过程装备腐蚀与防护

第一章腐蚀电化学基础
一、概念及简答
1.双电层
金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的结构——双电层。

2.电极电位
电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。

3.极化、极化曲线及极化图
电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。

用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。

将构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一E-I坐标上得到的图线，简称极化图。

4.超电压
腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位下降，阳极电位升高。

这个值与各极的平衡电位差值的绝对值称为超电压或过电位。

以η表示。

5.钝化金属表面从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态的突变现象称为钝化。

6.去极化反应：发生在阴极上的吸收电子的还原反应。

析氢腐蚀其发生的条件
析氢腐蚀定义：指溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上进行阴极反应，使金属持续溶解而被腐蚀。

条件：腐蚀电池中的阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位。

7. 耗氧腐蚀其发生的条件
腐蚀电池上的阴极反应由溶液内氧分子参与完成，称为吸氧或耗氧反应。

耗氧腐蚀的条件为：腐蚀电池中的阳极初始电位EºM必须低于该溶液中氧的平衡电位Ee,O2
8.金属腐蚀的热力学条件
金属溶解的氧化反应若进行，则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。

E>Ee,M 去极化反应若进行，则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。

E<Ee,k 上述条件需同时满足。

9.腐蚀速度的工程表示方法
重量法和深度法
10.耐蚀性评定及其适用范围
第二章局部腐蚀
一、概念及简答
1、应力腐蚀：在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂。

应力腐蚀产生的条件(特定材料+)固定拉应力+ 特定腐蚀性介质
2、腐蚀疲劳：金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质的联合作用下，所引起的腐蚀。

（注意与疲劳断裂的区别）条件：变应力+腐蚀性介质
3、磨损腐蚀：腐蚀性流体与金属以较高速度做相对运动而引起金属的腐蚀损坏，简称磨蚀。

腐蚀性介质+高速相对运动
4、空蚀：在金属表面的局部地区，出现向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微，这种腐蚀状态称为孔蚀，也叫点蚀。

5、缝隙腐蚀：当金属间或金属与非金属间存在很小的缝隙时，缝内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内金属加速腐蚀。

6、电偶腐蚀：异种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电流流动，使电位较低的金属溶解速度增加，电位较高的金属溶解速度减小，甚至不溶解，这就是电偶腐蚀，也叫
接触腐蚀或双金属腐蚀。

7、晶间腐蚀
是一种微电池作用而引起的局部破坏现象，是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料晶间产生的腐蚀。

8、贫化理论
“贫化”是个总称，对不锈钢和钼铬镍合金是贫铬理论，对铝铜合金是贫铜理论。

现以奥氏体不锈钢为例介绍贫铬理论。

9、贫铬理论
奥氏体不锈钢在450~850℃长时间加热，晶间的碳和铬化合成Cr23C6，从固溶体中沉淀出来，生成碳化物，导致晶间铬含量降低，铬的扩散速度比碳慢，来不及补充晶间所缺的铬，致使靠近碳化铬的薄层固溶体严重缺铬。

2.对异种金属组合使用的电极电位要求
第三章特殊环境下的腐蚀
一、概念及简答
1.高温氧化中的“高温”的含义
所谓高温是：金属表面不致凝结出液膜，又不超过金属表面氧化物的熔点。

2.高温氧化膜具有保护作用的条件
1）膜的完整性；2）膜应具有足够的强度和塑性、与基体结合力强、膨胀系数相近；3）膜内晶格缺陷浓度低；4）氧化膜在高温下性质稳定
3.氢腐蚀及其发生的条件
氢气在常温下不会对碳钢产生明显的腐蚀。

在温度高于200~300℃，压力高于0.3MPa 时，氢对钢材作用显著，机械强度会剧烈降低，这就是氢腐蚀。

条件：一定氢气压力下，反应温度应高于氢腐蚀的起始温度。

一定温度下，氢气压力应高于氢腐蚀的最低分压。

4.热腐蚀的温度及介质条件
高温下，煤、油等各种燃料燃烧后产生各种混合气，含有大量的S及碱金属等杂质，因此，在金属表面上沉积一层薄的盐膜，由此构成的腐蚀现象称为热腐蚀。

它产生的温度一般为700~1000℃条件：一般认为碱金属盐类，特别是Na2SO4是导致热腐蚀的必要条件。

二、腐蚀事例分析（类似于课上例题）
第四、五章金属（非金属）材料
一、概念及简答
1.合金化原理
（1）提高金属的热力学稳定性；（2）减弱合金的阴极活性；（3）减弱合金的阳极活性。

2.单项合金n/8定律
在给定介质中一种耐蚀组元和另一种不耐蚀组元组成的固溶体合金，其中耐蚀组元的含量等于12.5%、25%、37.5%、50% .......的原子分数，即1/8、2/8、3/8……n/8时，合金的耐蚀性将出现突然的阶梯式升高，合金的电位也随之升高。

其中n称为稳定性台阶。

3.金属材料的耐蚀性表现在哪些方面？
1.金属热力学稳定性；
2.金属的钝化；
3.腐蚀产物膜的保护性。

4.老化
高分子材料暴露在自然或人工环境条件下由于受内外因素的综合作用，性能逐渐变坏以致最后丧失使用价值，这种现象就是老化。

第六章防腐蚀方法
一、概念及简答
1.阴极保护
依靠外加直流电流或牺牲阳极，使被保护金属成为阴极，从而减轻或消除金属的腐蚀的方法。

2.阳极保护
阳极保护是金属在电解液中利用外加阳极电流产生阳极极化而建立钝态的特性来产生保护的方法。

3牺牲阳极
如电偶腐蚀中的阳极，受到腐蚀。

这样的金属我们称之为牺牲阳极。

4分散作用
电流在被保护表面均匀分布的能力称为分散能力。

分散能力越强，则阴极保护的效果越好。

5遮蔽能力
6遮蔽作用是由于电流有选择电阻最小的途径流动的特性。

被保护设备上距离阳极最近的部位电阻最小，将聚集很高的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够的电流密度，致使保护效果不好。

7喷镀用压缩空气将熔融状态下的金属雾化成微粒，喷射在工件表面上，形成金属覆盖层。

喷镀前预先喷砂除锈并使其表面粗糙
喷镀不受设备及部件大小和形状的限制
喷镀的空隙率较大，需进行封闭处理：
机械处理法：喷丸、木锤敲击、磨光、抛光等。

热处理法：喷镀后扩散退火。

加厚喷镀层和涂料封闭处理。

二、腐蚀事例分析（见例题）
阴极保护和涂料联合防腐裸露部分的金属表面，由于获得集中的保护电流而得到阴极保护，则可以弥补涂层的缺陷，防止涂层劣化，可大大延长设备的检修周期。

第八章腐蚀监控技术
一、概念及简答
1.腐蚀监控
对设备的腐蚀速度和某些与腐蚀速度有密切关系的参数进行连续或断续测量，同时根据这种测量结果对生产过程的有关条件进行自动控制的技术。

2.腐蚀监测方法选择的原则
总的原则是：使用一种以上的方法。

可通过实验室实验来确定哪些因素的影响较重要，以帮助选择监测方法范围。

3.监测点的确定原则
监测点的选择关系到能否正确得到设备真实腐蚀状态信息。

正确选择监测点应基于对工艺条件、结构材料、系统几何形状等的详细了解。

物料流动方向突然发生变化的地方，如：弯头、三通及管子尺寸发生变化的部位。

死角、缝隙、障碍物或其它导致腐蚀产物堆积而建立腐蚀电池的地方。

产生强烈电偶腐蚀的地方。

应力集中区，如：焊接接头、铆接区、温度或压力循环变化的部位。

由于进料、冷凝等原因而引起的环境变化区域。

同时要考虑监测点应易于检查，并有足够空间来安装探针或探测元件。