腐蚀与防护(中北信商大四作业)
- 格式:doc
- 大小:27.50 KB
- 文档页数:4
《钢铁的锈蚀与防护》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解钢铁锈蚀的原因和条件,掌握相关的化学知识。
2、培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
3、使学生认识到钢铁防护的重要性,增强节约资源和保护环境的意识。
二、作业内容(一)知识回顾1、布置学生复习金属的化学性质,特别是铁与氧气、水等物质的反应。
2、回顾常见的防锈措施,如涂油、喷漆、镀金属等。
(二)实验探究1、实验一:钢铁锈蚀条件的探究准备四支洁净的铁钉,分别置于以下环境中:①干燥空气中;②蒸馏水中;③一半浸入蒸馏水中;④食盐水浸泡一半。
要求学生每天观察并记录铁钉的锈蚀情况,分析得出钢铁锈蚀的条件。
2、实验二:不同防锈措施的效果比较准备相同规格的铁钉若干,分别采用涂油、喷漆、镀锌等防锈措施。
将处理后的铁钉置于相同的潮湿环境中,定期观察并记录锈蚀情况,比较不同防锈措施的效果。
(三)实地调查1、组织学生分组到附近的工厂、建筑工地或废旧物品回收站等场所,观察钢铁制品的锈蚀情况。
2、要求学生记录观察到的现象,并分析造成锈蚀的可能原因。
(四)案例分析1、提供一些因钢铁锈蚀导致的工程事故或经济损失的案例,让学生分析其中的原因和教训。
2、引导学生思考如何在实际生产和生活中避免类似情况的发生。
(五)创意设计1、让学生设计一种新型的钢铁防锈方法或防护装置,画出设计图并说明其原理。
2、鼓励学生发挥想象力,结合所学知识和现代科技手段,提出创新性的解决方案。
三、作业形式1、实验报告:学生需要撰写实验一和实验二的实验报告,包括实验目的、实验步骤、实验现象、实验结论等。
2、调查报告:学生根据实地调查的情况,撰写调查报告,包括调查地点、观察到的现象、分析与结论等。
3、案例分析报告:学生针对提供的案例,撰写分析报告,阐述事故原因、造成的损失以及预防措施。
4、设计方案:学生提交创意设计的方案,包括设计图、原理说明和预期效果。
四、作业时间安排1、知识回顾:1 天2、实验探究:7 天(每天观察记录)3、实地调查:2 天4、案例分析:2 天5、创意设计:3 天五、作业评价1、实验报告的评价实验步骤是否清晰、准确。
金属腐蚀与防护的实验实验一电阻法测定金属腐蚀速度一、目的要求1.了解电阻法测定金属腐蚀速度的原理。
2.掌握电桥法测定金属腐蚀速度的方法,并测定碳钢在8%硫酸溶液中的腐蚀速度。
二、基本原理电阻法测定金属的腐蚀速度,是利用金属试样在腐蚀过程中截面积减小而电阻增加的原理,通过测量金属腐蚀过程中电阻的变化从而求出金属的腐蚀量。
金属(如铜、铁或铝)是电导体,导体电阻的大小,主要决定于两个因素:一是导体材料的导电性能的好坏,二是导体的尺寸大小。
同一材料的导体,其电阻与导体的长度成正比,与导体截面积成反比,即:R=ρL/S (1)式中R―――电阻,Ω,ρ―――电阻率,Ω·mm2/m ;L―――导体的长度,m;S―――导体的横截面积,mm2把待测金属材料做成细丝状或小扁带状试样,取一定长度L,腐蚀前的电阻为:R0=ρL/S0(2)在腐蚀到t时间时,其电阻为:Rt=ρL/St (3)由(3)式除以(2)式则得:R0/Rt=St/S0(4)将(4)式进一步简化为:(Rt-R0)/Rt=(S0-St)/S0即:ΔR/Rt=ΔS/S0(5)根据(5)式对不同形状的试样,可以推导出在均匀腐蚀情况下的腐蚀速度公式。
对丝状试祥横截面积的形状如图5,r0为试样的原始半径,x为腐蚀深度,阴影部分为腐蚀后减少的横截面积。
用r0和x计算出ΔS和S0,代入式(5),求出方程的解为:x=r0[1-(1-ΔR/Rt)1/2] (6)把腐蚀深度除以时间t(小时),求得腐蚀速度为:V L=r0[1-(1-ΔR/Rt)l/2] ×8760/t mm/a (7)V-=r0[1-(1-ΔR/Rt) l/2] ×ρM×1000 g/m2·h (8)三、仪器与药品惠斯登电桥1台恒温装置1套玻璃槽子1个丝状的碳钢试样1根硫酸溶液(8%) 500ml本试验在恒温条件下进行测定,故不必考虑测定过程中温度变化的补偿问题,因此,可直接使用惠斯登电桥。
《金属的腐蚀与防护》作业设计方案(第一课时)一、作业目标本作业设计的目标是让学生掌握金属腐蚀的基本概念和分类,理解金属腐蚀的危害及其防护措施,能够通过实验观察金属腐蚀现象,并初步掌握防护金属腐蚀的基本方法。
通过本课时的学习,提高学生的实验操作能力和化学知识应用能力。
二、作业内容(一)理论学习1. 学习金属腐蚀的定义、类型及其形成条件。
2. 掌握金属腐蚀的危害及对生产生活的影响。
3. 了解金属腐蚀的防护原则和方法。
(二)实验操作1. 实验准备:准备不同种类的金属样品(如铁、铜、铝等),以及必要的实验器材。
2. 实验观察:学生分组进行实验,将金属样品置于不同环境(如盐水、酸性溶液等)中,观察金属的腐蚀现象,并记录实验过程。
3. 实验分析:分析金属腐蚀的现象,讨论其发生的原因及影响因素。
(三)作业布置1. 撰写实验报告:学生需根据实验过程和观察结果,撰写一份关于金属腐蚀现象的实验报告。
2. 防护方案设计:学生需设计一份针对所选金属的腐蚀防护方案,包括预防措施和修复方法。
三、作业要求1. 理论学习部分要求学生对金属腐蚀的概念、类型及防护原则有清晰的认识,并能准确阐述。
2. 实验操作部分要求学生认真观察、记录实验现象,并能够分析实验结果,得出正确的结论。
3. 作业布置部分要求学生的实验报告内容完整、条理清晰,防护方案设计合理、具有可操作性。
4. 作业需在规定时间内完成,并按时提交。
四、作业评价1. 评价标准:理论学习部分的掌握程度、实验报告的完整性和条理性、防护方案设计的合理性和可操作性。
2. 评价方式:教师根据学生的作业完成情况进行评分,并给予相应的指导和建议。
3. 评价反馈:教师将评价结果及时反馈给学生,鼓励学生继续努力,同时指出不足,帮助学生改进。
五、作业反馈1. 教师对学生的作业进行批改,对优秀作业进行表扬和展示。
2. 对于存在问题的作业,教师需及时与学生沟通,指出问题所在,并给出改进建议。
3. 作业反馈旨在帮助学生更好地掌握知识,提高学习效果。
金属的腐蚀与防护金属有许多优良的性质,例如导电性、导热性、强度、韧性、可塑性、耐磨性、可铸造性等。
金属材料至今依然是最重要的结构材料,广泛应用于生产、生活和科技工作的各个方面。
金属制品在生产和使用的过程中,受到各种损坏,例如,机械磨损、生物性破坏、腐蚀等。
1、金属腐蚀的定义金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。
金属的腐蚀还有其他的表述。
所谓环境是指和金属接触的物质。
例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等,以及生产生活用的原材料和产品。
由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀,在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。
金属发生腐蚀的部分,由单质变成化合物,至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。
因此,在绝大多数的情况下,金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。
2、金属腐蚀的分类(1)按腐蚀过程的分,主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。
例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀,非电解质对金属的腐蚀等。
引起金属化学腐蚀的介质不能导电。
电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏,在腐蚀过程中有电流产生。
引起电化学腐蚀的介质都能导电。
例如,金属在酸、碱、盐、土壤、海水等介质中的腐蚀。
电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于它可以分解为两个相互独立而又同时进行的阴极过程和阳极过程,而化学腐蚀没有这个特点。
电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍。
(2)按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀,是指腐蚀分布于整个金属的表面。
全面腐蚀有各处的腐蚀程度相同的均匀腐蚀;也有不同腐蚀区腐蚀程度不同的非均匀腐蚀。
在用酸洗液清洗钢铁、铝设备时发生的腐蚀一般属于均匀腐蚀。
而腐蚀主要集中在金属表面的某些区域称为局部腐蚀。
尽管此种腐蚀的腐蚀量不大,但是由于其局部腐蚀速度很大,可造成设备的严重破坏,甚至爆炸,因此,其危害更大。
(完整版)⾦属腐蚀与防护课后习题答案腐蚀与防护试题1化学腐蚀的概念、及特点答案:化学腐蚀:介质与⾦属直接发⽣化学反应⽽引起的变质或损坏现象称为⾦属的化学腐蚀。
是⼀种纯氧化-还原反应过程,即腐蚀介质中的氧化剂直接与⾦属表⾯上的原⼦相互作⽤⽽形成腐蚀产物。
在腐蚀过程中,电⼦的传递是在介质与⾦属之间直接进⾏的,没有腐蚀电流产⽣,反应速度受多项化学反应动⼒学控制。
归纳化学腐蚀的特点在不电离、不导电的介质环境下反应中没有电流产⽣,直接完成氧化还原反应腐蚀速度与程度与外界电位变化⽆关2、⾦属氧化膜具有保护作⽤条件,举例说明哪些⾦属氧化膜有保护作⽤,那些没有保护作⽤,为什么?答案:氧化膜保护作⽤条件:①氧化膜致密完整程度;②氧化膜本⾝化学与物理稳定性质;③氧化膜与基体结合能⼒;④氧化膜有⾜够的强度氧化膜完整性的必要条件:PB原理:⽣成的氧化物的体积⼤于消耗掉的⾦属的体积,是形成致密氧化膜的前提。
PB原理的数学表⽰:反应的⾦属体积:V M = m/ρ m-摩尔质量氧化物的体积: V MO = m'/ ρ '⽤? = V MO/ V M = m' ρ /( m ρ ' )当? > 1 ⾦属氧化膜具备完整性条件部分⾦属的?值氧化物?氧化物?氧化物?MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2MgO 1.0 CaO 0.7MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在⾼温下易挥发,在常温下由于?值太⼤会使体积膨胀,当超过⾦属膜的本⾝强度、塑性时,会发⽣氧化膜⿎泡、破裂、剥离、脱落。
Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在⼀定温度范围内稳定存在,?值适中。
一、填空题2构成金属表面电化学不均一的主要原因①金属化学成分不均一、②组织结构不均一、③物理状态不均一、④表面膜不完整。
3.应力腐蚀发生条件a敏感材料合金易发生b特定的腐蚀介质c拉伸应力。
4.减缓磨损腐蚀的办法是合理设计结构及正确选材与表面处理及电化学保护。
5. 氧化膜要具有保护性必须满足的条件为①PBR值大于1;②膜具有良好的化学稳定性自愈能力强;③膜具有完整性致密、缺陷少;④具有一定的强度和塑性,与基体结合牢固。
6.提高钢的抗氧化性,采用合金化处理或在钢表面形成高熔点氧化物的途径。
8金属耐蚀合金化的途径有提高金属的热力学稳定性、减弱合金的阳极活性、减弱阴极过程和使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜。
9.用衬里作为防腐蚀,被粘物表面必须满足:有好的润湿性、表面有一定的粗糙度和表面清洁。
橡胶衬里整个过程的关键工序消除衬层鼓泡、硫化、衬贴。
11.阳极保护的主要控制参数有临界电流密度ib(致钝电流密度)、钝化区电位范围Ep~Eop和维钝电流密度ip。
12. 钛在王水、氯水中耐蚀是由于其具有很强的自钝性。
13. 高分子材料在溶剂中的溶解性能基本上遵循极性相近原则、溶度参数相近原则、溶剂化原则但聚四氟乙烯虽然也是非极性的,而对于任何极性或非极性的溶剂都不会使其溶解因其极好的耐老化性能而有“塑料王”的美称。
14.杂散电流引起的腐蚀破坏特点形成两个宏观腐蚀电池。
15.合金元素钼的耐蚀特点使合金耐还原性介质腐蚀和抗氯离子引起的点蚀。
16. 生产上为了降低维钝电流密度,常常采用涂料-阳极保护的联合保护。
15.均匀腐蚀速度表征法重量法、深度法、电流密度表征法,局部腐蚀速度表征法局部最大腐蚀深度或强度损失法。
20.涂料由成膜物质、颜料、稀释剂、助剂、分散介质组成。
21.金属产生剥蚀的条件:金属具有一定的层状晶粒结构,晶粒尺寸的长度、宽度必须远远大于其厚度要有适当的腐蚀介质。
22. 阳极性镀层对基体的保护是机械保护和电化学保护作用共同作用的结果阴极性镀层的保护作用取决于镀层的完整性和厚度。
《金属的腐蚀与防护》作业设计方案(第一课时)一、作业目标本作业设计旨在通过实践操作和理论学习相结合的方式,使学生掌握金属腐蚀的基本原理和防护方法,加深对金属腐蚀现象的理解,并能够运用所学知识解决实际问题。
二、作业内容1. 理论学习:学生需认真阅读《金属的腐蚀与防护》课程相关章节,重点掌握金属腐蚀的定义、分类、影响因素及防护措施等基本理论知识。
2. 实验操作:学生需在实验室内进行金属腐蚀实验,具体包括选择不同金属材料,模拟不同环境条件下的腐蚀过程,观察并记录腐蚀现象。
3. 案例分析:学生需分析一至两个金属腐蚀的实例,了解实际生产生活中金属腐蚀的危害及防护措施的应用,并撰写案例分析报告。
4. 防护方案设计:学生需针对某一金属制品设计一套有效的防腐方案,包括防腐材料的选择、防腐工艺的确定以及预期效果的评估等。
三、作业要求1. 理论学习要求:学生需全面掌握金属腐蚀的基本理论,能够在课堂上积极提问,确保对知识点的理解无误。
2. 实验操作要求:实验过程中,学生需严格遵守实验室安全规定,认真记录实验数据,确保实验结果的准确性。
3. 案例分析要求:案例分析报告需结合实际,内容详实,分析深入,体现出学生对金属腐蚀及其防护措施的理解和应用能力。
4. 防护方案设计要求:设计方案需具有可操作性,考虑到实际生产生活中的多种因素,并能够体现出学生的创新能力和解决问题的能力。
四、作业评价教师将根据学生的理论学习情况、实验操作过程、案例分析报告以及防护方案设计等四个方面进行评价。
评价标准包括知识掌握程度、实践能力、分析能力以及创新能力等方面。
五、作业反馈1. 教师将对每位学生的作业进行详细批改,指出存在的问题及改进建议。
2. 课堂讲解中,教师将针对共性问题进行讲解,帮助学生更好地掌握知识点。
3. 学生需根据教师的反馈,对作业进行修改和完善,并在下一课时进行讨论和交流,以提高自身的学习效果。
通过本次作业设计,我们期望通过综合性的实践操作和理论学习,让学生更加深入地理解金属腐蚀与防护的知识,提高学生的实践能力和解决问题的能力。
《金属的电化学腐蚀与防护》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解金属电化学腐蚀的原理和类型,包括吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
2、使学生掌握金属防护的方法和原理,如电化学防护、覆盖保护层、改变金属内部结构等。
3、培养学生观察、分析和解决实际问题的能力,提高学生的科学素养和创新思维。
二、作业内容(一)知识回顾1、什么是原电池?请写出原电池的构成条件和工作原理。
2、以铜锌原电池为例,写出电极反应式和总反应式。
(二)基础练习1、下列金属制品最易被腐蚀的是()A 铁锅B 铝制窗框C 铜制饰品D 不锈钢餐具2、下列叙述中不正确的是()A 金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B 钢铁在干燥空气中不易被腐蚀C 用铝质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀D 原电池中电子由负极流入正极(三)能力提升1、如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A ⑤>②>①>③>④B ⑤>④>③>②>①C ④>②>①>③>⑤D ③>②>④>①>⑤2、为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是()A 在精密机床的铁床上安装铜螺钉B 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中C 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D 在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极(四)拓展探究1、查阅资料,了解金属腐蚀造成的经济损失和危害,并举例说明。
2、探究生活中常见的金属防护措施,如自行车的防锈、铁门的防锈等,分析其原理。
(五)实验设计设计一个实验,探究不同条件下铁钉的电化学腐蚀情况。
实验用品:铁钉、饱和食盐水、蒸馏水、植物油、不同浓度的酸溶液、电流表等。
实验步骤:(1)取三支相同的铁钉,分别置于三个试管中。
(2)在第一支试管中加入饱和食盐水,使铁钉浸没一半;在第二支试管中加入蒸馏水,使铁钉浸没一半;在第三支试管中加入一定浓度的酸溶液,使铁钉浸没。
(3)分别在三支试管中插入电流表,观察电流的变化,并记录实验现象。
(4)一段时间后,观察铁钉的腐蚀情况。
第五章腐蚀与防护从日常生活到国民生产的各个领域,都会或多或少的涉及到金属的腐蚀与防护问题,在建筑材料、电子等领域还会涉及到高分子材料的老化和防老化问题,本章我们着重介绍金属腐蚀的发生和防护,也重点介绍一下高分子材料的防老化问题,以便我们今后更好的选择材料和保护材料。
第一节金属腐蚀的发生金属腐蚀:金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏叫做金属腐蚀。
一、腐蚀的危害性腐蚀过程是自发过程,每年各国都因为腐蚀问题损失巨大。
1.经济损失:直接经济损失:由政府或协会组织的有针对性的调查美国:1949年55亿美元1973年150亿美元1975年700亿美元1984年1680亿美元英国:1957年6亿英镑1971年13.65亿英镑1985年100亿英镑西德:1968-1969年190亿马克1982年450亿美元澳大利亚:1973年 4.7亿澳元2.资源损失:地球上的矿藏是有限的,损失的过程就是消耗的过程,大多数的金属腐蚀后是不能再回收利用的。
3.道义的损失:由于腐蚀的存在,偶尔会引发一些突发事件,造成人员生命财产损失。
比如英国制造的世界第一架喷气客机彗星号,由于窗框氢脆,飞机分为两半。
北海采油平台由于局部腐蚀引发腐蚀疲劳,最终倒塌。
二、化学腐蚀:单纯由化学作用而引起的腐蚀。
比如说在制作硫酸的工艺流程中,硫酸对设备的腐蚀。
它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中,在腐蚀过程中不产生电流。
金属在空气中或高温环境下会和二氧化硫、氧气、硫化氢、氯气等气体发生反应,生成相应的氧化物、硫化物、氯化物。
金属发生化学腐蚀的可能性可采用吉布斯函数变来判断。
在工业中常见的化学腐蚀比如在烧水的锅炉中发生的腐蚀,即金属与高温水蒸气的反应。
三、电化学腐蚀:腐蚀电池如果我们将一片纯锌投入稀硫酸中,几乎看不见有气泡产生,也就是说看不见氢气放出。
但当用一根铜丝接触纯锌的表面时,在铜丝的表面会看到大量气泡,锌片在不断溶解。
如果我们投入粗锌会直接看到有氢气放出。
油气管道的腐蚀与防护【摘要】:随着我国经济的不断发展,输油管道的使用优点日益突出,但埋地管道的腐蚀严重影响其使用寿命和所输油品质量,甚至造成泄漏污染环境。
文章通过对金属管道的腐蚀机理分析,了解腐蚀发生的原因、采用有效的腐蚀检测方法、提出有效的防护措施。
关键词:输油管道;腐蚀;防护【引言】管道是随着石油生产而产生的一种特殊的运输方式,随着原油开发进入中后期,越来越多的腐蚀问题已显现出来,由于腐蚀而引起的恶性突发事故,往往造成巨大的经济损失和严重的社会后果。
因此,了解腐蚀发生的原因,油气管道的腐蚀机理、影响因素和控制方法,从而采取有效的防护措施,有着十分重大的意义。
由于腐蚀的复杂性和多变性,任何防腐技术都不是万能的,腐蚀是绝对的,防腐是相对的,所以我们需要更全面深入地了解腐蚀的环境特点,并通过合理的选材和设计预防腐蚀;同时采取适宜的防腐技术与措施来控制石油管道中的腐蚀。
这样才能将石油管道的腐蚀损失降到最低程度。
一.引起腐蚀的原因引起油气管道的内外腐蚀的因素包括:输送介质的水、硫化氢、二氧化碳、无机盐的含量,输送介质的流动和冲刷,输送的压力和介质温度,土壤的含盐量、含水量和温度等等,这些因素造成油气管道存在多种腐蚀现象,如均匀腐蚀、应力作用下的局部腐蚀(应力腐蚀开裂、氢损伤、磨损腐蚀)等。
特别是在含卤水的积水管段,造成管道内壁电化学腐蚀穿孔、管道开裂事故时有发生。
1.1均匀腐蚀均匀腐蚀是指在与环境接触的整个金属表面上几乎以相同速度进行的腐蚀。
在应用耐蚀材料时,应以抗均匀腐蚀作为主要的耐蚀性能依据,在特殊情况下才考虑某些抗局部腐蚀的性能.1.2 应力腐蚀材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力(包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力,以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等)下,所出现的低于强度极限的脆性开裂现象,称为应力腐蚀开裂.|应力腐蚀过程一般可分为三个阶段。
第一阶段为孕育期,在这一阶段内,因腐蚀过程局部化和拉应力作用的结果,使裂纹生核;第二阶段为腐蚀裂纹发展时期,当裂纹生核后,在腐蚀介质和金属中拉应力的共同作用下,裂纹扩展;第三阶段中,由于拉应力的局部集中,裂纹急剧生长导致零件的破坏.在发生应力腐蚀破裂时,并不发生明显的均匀腐蚀,甚至腐蚀产物极少,有时肉眼也难以发现,因此,应力腐蚀是一种非常危险的破坏.1.3 腐蚀疲劳腐蚀疲劳是在腐蚀介质与循环应力的联合作用下产生的。
这种由于腐蚀介质而引起的抗腐蚀疲劳性能的降低,称为腐蚀疲劳。
疲劳破坏的应力值低于屈服点,在一定的临界循环应力值(疲劳极限或称疲劳寿命)以上时,才会发生疲劳破坏。
而腐蚀疲劳却可能在很低的应力条件下就发生破断,因而它是很危险的.1.4 晶间腐蚀晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中,沿着材料的晶粒间界受到腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现象。
受这种腐蚀的设备或零件,有时从外表看仍是完好光亮,但由于晶粒之间的结合力被破坏,材料几乎丧失了强度,严重者会失去金属声音,轻轻敲击便成为粉末.1.5 磨损腐蚀由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。
磨损腐蚀可发生在高速流动的流体管道及载有悬浮摩擦颗粒流体的泵、管道等处。
有的过流部件,如高压减压阀中的阀瓣(头)和阀座、离心泵的叶轮、风机中的叶片等,在这些部位腐蚀介质的相对流动速度很高,使钝化型耐蚀金属材料表面的钝化膜,因受到过分的机械冲刷作用而不易恢复,腐蚀率会明显加剧,如果腐蚀介质中存在着固相颗粒,会大大加剧磨损腐蚀.1.6 氢脆金属材料特别是钛材一旦吸氢,就会析出脆性氢化物,使机械强度劣化。
在腐蚀介质中,金属因腐蚀反应析出的氢及制造过程中吸收的氢,是金属中氢的主要来源。
金属的表面状态对吸氢有明显的影响,研究表明,钛材的研磨表面吸氢量最多,其次为原始表面,而真空退火和酸洗表面最难吸氢。
钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢腐蚀是金属和周围的环境起化学或电化学反应而导致的破坏性侵蚀。
国际标准化组织ISO 6044―1999和我国国标GB/T10123将腐蚀定义为“金属与环境间的物理作用-化学相互作用,其结果是使金属性能发生变化,导致金属、环境及其构成的技术体系功能受到损伤”。
2、油气管道腐蚀的检测方法在线腐蚀监测方法很多,从原理上课分为物理测试、电化学测试、化学分析[3]。
腐蚀监测方法随着理论和生产中的需要不断地发展,到目前为止国内外的监测技术有很多,下面我就介绍几点:○1腐蚀试片法,采用试片反映实际腐蚀情况;○2电阻法,采用(ER)电阻探针测量全面腐蚀;○3氢渗透法,采用氢探针监控氢致开裂和硫化物高压腐蚀开裂;○4电感法,也称磁阻法,采用电感探针测量全面腐蚀;○5电化学噪声法,采用电化学噪声(EN)在多项流和油品中进行全面腐蚀和局部腐蚀以及微生物腐蚀的测量;○6声发射法,采用声学沙探针来测量磨蚀;○7漏磁通法,通过监测磁感线的变化监测腐蚀情况;○8超声波检测法,通过超声波脉冲的监测被腐蚀点厚度变化;○9定点测厚;○9定点测厚;○10电化学法电,实时检测的有效方法;○11感探针法,分辨率较高的监测方法。
3、油气管道腐蚀的防护技术3.1涂层防腐蚀技术管道外部覆盖层,亦称防腐绝缘层(简称防腐层)。
将防腐层材料均匀致密地涂敷在经除锈的管道外表面上,使其与腐蚀介质隔离,达到管道外防腐的目的。
对管道外防腐层的基本要求是:与金属有良好的粘结性;电绝缘性能好;防水及化学稳定性好;有足够的机械强度和韧性;耐热和抗低温脆性;耐阴极剥离性能好;抗微生物腐蚀;破损后易修复,并要求廉价和便于施工。
现有的防腐层材料,如石油沥青、煤焦油瓷漆、溶结环氧粉末(FBE)、三层PE复合结构等。
(1)石油沥青:属于热塑性材料,低温时硬而脆,随温度升高变成可塑状态,升高至软化点以上则有可流动性,发生沥青流淌现象;沥青的密度在1.01~1.04/era~之间;石油沥青覆盖层根茎穿透性能差,不耐微生物腐蚀。
为了改石油沥青的性能,我国开发了改性石油沥青热烤缠带的新产品。
改性的沥青可提高软化和抗植物根的穿透力,在韧性、抗渗水性等各项指标上也均有提高。
(2)煤焦油瓷漆:煤焦油瓷漆比石油沥青吸水率低,粘结性优于石油沥青,抗植物根茎穿透和耐微生物腐蚀切电绝缘性能能好,它的使用寿命可达6O年以上。
煤焦油防腐层对温度比较敏感,施工熬制和浇涂得过程中容易逸出有害物质对环境和人体健康有影响,施工时应严格按照标准执行。
国外使用已有70多年历史,近年来因受环保的限制逐渐被其他覆盖层代替。
(3)溶结环氧f~I<(FBE)FBE防腐层硬而薄,与钢管的粘结力强,机械性能好,具有有意的耐腐蚀性能,其使用温度可达_6O~IO0~C范围,适用于温差较大的地段,特别是耐土壤应力和阴极剥离性能最好。
但由于FBE层较薄,对损伤的抵抗力差,对除锈等施工质量要求严格。
美国的大直径的新建管道FBE是首选涂料,占各类防腐层用量的第一。
我国从l985年开始广泛使用FBE涂料。
(4)三层PE复合结构:20世纪8O年代由欧洲率先研制和推出的三层PE复合结构发展了FBE 和PE的优点,使防腐层的性能更加完善。
它利用环氧粉末与钢管表面牢固结合,利用高密度聚乙烯耐机械损伤,两层之间特殊的胶层使三者形成分子键结合的复合结构,实现防腐蚀性能、机械性能的良好结合,是目前国内大型管道工程首选的涂层。
由于埋地管道属隐蔽工程,管道所处环境不是完全一样的,为某一具体工程选择一种合适的防护层,则需要根据实际情况进行选用。
3.2油气管道的阴极防护技术⑴牺牲阳极的阴极保护法在待保护的金属管道上连接一种电位更负的金属或合金(如铝合金,镁合金)。
由于管道上原来的腐蚀电池阳极的电位比外加的牺牲阳极的电位要正,整个管道就成为阴极。
作为牺牲阳极材料,必须满足以下的要求:有足够负的稳定电位;自腐蚀速率小且腐蚀均匀,有高而稳定的电流效率;电化学当量高,即单位重量产生的电流量大;工作中阳极极化要小,溶解均匀,产物容易脱落;腐蚀产物不污染环境,无公害;材料来源广,加工容易,价格低廉。
常见的牺牲阳极有镁基、锌基和铝基合金三类。
由于牺牲阳极保护部需要外电源,管理简单,对邻近的金属结构干扰较小,适于站场内设施及管道的区域性保护,也适用于难以管理的海上、沼泽地区的阴极保护。
⑵外加电流的阴极保护将被保护金属与外加的直流电源的负极相连,把另一辅助阳极连接到电源的政绩,使被保护金属全成为阴极。
外加电流在管道和辅助阳极间所建立的电位差,显然可比牺牲阳极与管道间的电位差大得多,因此,它的优点是可供给较大的保护电流,保护距离长;便于调节电流和电压,适用范围广;辅助阳极的材料只要求有良好的导电性和抗腐蚀性,不消耗有色金属。
其缺点是需要外电源和经常的维护管理,对邻近的金属结构有干扰。
长距离的油气管道最常用的是外加电流的阴极保护。
3.3缓蚀剂防护技术缓蚀剂又称腐蚀抑制剂阻抑剂。
缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境(介质)时可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。
缓蚀剂是通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附作用或化学吸附作用,使缓蚀剂吸附在金属表面。
这样,一方面改变金属表面的电荷状态和界面性质,使金属表面的能量状态趋于稳定化,从而增加腐蚀反应的活化能,使腐蚀速度减慢;另一方面被吸附的缓蚀剂上的非极性基团,尚能在金属表面形成一层疏水性保护膜,此膜阻碍着与腐蚀反应有关的电荷或物质的转移,故能使腐蚀速度减小。
4、结语油气管道的防腐,在现今越来越凸显其重要地位与作用,了解其腐蚀的原理以及分类,并作出相应的预防与检测、防护和修复的技术性设计,进而维护油气管道的正常运作,保证油气输送的安全以及效益。
油气管道的防腐技术发展到现在,随日渐成熟,进一步研究油气管道的防腐技术也还是很有必要的,在前人的基础上不断完善与创新,创造出更加具有实用性以及经济效益的防腐技术,为人类社会的发展做出更大的贡献。