、环氧云铁中间漆、氟碳树脂(或丙烯酸聚氨酯)面漆组成的防护体系的综合耐蚀性和耐候性较好。

关键词：化工大气,钢结构,腐蚀与防护,大气暴露试验,耐蚀性,耐候性

参考文献

[1]胡章枝,周学杰,吴军,等.Q235碳钢在石化大气环境中初期腐蚀行为[J].装备环境工程,2011,8(3):30～33.

[2]Colei S,Ganther W D,Sinclair J D,et al.A Study of theWetting of Metal Surfaces in Order to Understand theProcesses Controlling Atmospheric Corrosion[J].J Elec-trochem Soc,2004,15l(12):B627～B635.

化工腐蚀与防护 篇9

1化工建筑腐蚀的机理及其危害

1、1腐蚀的机理

化工建筑腐蚀主要包括化学腐蚀、电化学腐蚀、大气腐蚀、电解质溶液腐蚀以及土壤腐蚀等五大类。其中, 化学腐蚀是指钢结构与具有酸性或者碱性的物质通过化学反应而发生的作用。化学腐蚀的过程中并没有电流的产生, 化学腐蚀也并不是只通过液体类的化学物质发生反应, 有时它也可以通过与干燥的气体接触从而产生腐蚀反应;电化学腐蚀, 顾名思义它在发生腐蚀反应时会产生电流, 这些电流也会在腐蚀物中传递;;大气腐蚀大多数情况下是指钢结构材料与潮湿的空气接触而被腐蚀的现象, 我们都知道大气中含有水蒸气、氧气、少量的二氧化硫等气体, 这些气体在潮湿的环境中很容易液化, 从而对钢结构材料产生腐蚀作用。尤其是靠近化工厂的钢结构建筑, 我们可以很明显的观察到其被腐蚀的情况更加严重;电解质溶液腐蚀是钢结构材料在酸碱溶液中发生的腐蚀情况, 在一些化工厂中, 很多设备都会含有大量的电解液等具有腐蚀性的液体, 如果设备损坏, 很容易泄露电解液而对钢结构材料产生腐蚀;土壤腐蚀主要是指在土壤中长期深埋的钢结构材料, 土壤中含有很有固体电解液, 而且土壤中的适度和氧气含量也很容易引起酸化造成腐蚀, 尤其是环境污染严重的地区, 降落的酸雨对土壤的酸化会更加严重。

1、2腐蚀的危害

随着建筑业对于钢结构材料的使用量越来越多, 腐蚀对于我们生产、生活所造成的危害就变得越来越严重。当钢结构被大量腐蚀后, 其内部的化学结构就会出现变化, 因而表现出来的就不仅仅是外表结构的腐蚀现象, 长期下去会使钢筋等材料的性能大大降低, 从而影响建筑的安全和使用。钢结构在发生腐蚀后会发生严重损伤, 不断的腐蚀脱落会使建筑的承重能力减弱, 同时脱落的材料也是一种资源的损失。根据有关报道, 在中国每年因为钢结构材料的腐蚀而造成的损失就多达4千亿美元。因而在日常建筑中, 如果不重视腐蚀这一问题, 采取相应的防护措施, 必定会造成更大的损失, 甚至会留下一定的安全隐患造成伤亡事故。

2化工建筑钢结构表面腐蚀的防护与治理

2、1涂层法

涂层法主要是指通过在钢结构表面涂上一层漆使其与外界环境进行隔离, 从而起到防腐蚀的效果。涂层所使用的漆主要由底漆、中间漆和面漆三种材料组成。不同的钢结构材料要考虑使用不同的底漆, 由于漆类物质也属于化学产品, 不同的漆之间会产生不同的化学反应, 因而在使用时要了解到它们之间的耐受性, 以免自身发生化学反应。涂层法在室内的防腐效果较好, 因为这种防腐工艺的成本较低, 在室内不需要经常进行防护, 但是如果用于室外的钢结构材料防腐, 则需要对其定期进行除锈。在实际施工时, 可经常对其喷砂喷丸除锈, 能在很大程度上提高涂料与金属的粘结和防腐性能。

2、2阴极保护法

阴极保护法是对金属的表面施加一个电流, 其可以使腐蚀的阳极溶解过程得到有效的抑制。阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种, 前者通过自身被溶解而起到保护金属结构的作用, 后者主要是通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物, 从而使腐蚀得到抑制。不管应用哪种方法, 只要设计科学, 经济环保, 都可以在实际施工中应用起到保护钢结构的作用。

2、3表面热喷法

表面热喷法主要是利用铝锌复合材料能够作为铝热剂的原理, 这种方法的优点是其可以进行部分处理, 虽然温度很高, 但并不会对材料产生太大影响而使其变形。这种方法在使用的过程中是用乙炔—氧焰将不断送出的铝 (锌) 丝融化, 并用压缩空气吹附到钢构件表面, 过高的温度容易使密闭环境产生真空, 因而此种方法不能在密闭的结构中使用。

2、4热浸锌法

热浸锌法是将除锈后的钢构件浸入高温融化的锌液中, 使钢构件表面附着锌层, 从而起到防腐蚀的目的。这种方法的持久性是最好的, 不需要做大量的后期维护, 适合大型钢结构材料腐蚀后使用。实际操作中, 热浸锌法仅需要两步即可完成, 即酸洗除锈与清洗。

3结语

综上所述, 当前建筑行业的钢结构材料的腐蚀问题是十分严重的, 我们要充分认识到它的危害性。在实际施工中, 要提前做好估算, 对于关键部位的钢结构材料的使用要尤其注意防腐蚀工作。并且钢结构材料在设计生产时, 我们也应该充分考虑到这种材料的防腐蚀问题, 采取必要的措施。而化工产品的设计要与实际应用结合起来, 加强对防腐蚀技术的研究, 提高建筑结构防腐蚀设计水平。

摘要：在建筑行业中, 钢结构材料的大量使用使化工建筑钢结构表面腐蚀日益严重的问题逐渐引起业内的关注。基于此, 本文主要分析了化工建筑钢结构腐蚀的原因, 并提出了钢结构防腐蚀的处理措施, 希望可以为之后的研究提出一定的参考和建议。

关键词：钢结构材料,表面腐蚀,防护

参考文献

[1]王鸿喜.王永逵.常用建筑材料实用手册[M].北京:中国铁道出版社, 1989.

[2]张爱兰.建筑钢结构发展现状[J].新型建筑材料, 2011, (10) :93~96.

[3]王肇民.建筑钢结构设计[M].上海:同济大学出版社, 2001.215~216.

[4]李敏风.重防腐蚀涂料及其涂装施工[J].腐蚀与防护.2014, 25 (9) :409-412.

化工腐蚀与防护 篇10

一、应力腐蚀

应力腐蚀是基于拉应力之下而发生, 材料处于腐蚀介质下发生开裂。应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂, 也可以是晶间断裂。大多数应力腐蚀都会发生穿过晶粒, 也就是被人们称为穿晶腐蚀。应力腐蚀是由于残留或外界应力引起的应变以及腐蚀综合影响发生的材料破裂过程。由于应力腐蚀引起的材质开裂被称为应力腐蚀断裂。

二、腐蚀机理分析

关于应力腐蚀开裂机理解释较多, 但比较常用的是:应力腐蚀开裂指合金由于张力影响, 基于某种腐蚀条件下, 受限于合金内部的相关显微路径的腐蚀而造成的破裂现象。详细而言就是钢受到应力影响而发生滑移, 导致表面钝化膜破裂, 将活性较高的表面露出, 滑移导致位错和缺位情况严重, 满足一些元素在滑移范围偏析, 从而形成了活性阳极区[2]。通过腐蚀介质完成阳极溶解, 同时还会发生阳极极化, 四周发生钝化, 从而使腐蚀周围在此形成钝化膜, 之后继续受应力影响, 于腐蚀位置底部发生局部应力集中, 导致钝化膜破裂, 至此出现新的活性阳极区持续溶剂、钝化等, 不断循环, 最终断裂。

1. 影响应力腐蚀开裂的主要条件包括多种, 其中, 介质环境是较为重要的一项。比较具有代表性的包括四种介质环境, 笔者进行如下阐述:

(1) 基于氯化物溶液介质环境。这种介质中, 奥氏体不锈钢容易发生氢脆。

(2) 基于硫化物溶液介质环境。这种介质溶液多为硫酸和H 2S水溶液, 基于这种环境下发生的腐蚀非常常见, 而且其带来的损失也是十分惨重。无论是奥氏体不锈钢还是低合金钢、碳钢, 都会出现。

(3) 基于浓热碱溶液介质环境。奥氏体钢、低合金钢、碳钢等化工设备中, 都会发生碱脆开裂, 并且这种开裂可能性会随着碱液浓度的增加、温度的升高而不断变大。

(4) 基于高温高压水溶液介质环境。我们知道, 要发生应力腐蚀, 两个因素必不可少:出现局部应力, 另一个是存在破坏钝化膜或保护膜的条件下。

另外, 力学因素和冶金因素也是影响应力腐蚀的重要因素。其中, 力学因素包括:例如, 轧制工艺强度较高的铝合金7072-T6板材, 如果顺着轧制方向对其施力拉伸, 其自身可以起到较高的应力腐蚀抗力, 最高门槛应力能够达到420MPa;如果顺着板宽方向取样, 门槛应力达到224MPa;若顺着板厚方向施力, 门槛应力非常小, 仅为49MPa, 基本上刚刚达到轧制方向的1/10。还有, 利用相应热处理方式处理各强度的40Cr Ni Mo (4340) 合金钢, 通过对比应力腐蚀裂纹发展速度和应力强度因子彼此联系, 能够看出屈服强度比较高情况下, 裂纹发展过程存在两个阶段, 最初阶段裂纹发展速度与应力强度因子成正比;到应力强度发展到一定值时, 这种正比关系破裂, 裂纹发展速度不再与应力强度因子联系。通过这一典型实验, 基本上所有的强度较高钢材, 以及强度较高的铝合金都存在这一现象。

2. 治愈冶金因素, 主要包括三点:材料成分对应力腐蚀的影响;材料组织对应力腐蚀的影响;材料强度对应力腐蚀的影响。

三、具体防护措施

1. 控制腐蚀介质的含量

通过加缓蚀剂、脱硫、注水等方式, 能够缓解操作环境中硫、氯化物的浓度, 避免或减轻设备腐蚀程度[3];良好掌握环境中的p H值, p H越小, 其对应力腐蚀越有促进作用, 特别是高强钢。关于这一问题, 应熟悉掌握各材料在何种腐蚀介质中最为敏感, 最容易发生应力腐蚀, 例如:低合金钢对硝酸盐最为敏感, 在硝酸盐介质环境中发生应力腐蚀的几率最大;奥氏体不锈钢对卤化物元素是十分敏感, 在此介质下容易发生应力腐蚀;碳钢对硫化物和硝酸盐都比较敏感等。控制腐蚀介质的含量, 应该根据不同材料选择不同的介质环境, 能够起到有效的防护作用。

2. 合理选用材料

材料的选择对于应力腐蚀情况也是有着重要影响, 强度较低的材料更加适用, 尽量避免使用高强度钢材。这主要是由于钢屈服强度越大, 要对其产生应力腐蚀破裂的敏感性就越大。

3. 改进设计结构

选择合理的设计结构能够降低局部应力的集中程度。有关高压容器设计过程中, 有时会选择壁厚不相同的对接焊缝。受到内压影响, 由于“自由”变形导致焊缝处聚集了大量的局部应力, 一旦应力达到一定值, 基于应力腐蚀条件下, 应力腐蚀破裂极易发生。所以, 选择合理的设计结构是非常重要的。

4. 消除应力热处理

发生应力腐蚀的碳钢和其他材质设备, 都应实施焊后热处理, 从而避免未消除的应力。关于这一问题在标准GB150-1998《压力容器安全检查规程》中有明确说明[4]。通过实验结果证实, 相较于钢成分对于应力腐蚀破裂产生的影响, 显微组织更加严重。通过对同种材质的钢材实施正常范围内的热处理, 能够对焊接结构晶粒产生细化作用, 获取适合的金相组织, 以免焊接结构出现裂纹, 增强焊接接头和热影响区的塑性和韧性, 最终增强抗应力腐蚀程度。这一防护措施在设备制造中比较常用。

通过对上述方法的全方面考虑, 可有效预防材料的应力腐蚀, 减少浪费, 增加效益。如碳钢材料应力腐蚀防护过程中, 应选择Ni、Mn、Si、S、P等化学元素含量较少的介质环境, 选择强度较少的碳钢材料, 进行焊后热处理, 控制焊缝和热影响区的硬度, 降低壳体和焊缝区残余应力等;对于奥氏体不锈钢, 在进行应力腐蚀防护时, 选择具有抗应力腐蚀的材料, 目前在这一方面表现比较突出的为铁素体奥氏体双相钢, 同时还要改进设计结构, 尽可能避免结构形状发生突变, 从而降低局部高应力。进行消除应力处理过程中, 奥氏体钢不适用普通的处理温度, 需要将其提高至900℃才能够起到较佳效果。如果工艺条件允许的话, 还可以添加一定的缓蚀剂, 也可以起到防护的作用。由于各种材料都有其自身的特性, 因此, 进行应力腐蚀防护时, 针对不同的材料, 应该选择适合的防护方式, 但大体上还必须坚持从上述几个大方面出发。

结束语

化工设备中的应力腐蚀问题比较复杂, 关于腐蚀原因和防护措施需要不断的深入探究以期寻求新的解决方法。为了降低这种不良情况的产生, 选材是否合格, 工艺是否达标以及工艺条件是否合理都是关键的决定因素。所以, 从这几方面入手, 必然能缓解由于应力腐蚀所带来的损失和危害。

参考文献

[1]梅华生, 王长朋, 王玲, 等.电化学冲氢对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响[J].中国腐蚀与防护学报, 2013 (5) :388-394.

[2]方兆峰.压力容器应力腐蚀的控制措施[J].商品与质量:学术观察, 2013 (11) :131.

[3]鲍世平, 李明, 刘京东.厚壁型不锈钢管道应力腐蚀开裂及对策[J].石油化工腐蚀与防护, 2013 (4) :12-16.

设备腐蚀与防护综述(一) 篇11

设备和设施的绝大部分零件或构件都是由各种金属材料加工制作的, 而多种金属材料在空气、水和各种介质中均会产生不同程度的腐蚀现象, 致使零件失效, 引发设备故障或事故, 造成严重后果。所以, 设备的腐蚀及其防护问题日益受到工程技术人员和科研人员的高度重视。

腐蚀现象由来己久, 随着工业化的发展这个问题愈加突出, 而且超出工程技术和企业管理关注的范畴, 成为严重影响人们健康与生命以及企业、国家财产的社会问题。据一些国家的经济部门统计分析:全球因腐蚀而报废的金属量已超过总产量的30%;因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的3%~5%。不仅如此, 近30年来世界许多国家因工业设备、设施腐蚀引起的事故, 已形成巨大的社会灾难。如1983年, 西班牙奥图埃利亚地区的一个学校的地下煤气管道, 因年久失修发生锈蚀泄漏, 引起爆炸, 致使53人死亡, 其中包括50名儿童;1984年12月, 印度博帕尔市一家农药厂因管道腐蚀泄漏引发爆炸, 剧毒气体笼罩整个城市, 致使3 000余人死亡, 18万人受到伤害;1992年, 墨西哥瓜达拉哈拉市一家石化工厂, 汽油管道腐蚀泄漏引起爆炸, 造成300人当场余人死亡。此外, 据美国国会问责局 (GAO) 2010年12月发布的一份报告称, 截至2007年10月已服役的新型F-22“猛禽”战斗机, 共发生534起机仓飞行员座椅的排水装置发生严重锈蚀事件。这可能导致在危险时刻座椅弹射机构失灵。为此, 美国国防部支付2.28亿美元用以除锈。由以上事例可以看出腐蚀引起设备、设施发生故障与事故已经造成各方面的巨大损失, 应引起人们对腐蚀防护工作的高度重视。

二、腐蚀的涵义

腐蚀的涵义有多种表述。

(1) 一种通俗的含义:腐蚀就是金属材料在一般情况下, 其外表受到氧化后的一种性能衰竭现象。

(2) 比较严格的定义:金属物质表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象。

(3) 还有一种广义的解释:物质在大气环境中或不同介质中, 受到氧化以及温度、湿度等作用与影响而产生的性能劣化, 包括金属的腐蚀、竹木制品的腐蚀和有机化合物 (塑料、橡胶) 的老化。

(4) 还有学者认为:腐蚀与摩擦两种现象是共存的, 把腐蚀环境中摩擦表面出现的材料流失现象称为磨蚀。

总的来讲, 人们普遍认为腐蚀就是一种化学和电化学现象。不过金属材料氧化后生成的氧化层, 其物理性质不同。有的金属 (如AL、Ti等) 其表层在氧化后有较强的钝化性, 所以表现出的腐蚀破坏程度有很大差别。一般来讲, 常用的铁质材料腐蚀造成的破坏较为严重, 是腐蚀防护研究工作的重点。

三、腐蚀的多发领域与破坏形式

1. 腐蚀的多发领域

腐蚀普遍存在于人类活动的各个场所和多种材料上, 但在分布上有很大的不均衡。在一些行业与地域表现尤甚, 应是防护的重点。一般来讲, 以下行业或领域设备腐蚀问题较多、后果较重。

(1) 石油化工行业。这类企业各种反应罐和容器、管道比较多, 而且其生产的原料与成品带有腐蚀性, 并且易燃易爆。所以这些企业的设施容易腐蚀, 同时存在较大的危险性, 防护腐蚀是非常重要的。

(2) 冶金行业。这类企业不仅也有较多可燃气体的管道, 而且还有各种冶炼炉、加热炉, 炉体、炉壳的工作温度较高不仅容易锈蚀, 而且冶炼的钢水、铁水均有2 000℃左右, 绝不允许外溢、外泄发生。此外轧钢作业时还需喷洒冷却水, 容易促使机器锈蚀。

(3) 运输行业。这个领域范围较宽, 包跨火车、轮船、飞机、汽车等。它们都是在露天条件下工作, 要经历风雨、砂尘、海水以及气温等不利的环境的影响。对于多数企业来讲重点是注意汽车的维护, 防止机件和车体外壳的锈蚀。

(4) 公用设施。这个领域范畴也很广, 包括桥梁、城市地下各种管道、输电塔杆、铁 (公) 路附属设施等。它们的运行环境也很差, 需要加强维护与保养。

除上述方面外, 各行业均有一些设备、设施可能受到腐蚀破坏, 只是程度略小。据美国国家工程腐蚀协会2002年的调查资料显示:燃气、自来水、电力和通信的传输管道与设施受腐蚀最严重, 约占全部腐蚀损失的34%;其次是运输行业, 其腐蚀损失约占21.5%;第三位是公用基础设施 (包括桥梁、公路、机场等) , 损失占16.4%;最后是工业制造业 (包括炼油厂、化工厂、钢铁厂、制药厂、造纸厂等) , 损失占12.8%。

2. 腐蚀对设备破坏的主要形式

设备零件的腐蚀是一个随时间推移和环境变化而逐渐发展的失效破坏过程, 也是一种故障隐患逐步形成的过程。在工业企业设备运行中, 腐蚀可能导致以下故障或事故发生。

(1) 零件长时间锈蚀, 锈层逐渐由表皮延伸至材质内部, 可能造成零件断裂。

(2) 腐蚀可使罐体、容器、管道的壳体壁厚局部变薄, 进而产生蚀孔或使焊缝开裂, 引发介质泄漏, 或可能导致火灾甚至爆炸。

(3) 腐蚀促使零件表面的尺寸、形状、粗糙度等形位或精度发生改变, 有可能引起零件运动不到位, 造成设备功能失效。

(4) 腐蚀还可能使紧固件 (特别是地脚螺钉) 绣牢, 难以拆卸, 甚至造成螺栓断裂, 给设备检修与运输带来麻烦。

上述设备腐蚀的不良后果都会严重干扰正常生产秩序。对此应采取多种手段加强监护与防治。

四、腐蚀的防护

腐蚀领域广, 不仅钢铁材质零件会产生锈蚀, 其他许多金属材料在某些介质环境中也会不同程度受到氧化、腐蚀。另外, 防止零件腐蚀不仅局限在设备使用期实施的日常检查与及时维护, 而是要贯穿整个设备寿命周期, 要在设备设计、制造、安装、运转、维护、修理、改造各个环节采取措施。同时, 防腐工作不仅要应用先进的技术手段, 还应更重视腐蚀防护的管理工作, 包括理念、制度、计划等诸多方面。

1. 腐蚀防护的管理工作

(1) 企业经营者和生产组织者要充分认识腐蚀防护工作的重要性。一般企业领导者均认为保证装置的正常运转是设备部门的职责, 防止设备腐蚀是工程技术人员的工作。这种认识是片面的、肤浅的, 设备腐蚀关系到生产安全和经济效益。

对于许多行业其生产流程中各种容器和管道较多, 其中储存和输送的原料与成品多为具有腐蚀性的易燃物。所以, 这些装置一旦因腐蚀而泄漏就可能引发火灾乃至爆炸等重大安全事故, 这样的事例屡见不鲜。

其次, 设备腐蚀造成较大故障就必须停产检修和更换备件, 腐蚀严重的甚至要更新成套装置, 这会给企业带来较大生产损失, 增加运行成本。

所以企业领导者一定要从多方面采取措施加以防范。更重要的是要转变观念, 变被动应付为主动预防、科学防治。

(2) 在进行设备规划和配置时, 要认真实施技术可行性分析, 确保防腐措施的可靠性。企业规划、设备、生产等部门要针对产品原料以及添加剂的性能, 选择先进、适用的防腐装置, 特别要对其材料、质量和防腐寿命进行严格考察。此外, 对重要防腐装置的设计、制造和装配过程实施监理。

(3) 设备管理部门要有计划地开展装置腐蚀状况的检查与评估。对设备可能发生腐蚀的部位要纳入点检“五定” (定部位、定周期、定手段、定标准、定责任人) 管理, 对发现的腐蚀现象要进行分析与评价, 确定腐蚀的程度 (如容器、管道的壁厚测定) 和应采取的措施。如可以利用一种有效的监测腐蚀的方法, 即电子化学阻断光谱技术。它可以测定金属腐蚀发展的速度, 帮助作出故障评定。

(4) 要针对装置使用年限和腐蚀程度适时安排设备改造或更新。一些企业的老装置已使用多年, 虽经检测与修复, 腐蚀部位得到恢复与补偿, 但总体上讲它在设计 (如结构与材质的选择) 和制造 (如加工技术) 等方面是相对落后的, 修修补补不能彻底改善装置的性能。这时有关部门就应在评估的基础上, 制定较大规模改造或更新的规划, 使装置在防腐性能上有一个较大飞跃。

2. 腐蚀防护的技术工作

防止金属零件因腐蚀而引发故障, 主要有两类技术措施。

(1) 腐蚀控制。主要是从装置、零件的设计与制造的角度, 采取积极的防腐办法。

(1) 腐蚀材料的选择。根据容器接触介质的腐蚀特性, 有针对性地选择不同耐腐蚀金属材料。同时要考虑制作装置的材料用量, 即制造成本。耐腐蚀性强的金属材料主要有以下三大类。

A.各种牌号的不锈钢。抵御不同腐蚀性介质要选用不同合金成分的不锈钢。如防止Na SCN腐蚀时, 应选用超低铁不锈钢00Cr17Ni14Mo2。

B.钛及钛合金。耐蚀性强, 且有较好的钝化性, 能迅速修复受损的保护性氧化膜。钛材能抵抗多种化学介质的腐蚀, 包括盐酸和次氯酸、浓度98%的硝酸以及溴溶液等。此外, 钛材不易结垢, 具有较好的换热性。但钛材价格较高, 工业纯钛的价格约为不锈钢的5~6倍, 然而因其密度较小 (钛密度为4.51g/cm3, 不锈钢密度为7.93g/cm3) , 故实际费用约为不锈钢的2倍多, 可以适情选用。

目前, 钛材选用增多, 现特提出以下注意事项。a.禁止接触以下介质:发烟硝酸、干氯气和液氧;b.防止接触氢气。在高温 (≥250℃) 状态下, 钛材吸氢变脆;c.控制工作温度。在空气中作为结构件, 其适用温度≤426℃;非结构件, 最高使用温度≤538℃。在腐蚀性介质中, 有不同的温度限制。如在氯碱工业中一般使用温度≤140℃;d.防止与钢铁材质长时间接触被“污染”而更易吸氢。组装钛材零件时, 对钢质工具要使用铜垫片。

C.贵金属 (银、铂等) 。只用于特殊场合。制造防腐装置除选用耐腐蚀金属材料外, 还可以选用非金属材料和复合材料以提高其防腐性能。如大庆炼化公司采用DN40和DN25聚乙烯内熔衬钢管替代不锈钢管用于生产晴纶丝的回收工序。防腐性能优良, 价格仅为不锈钢的1/2~1/3。又如莱芜钢铁公司热电厂应用聚脲弹性体 (SPUA) 喷涂技术对锅炉的管路、阀门和补偿器等装置进行防腐处理, 效果良好。SPUA涂料为环保产品, 且施工工艺简单、固化速度快 (1min即可) , 可适应-50℃~180℃温度, 不粉化。

(2) 制造厂设计机器、设施时, 应注意使易腐蚀部位结构合理, 不积水、积尘, 容易清扫保洁。

(3) 在加工装配时, 对于易腐蚀零件应实施阴极保护或阳极保护, 避免产生电化学反应。另外, 在生产流程中加强对介质的处理与改进工艺, 尽量减少腐蚀的可能。

(4) 精心施工。这包括对材料质量的严格检验 (如不同牌号钢材的成分确定以及有无缺陷) 和施工时每道工序的仔细操作 (如对装置制造后期的涂漆等) 。

据报章介绍, 1909年由德国建造的兰州黄河大桥“中山桥”, 虽经103年的岁月与17次维修, 至今钢体结构以及所有的铆件均无锈蚀, 据大桥维护工程师分析, 除桥梁管理部门注意维护外, 主要原因是这些由德国供应的钢材与器件质量上乘, 施工也精心完善, 致体大桥的许多部位至今仍光亮如新。

(未完待续)

摘要：概述金属腐蚀的涵义和多发领域与失效形式, 重点介绍腐蚀的各种控制与防护的管理和技术措施, 并且举例分析典型行业设备的防腐成果。