化工设备的腐蚀与防护精品PPT课件

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判定敏化的TTS曲线
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成份选择性腐蚀
是一种选择性腐蚀机理，合金的一个或多个成分被优先侵 蚀，剩下一个低密度的多孔组织，机械性能显著降低
主要为铜合金(黄铜、青铜、锡)以及合金400和铸铁。 损伤外观
１）损伤后，通常颜色有变化和深度浸蚀的外观 ，有些合肉眼检查时可 能不明显。
２）沿横截面的侵蚀是均匀的（层形）或是局部的（插入形）。 ３）有时完全脱合金但外观尺寸没有明显变化。
重要影响因素——温度、介质组分、材料成分、微观
组织状态、应力
应力来源——工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、
热应力等
开裂特点——与主要的应力源应力方向垂直、在扩展
机理：
Evans理论——内外金属离子浓度差形成浓差电池 Fontane-Greene——氧浓差理论，缝隙内外氧的浓
度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解，发生 阴极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制， 生成的OH-减少，Cl-补充进入缝隙——生成金属盐— —水解生成盐酸——pH值降低——腐蚀加剧 避免缝隙腐蚀的措施 与点蚀相同
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防护/缓解
成份选择性腐蚀
１）添加某些合金元素有时可提高抗脱合金腐蚀能力 ，如铜合金添 加锡、耐酸黄铜添加磷、锑或砷 、热处理产生α和β微观组织可 防止铝铜合金的脱铝。
２）通过改变暴露条件或用耐腐蚀材料替换它加以防止。
３）阴极保护或阻挡封闭层可能是有效。
检查与检验
１）观察颜色变化，黄铜的脱合金后腐蚀呈现为粉红色、古铜色， 石墨腐蚀使铸铁变为炭灰色，并且材料可用刀切割或钻凿。
铝青铜(主要含>8% Al) 氢氟酸，含氯离子的酸、海水
硅青铜
高温蒸汽和酸性种类
锡青铜
热盐水或蒸汽
铜镍合金(70-30)
高的热通量和低的水流速度
蒙乃尔
氢氟酸和其它酸
脱除的元素 锌(脱锌)
铁(石墨腐蚀) 铝(脱铝) 硅(脱硅) 锡(脱锡) 镍(脱镍) 镍(脱镍)
热氢氟酸中氧污染引起的蒙乃尔合 金阀塞(阀口处)上的脱镍区域
２）可应用声学方法和超声波衰减方法；金相法。
３）脱合金后硬度降低，脆性增加，强度下降。
硅-黄铜合金脱锌后 留下多孔红色铜
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5.应力腐蚀破裂
材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称 SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、
敏感的材料
点蚀机理：
Cl、Br、I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、Cl 离子进入、HCl形成等
防止点蚀的措施：
1、含Mo不锈钢 2、酸洗钝化 3、避免死角、保证介质流动顺畅
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铝的点蚀现象
碳钢的点蚀现象
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2.缝隙腐蚀
现象：一种特殊的点蚀现象,常和孔穴、垫片底面、搭
接缝、表面沉积物、螺栓帽和铆钉下的缝隙中积存的 少量静止溶液有关。 不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感
受影响部位
１）埋地铸铁管道。 ２）换热管(黄铜、铝黄铜)对半咸水或海水脱合金腐蚀敏感。 ３）锅炉系统设备，包括青铜泵、蒙乃尔粗滤器和黄铜压力
计管配件等，可能遭遇脱合金腐蚀。
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成份选择性腐蚀
合金和遭遇脱合金的环境的组合
合金
环境
黄铜(>15%Zn)* 多种水，尤其是停滞状态的水
灰铸铁
土壤、多种水
化工设备腐蚀
合肥通用机械研究院
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5.1金属材料腐蚀知识概述
5.1.1 腐蚀分类
a、按腐蚀机理分类：
电化学腐蚀、 化学腐蚀
b、按腐蚀破坏形式分类：
均匀腐蚀、局部腐蚀
局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐 蚀、应力腐蚀、氢致开裂、氢腐蚀、腐蚀疲劳、 磨损腐蚀、成分选择性腐蚀等
c、按腐蚀环境分类：
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3.电偶腐蚀
机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐
蚀电位低的成为阳极，腐蚀加剧。电位高的为阴极， 腐蚀减轻。
减少电偶腐蚀倾向的措施
1、选用电位差小的金属组合 2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护
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4.晶间腐蚀
奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式 在晶界及附近区域发生选择性腐蚀
主要危害——使金属破碎、强度丧失
1Cr18Ni9晶间腐蚀
Inconel800晶间腐蚀
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导致晶间腐蚀的常见介质： 容易使Cr-Ni奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的常见介质种类 很多，下面仅列出其中的一部分供参考。
硝酸+盐酸、硝酸、硝酸+氢氟酸、硝酸+醋酸 硝酸+氯化物、 氟化物、硝酸+硝酸盐、磷酸 磷酸+硝酸 、乳酸、磷酸+硫酸、甲酸， 尿素甲铵液硫酸+硝酸、硫酸、硫酸+甲醇、硫酸铜 硫酸+硫酸亚铁、硫酸+硫酸铵、氢氟酸、硫酸+硫酸铜 人体液、硫酸铁+氢氟酸、氯化铁
按伽凡尼电位序
钾(K)、钠( Na)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd)、 铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钖(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、 银(Ag)、铂(Pt )、金(Au)
可能导致电位差的因素
不同材料、同一材料 内的化学或物理性质不均匀 （成分偏析、金相组织差异、残余应力（焊接、冷变 形））
高温腐蚀、湿腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱 腐蚀、酸腐蚀、钒腐蚀、氧腐蚀、盐腐蚀、环烷 酸腐蚀、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀、 海水腐蚀、硫化氢-氯化氢-水型腐蚀、硫化氢-氢 型腐蚀、硫化氢-氧化物-水型腐蚀等
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5.1.2金属电化学腐蚀原理与阴阳极反应
放入水或其他电解质中 有电极电位差存在
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典型的阴极反应
在酸性水溶液中 2H+ + 2e-
H2
在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e-
H2O
在脱气的碱性溶液中 H2O + e-
1/2H2 + OH-
在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e-
2OH-
溶液中存在高源自文库金属离子Cu Cu2+ + 2e-
Cu
有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ R + 2e- + 2H+
溶液中的 氧化性酸或负离子还原 NO3 + 2H- + e-
RH2 + H2O RH2
NO2 + H2O
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5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型
1.点蚀
点蚀现象
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻 微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径
等于或小于孔深 。