过程装备腐蚀与防护

合集下载

过程装备腐蚀与防护究极版

腐蚀的控制措施：一是不就行控制，即腐蚀发生后再消除它；二是预防性控制，即事先采取防止腐蚀的措施腐蚀的定义：金属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏腐蚀的广义概念:材料（包括金属与非金属）由于环境作用引起的破坏或变质叫腐蚀去极剂：能够吸收电子的物质非平衡电极电位：电极上同时存在两种或两种以上不同物质参与的电化学反应，正逆过程的物质始终不可能达到平衡状态，这种电极电位称为非平衡电极电位参比电极：用一个点位很稳定的电极作参照基准来测量任一电极的电极电位的相对值，这种参照基准电极称为参比电极常用的参比电极：饱和甘汞电极、氯化银电极、硫酸铜电极、金属单质常见的宏观腐蚀电池及其阴阳极：异种金属电池（还原性较强的为阳极，较弱的的为阴极）、温差电池（一般温度较高的部位为阳极，温度较低的部位为阴极）、浓差电池构成微电池（电化学不均一性）的主要原因：1.化学成分不均一2.组织结构不均一3.物理状态不均一4.表面膜不完整过程自发进行的条件：反应过程能量（自由能）降低，即G为负值，则此反应就有可以无需外加能量而自发进行金属自发腐蚀热力学条件：金属自发地产生电化学腐蚀的条件必须是溶液中含有能从金属上夺走电子的去极剂，并且去极剂的氧化还原电位要比金属溶解反应的平衡电位要正极化现象：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极化现象的产生原因：产生极化现象的根本原因是阳极或阴极的电极反应与电子迁移（从阳极流出或流入电极）速度存在差异极化现象的类型：电化学极化、浓差极化、膜阻（电阻）极化超电压：腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位降低或阳极电位升高，其偏离平衡电位的差值，称为超电压或过电位极化曲线的含义：极化率低的曲线趋于平坦，它表示电极电位随极化电流的变化很小，也就是说电极材料的极化性能弱，电极过程容易进行。

反之，极化率高，极化曲线越陡，表明极化性能强，电极过程进行的阻力大腐蚀速度的影响因素：1.金属本身2.处理工艺3.介质环境4.其他环境从金属本身分析影响腐蚀速度有哪些?金属本身包括金属的电极电位、超电压、钝性、组成（尤其合金元素）、组织结构、表面状态、腐蚀产物性质等以上几个因素如何影响从介质环境分析影响腐蚀速度有哪些？介质环境包括介质组成、浓度、PH值、温度、压力、流速等。

过程装备腐蚀与防护课件-绪论

船舶在海洋环境中的腐蚀
绪论
3、能源电力
水电：水轮机组的腐蚀，叶片空蚀；火电：锅炉和管道的腐蚀；核电站：高温、辐照、液态金属等腐蚀；煤矿安全；油气开采、运输。
绪论
4、化工工业
5、机械电子
6、民生
7、环境污染
绪论
腐蚀造成的经济损失（美国）：占国民生产总值的1.8%~4.2%
绪论
腐蚀造成的经济损失（中国）：
2002年柯伟院士
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：
腐蚀科学的发展：
绪论
绪论
腐蚀科学的发展：
绪论
腐蚀科学的发展：
腐蚀的定义：
绪论
绪论
绪论
腐蚀
金属腐蚀
机理破坏特征
非金属腐蚀
腐蚀环境
化学腐蚀
电化学腐蚀
全面腐蚀
局部腐蚀
大气腐蚀
土壤腐蚀
电解质溶液腐蚀
熔融盐中的腐蚀
高温 Байду номын сангаас 体腐蚀
应力腐蚀
疲劳腐蚀
磨损腐蚀
小孔腐蚀
晶间腐蚀
缝隙腐蚀
电偶腐蚀
其它
绪论
1.
腐蚀的危害性

材料腐蚀给国民经济带来巨大损失
腐蚀事故危及人身安全

腐蚀造成资源和能源浪费
腐蚀引起环境污染
目录
绪论
第一章金属电化学腐蚀基本原理
第二章影响腐蚀的结构因素第三章金属在某些环境中的腐蚀第四章金属结构材料的耐蚀性第五章非金属结构材料的耐蚀特性

过程装备腐蚀与防护综述

过程装备腐蚀与防护综述放飞梦想前言一、腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。

例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。

目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。

腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。

例如，硝酸工业在不锈钢问世以后才得以实现大规模的生产；合成尿素新工艺在上世纪初就已完成中间试验，但直到20世纪50年代由于解决了熔融尿素对钢材的腐蚀问题才实现了工业化生产。

因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。

对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。

二、设计者掌握腐蚀基本知识的必要性正确的腐蚀控制，是延长设备的使用寿命，避免事故发生的重要保证。

如果在设计阶段就充分考虑了腐蚀的控制方案，那么由于设备被腐蚀所需的大笔维修费用就可以大大节约。

腐蚀控制通常有两种措施，一是补救性控制，即腐蚀发生后再消除它；二是预防性控制，即事先采取防止腐蚀的措施，避免或延缓腐蚀，尽量减少可能引起的其他有害影响。

三、腐蚀的定义与分类腐蚀是在金属材料和环境介质在相界面上反应作用的结果，因而金属腐蚀可以定义为“金属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏”。

腐蚀有不同的分类方法。

按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。

1) 化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。

2) 电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。

过程装备腐蚀与防护

7
国内主要专业杂志
中国腐蚀与防护学报》《中国腐蚀与防护学报》腐蚀与防护》《腐蚀与防护》腐蚀科学与防护技术》《腐蚀科学与防护技术》《材料保护》材料保护》《表面技术》表面技术》《全面腐蚀控制》全面腐蚀控制》《石油化工设备腐蚀与防护》石油化工设备腐蚀与防护》
8
国外主要专业杂志 • Corrosion • Material Performance National Association of Corrosion Engineers NACE（美国腐蚀工程师协会） • Corrosion Science • British Corrosion Journal
16
M.G.方坦纳认为，腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀更合 M.G.方坦纳认为，腐蚀分为湿腐蚀和干腐蚀更合方坦纳认为湿腐蚀有液体存在产生的腐蚀是湿腐蚀，理。有液体存在产生的腐蚀是湿腐蚀，通常包括水溶液和电解质，如水对钢的腐蚀。液和电解质，如水对钢的腐蚀。环境中无液相或在露点以上时产生的腐蚀是干腐蚀，点以上时产生的腐蚀是干腐蚀，腐蚀剂通常是蒸汽和气体，并伴有高温，如炉气对钢的腐蚀（裂解炉）。气体，并伴有高温，如炉气对钢的腐蚀（裂解炉）。
15
主要包括：
应力腐蚀：拉应力+腐蚀性介质材料快速开裂。应力腐蚀：拉应力+腐蚀性介质——材料快速开裂。材料快速开裂腐蚀疲劳：交变应力+腐蚀性介质。腐蚀疲劳：交变应力+腐蚀性介质。磨损腐蚀：腐蚀性介质高速流动或含有固体颗粒；磨损腐蚀：腐蚀性介质高速流动或含有固体颗粒；摩擦副在腐蚀性介质中的腐蚀。摩擦副在腐蚀性介质中的腐蚀。小孔腐蚀：腐蚀集中于某些点，形成深孔至穿孔。小孔腐蚀：腐蚀集中于某些点，形成深孔至穿孔。晶间腐蚀：发生于晶间，使晶粒间失去结合力，晶间腐蚀：发生于晶间，使晶粒间失去结合力，强度急剧下降，破坏无征兆。度急剧下降，破坏无征兆。缝隙腐蚀：铆接、胀接、螺纹连接处等。缝隙腐蚀：铆接、胀接、螺纹连接处等。电偶腐蚀：异种金属+电解质溶液。电偶腐蚀：异种金属+电解质溶液。选择性腐蚀：优先腐蚀材料中某种重要元素而破坏。选择性腐蚀：优先腐蚀材料中某种重要元素而破坏。

过程装备腐蚀与防护

4.3 常用结构材料获得耐蚀能力的途径有哪些？并列出每种途径常见的金属。
（1）依靠钝化获得耐蚀能力的金属：18－8 不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、高硅铸铁。（2）可钝化或腐蚀产物稳定的金属：碳钢与铸铁、铅与铅合金。（3）依靠自身热力学稳定耐蚀的金属：铜（Cu）与铜合金。
6.1 工程上常用的防腐方法有哪些？
氢侵蚀阶段当温度和压力较高，或者钢材与氢气接触的时间很长，则钢材将由氢脆阶段发展为氢侵蚀阶段，使钢的强度和韧性降低。其特点是永久脆化，不可逆。
3.3 简述大气腐蚀与金属表面水膜厚度之间的关系。
区域Ⅰ：湿度特别低，金属表面只有极薄的一层吸附液膜，还不能认为是连续的电解液，相当于干燥大气中的腐蚀，腐蚀速度很小，属于由化学作用引起的腐蚀。
4.1 什么是单相合金的 n/8 定律？
在给定介质中一种耐蚀的组元和另一种不耐蚀的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%……原子分数（耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比），即相当于 1/8、 2/8、3/8、4/8……n/8（n=1，2，……7）时，合金的耐蚀性将出现突然地阶梯式的升高，合金的电位也相应的随之升高。这一规律称为 n/8 定律。
防止途径：①选择相容性材料；②合理的结构设计；③电化学保护；④电偶效应的正确利用—牺牲阳极保护。
2.4 以贫铬理论阐述奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的机理。
奥氏体不锈钢在 450～850℃长时间加热时，晶间的铬和碳化合，从固溶体中沉淀出来，导致晶间铬浓度降低，造成晶间贫铬，当铬含量降到钝化所需的最低含量（11％）以下时，当与腐蚀性介质接触时，晶间贫铬区相对于碳化物和固溶体其它部分将形成小阳极对大阴极的微电池，就会发生严重的晶间腐蚀。

过程装备腐蚀与防护章习题与题解

为什么说“材料的腐蚀是自发产生的”自然界中物质最稳定的存在状态是以金属化合物的形态存在..如：Fe 2O 3、FeS 、Al 2O 3等等..由于它们的强度、硬度、刚度等性能不能满足工业结构材料的要求;用冶金方法外加能量将它们还原成金属元素及其合金;它们比其化合物具有更高的自由能;根据热力学第二定律;金属元素必然自发地转回到热力学上更稳定的化合物状态..这就是金属的腐蚀过程..有机非金属材料是由有机小分子材料经聚合成为大分子材料而具有一定的强度、刚度和硬度;具备满足工业结构材料性能的..在聚合过程中加入的能量;使其比小分子具有更高的自由能..在介质中材料发生一些化学或物理作用;使其从高能的聚合态向低能而稳定的小分子状态转变;使材料的原子或分子间的结合键破坏..也是服从热力学第二定律的.. 无机非金属材料有天然的和人工的..两者均是由在自然界较稳定的化合物状态的分子或元素;在天然或人工外部作用下;结合成具有一定形状、强度、刚度和硬度的材料..这些材料在形成过程中受到的外部作用;使其内能增加;具有比它们的化合物状态的分子或元素高的能态;同样由热力学第二定律;它们在腐蚀性介质环境下;发生化学或物理作用;使材料的原子或分子间的结合键断裂破坏..也服从热力学第二定律..材料腐蚀危害性 a.涉及范围广泛：因腐蚀是自发产生的;腐蚀现象就涉及到所有使用材料的一切领域；b.造成的经济损失巨大；间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费..一般间接损失比直接损失大很多..污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故..c.阻碍新技术、新工艺的发展..直接损失：由于腐蚀造成的材料自身的损失;使材料变成废物..间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费..一般间接损失比直接损失大很多..污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故..控制腐蚀重要意义研究材料的腐蚀规律;弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐蚀措施;可以延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率.. 什么叫腐蚀材料由于环境作用引起的破坏或变质..化学腐蚀金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏..电化学腐蚀金属与电解质溶液发生电化学作用引起的破坏..腐蚀按腐蚀机理化学腐蚀和电化学腐蚀两类腐蚀按破坏特征全面腐蚀和局部腐蚀两类局部腐蚀应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀腐蚀按腐蚀环境大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温氧化腐蚀和氢腐蚀作为过程装备设计人员;学习腐蚀知识有哪些必要性 a.合理选材：满足工艺和机械性能、防腐蚀要求；b.合理的结构设计：在结构设计时;要考虑工艺要求、强度要求;同时考虑腐蚀问题；c.制定正确的机械制造工艺和热处理方法；d.采用经济实用的防腐蚀技术..金属腐蚀过程;可能按照哪些历程进行各具有什么特点金属腐蚀过程可按化学和电化学两种历程进行..化学历程氧化剂直接与金属表面的原子相碰;化合物形成腐蚀产物;该过程无电流产生..电化学历程金属腐蚀的氧化还原反应的两个过程同时进行又相对独立;该过程有电流产生..电化学腐蚀的条件阳极氧化、阴极还原、电解质存在..金属在含有其自身离子的盐溶液中;界面上形成双电层;使金属表面带有：①一定是正电；②一定是负电；③可能是正电;也可能是负电..三者哪个正确;为什么说明双电层的特点答：②正确..在含有其自身离子的盐溶液中;盐溶液的极性水分子与金属离子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力;形成的双电层;在金属表面上带负电;在金属和溶液界面溶液侧带正电.. 双电层的特点：①双电层的两层“极板”可能分处于不同的相中;如第一类双电层；也可能分处于同一相中;如第二类和第三类双电层..②双电层的内层有过剩的电子或阳离子;当系统形成回路时;电子可沿导线流入或流出电极..③双电层间存在很大的电位跃..举例说明什么是平衡电极电位和非平衡电极电位;标准电极电位是哪一种电位非平衡电极电位能否用能斯特公式进行计算为什么铜电极放入硫酸铜溶液中;当溶液中铜离子的浓度达到使铜电极的溶解与铜离子在铜电极上析出的速率相等时;这时电极反应的正逆两过程的电荷和物质都达到了动态平衡;此时铜电极的电位就是铜的平衡电极电位..如果把铁电极放入硫酸铜溶液中;铁电极溶解使溶液中铁离子浓度逐渐增加;到达一定程度后;溶液中的铁离子也会在铁电极上析出;但铜离子也析出;总不能使溶解出的金属离子在电量和质量上同时达到动态平衡;铁电极的电位成为非平衡电极电位..标准电极电位是标准状态下的平衡电极电位..非平衡电极电位不能用能斯特方程计算..因为能斯特方程是建立在平衡状态条件下计算电极电位的方程..写出下列电极反应的电极电位表达式.. 解：①查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式①的标准氧化还原电位为0②查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式②的标准氧化还原电位为+0.771V③查表1-5标准氧化还原电位;电极电位表达式③的标准氧化还原电位为+0.401说明什么叫氧化还原电极什么叫氧化还原电位答：各种去极化反应在阴极进行时;阴极的电极材料本身不发生任何变化;只是当反应物在其表面氧化或还原时起输送或带走电子的作用;且氧化或还原的产物留在溶液中而不在电极上析出;这种电极称为氧化还原电极当去极化反应达到动态平衡时;其相应的平衡电位称为氧化平衡电位写出金属电化学腐蚀的热力学条件.. 答：0.K M e E E E <<何谓腐蚀电池腐蚀电池有哪些类型如图请标明腐蚀电池的各个组成部分..和原电池的工作原理一样;所不同的是腐蚀系统中电子回路短接;电流不对外作功;实际上是一个短路原电池..有宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池两种类型..由铜和铁在稀H 2SO 4溶液中组成电池;指出正、负极和阴、阳极;并写出两电极反应的方程式;说明发生腐蚀的是哪个电极..答：铜是负极和阳极；铁是正极和阴极..e Fe Fe e Cu Cu 2;222+⇔+⇔++；铁电极发生腐蚀..极化现象阳极极化和阴极极化答：腐蚀电池工作时;由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象;称为极化现象..通阳极电流后;阳极电位向正方向偏离称为阳极极化..通阴极电流后;阴极电位向负方向偏离称为阴极极化..电化学极化浓差极化和膜阻极化答：阴极上由于去极剂与电子结合的反应速度迟缓;来不及全部消耗来自阳极流来的电子;造成阴极电子增高;便阴极电位向负方向变化；阳极上金属失去电子成为水化离子的反应速度落后于电子流出阳极的速度;造成阳极电位向正方向偏离;叫做电化学极化..溶液中的去极剂到达阴极上与电子结合的速度比去极剂扩散到阴极上的速度高很多;造成阴极电位向负方向偏离..去极剂的扩散速度决定它在溶液中的浓度差;从而由它造成的极化叫浓差极化..金属表面形成的保护膜;具有较大的电阻;造成阳极溶解过程受阻;产生阳极电位向正方向的偏离;称为膜阻极化..解释P a 、P k 的物理意义..答：P a 是阳极极化曲线的极化率;P K 是阴极极化曲线的极化率;它们分别表示阳极过程和阴极过程的阻力大小..它们的数值大说明电极过程阻力大..腐蚀极化图;Evans 图把构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一个电位E —I 电流强度坐标上;得到的图线称为腐蚀极化图.. 腐蚀极化图略去电位随电流的详细过程;将极化曲线简化成直线;这种简化了的极化图称为Evans 图..混合电位腐蚀电位答：由于金属表面的电化学不均一性;存在很多微阳极和微阴极;在电解质溶液中在金属表面上同时进行着两个以上的共轭电极反应..因阴极与阳极间从金属内部自然导通;金属上总的阳极反应电流必然等于总的阴极电流;恰好抵消..当达到稳定状态时;阴极和阳极彼此相互极化到同一电位;这一电位就是腐蚀电位;又称自腐蚀电位..腐蚀电位既非金属上阳极的平衡电位;也不是阴极的平衡电位;而是处在二者之间;又称为混合电位..1. 请解释下式中各参数的物理意义..C PP P R E E a aa k a o =++=⨯∆∆100% C a -阳极控制程度； -阳极极化率；P K -阴极极化率；R-腐蚀系统电阻；ΔEa=I P a ;阳极极化引起的电位差；ΔE 0-阳极和阴极平衡电极电位之差下列电极过程为何种控制为什么答：a 为阳极控制过程;因为阳极极化率>阴极极化率；b 为阴极控制过程;因为阴极极化率>阳极极化率；c 为混合控制;阳极极化率与阴极极化率接近相等；d 是电阻控制;系统电阻在腐蚀控制中占主导地位根据下图你能得出何结论此时;改变阳极极化曲线对其腐蚀有无影响答：当阳极极化曲线在A 点以上变化时;对腐蚀速度无影响;低于A 点后;随阳极极化曲线变化;对腐蚀速度的变化有较大影响..如图说明为什么标准氢电极参比电极采用金属铂制成..答：是因为金属铂的超电压在较大电流密度下相对其他金属的小;偏离平衡电位的数值就小;作为标准氢电极采用的金属;测定的电极电位误差就小..说明影响析氢腐蚀的因素和特点.. 答：影响析氢腐蚀的因素有： a.电极表面状态粗糙表面析氢超电压低;光滑表面析氢超电压高..原因是粗糙表面积大;阴极面积大..b.PH 值酸性溶液中PH 值上升;析氢超电压升高;碱性溶液中PH 值下降;析氢超电压升高..c.温度温度升高析氢超电压下降;约温度每增加1℃;析氢超电压减小2mV..d.溶液中的添加剂的性质不同;引起析氢超电压的变化不同.. 析氢腐蚀的特点：①阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大..②溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大..③阴极面积增加;腐蚀速度加快..④氢离子浓度增高PH下降、温度升高均会促使析氢腐蚀加剧..求25℃1atm时氢在中性溶液中的平衡电极电位.. 题给条件是标准状态;在标准状态下;氢的平衡电极电位规定为0..影响耗氧腐蚀的因素有哪些如何影响答：影响耗氧腐蚀的因素有：金属的本性、溶液的含氧量、阴极面积大小、溶液的流动状态..阳极金属的电位和极化性能不同;它的极化曲线与耗氧腐蚀的阴极极化曲线相交的位置不同;腐蚀速度不同；溶液的含氧量不同;耗氧腐蚀阴极极化曲线不同;氧含量大时;对应同样的阳极极化曲线;腐蚀电流大；对于宏观腐蚀电池阴极面积大;腐蚀速率大;对于微观腐蚀电池;阴极面积大小对腐蚀电流大小的影响很小;几乎无影响；溶液流动状态不同;造成溶液中的氧量补充到阴极的数量不同;一般流速大时腐蚀速率高..对一般电化学腐蚀;微阴极的数目对腐蚀有很大影响;为什么若阴极过程为耗氧反应;是否受微阴极多少的影响为什么答：因为一般电化学腐蚀;微阴极数目大时;还原反应进行的多;阳极就必须提供相应量的电子;腐蚀速度就大..到达微阴极的去极剂是溶解在电解质溶液中靠浓度差传递的;阴极面积越大;与去极剂相遇的机会就高..若为耗氧反应;氧从气液界面进入溶液向金属界面传递;传递途径类似一个圆锥体;一定数量的微阴极就已经利用了全部输送氧的扩散通道;微阴极增加;并不能增加扩散到微阴极上的总量..何为金属的钝化指出钝化时典型阳极极化曲线上各区域的名称活态区;过渡区、钝态区、过钝化区及各符号的物理意义..画图说明答：金属从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态;这种表面状态的突变过程称为“钝化”铁制容器能否用来盛稀硝酸和浓硝酸为什么答：不能..因为铁虽可在硝酸浓度>40%后;被钝化;但钝化层会随温度升高;硝酸浓度的变化出现溶解;失去钝化作用..成相膜理论和吸附理论的要点是什么答：成相膜理论认为：钝化是由于金属溶解时;在金属表面生成了致密的、覆盖性良好的固体产物保护膜;这层保护膜作为一个独立的相而存在;它或者使金属与电解质溶液完全隔开;或者强烈地阻滞了阳极过程的进行;结果使金属的溶解速度大大降低;亦即使金属转变为钝态..吸附理论认为：金属钝化并不需要固态产物膜;而只要在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附层就足够使金属钝化了..当这些粒子在金属表面上吸附以后;就改变了金属—溶液的界面的结构;并使阳极反应的活化能显着升高;因而金属表面本身的反应能力降低了;亦即呈现钝态..何谓金属的应力腐蚀破裂金属的应力腐蚀破裂有何特征金属的应力腐蚀破裂是金属结构在拉应力和腐蚀环境共同作用下引起的破裂.. ①在拉应力作用下;发生应力腐蚀破裂的金属材料对应的腐蚀环境是特定的—包括腐蚀介质性质、浓度、温度..②SCC断裂速度约0.01～3mm/h;比不存在拉应力时的局部腐蚀速率大很多倍;比无腐蚀环境时的纯力学断裂速度低很多;但承受的应力水平也低很多..③断口形貌;宏观上属于脆性断裂;微观上在断裂面上仍有流变痕迹..应力腐蚀破裂的机理电化学阳极溶解理论的论点：认为合金中存在一条阳极溶解的“活性途径”;腐蚀沿这些途径优先进行;阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑..小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池;由于活性阴离子如Cl—进入形成闭塞电池的裂纹或蚀坑内部;使浓缩的电解质溶液水解而被酸化;促使裂纹尖端的阳极快速溶解;在应力作用下使裂纹不断扩展;直至破裂..防止金属应力腐蚀破裂的途径有哪些答：有①降低设计应力;使最大有效应力或应力强度降低到临界值以下..②合理设计与加工减少局部应力集中..③采用合理的热处理方法消除残余应力..④合理选材;去除介质中的有害成分;添加缓蚀剂;阴极保护..金属的腐蚀疲劳是什么金属构件在交变负荷和腐蚀环境的联合作用下;经过一定周期后发生的断裂破坏;称为腐蚀疲劳..特点：①腐蚀疲劳的产生条件;没有特定的腐蚀介质的限定;只要有交变载荷存在;任何腐蚀环境中都可能发生..②腐蚀疲劳裂纹多为穿晶型;裂纹分支较少..③不存在疲劳极限;同样循环次数;承受的应力幅度值大量降低..④疲劳裂纹的断面大部分被腐蚀产物所覆盖;小部分呈粗糙的碎裂状..防止金属腐蚀疲劳的方法：①降低局部应力集中..②金属表面电镀..③介质中加缓蚀剂..④金属表面氮化和喷丸处理..⑤阴极保护..金属的SCC与腐蚀疲劳有何区别答：SCC承受的是拉应力;当拉应力低于某一定应力水平时不发生..腐蚀疲劳承受的是交变载荷;并不存在疲劳极限;也就是应力水平无下限..腐蚀疲劳的产生条件与应力腐蚀比较;它没有特定的腐蚀介质的限定;也就是说;在任何腐蚀环境中都可能发生..从撕裂特征来看;应力腐蚀裂纹既可为穿晶型;也可能为晶间型;且裂纹分枝多;呈树根状..而腐蚀疲劳裂纹多为穿晶型;裂纹分支较少..它所产生的裂纹数量往往比纯力学疲劳的多得多..从破坏的断面来看;纯力学疲劳破坏的断面大部分是光滑的;小部分是粗糙面;呈现一些结晶形状..腐蚀疲劳破裂的断面大部分被腐蚀产物所覆盖;小部分呈粗糙的碎裂状..磨损腐蚀腐蚀性流体与金属构件以较高的速度作相对运动而引起金属的腐蚀损坏;称为磨损腐蚀..形式有：湍流腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀..湍流腐蚀的机理：流体速度达到湍流状态;击穿紧贴金属表面几乎静态的边界液膜;加速去极剂供应和阴、阳极腐蚀产物迁移；产生附加切应力;带动颗粒磨损..这些都加速了腐蚀速度..空泡腐蚀的机理：腐蚀介质与金属构件作高速相对运动;使流体的动能增加;而静压能降低..当流速足够高时;流体的静压力将低于流体的蒸汽压;使流体蒸发形成汽泡..在低压区产生的汽泡在高压区被压缩崩溃;气泡崩溃所产生的冲击波将对金属表面起强烈的锤击作用;使金属表面膜被破坏;甚至可使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落..这样重复的锤击作用;使金属造成小阳极大阴极而遭受腐蚀..微振腐蚀机理：由于流体高速流动;产生卡曼涡街;造成金属构件的振动;从而使边界层减薄或破碎;加速了阴、阳极腐蚀产物的迁移和去极剂的供应;从而加速了腐蚀速度..小孔腐蚀腐蚀破坏主要集中在某些活性点上;蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度的腐蚀现象..机理：易钝化金属在含有活性阴离子的溶液中;在钝化膜破损处;金属光滑表面上有夹杂的硫化物处、晶间有碳化物沉积处等很小的局部缺陷处;由于钝化膜的高电阻;造成小阳极大阴极的腐蚀电池;而形成蚀核..有些蚀核不再长大;有些蚀核继续长大;长成蚀孔..形成蚀孔后;孔内表面金属处于活态;电位较负..蚀孔外的金属表面处于钝态;电位较正;孔内外构成一个活态～钝态微电池..钝态表面被保护;孔内金属加速腐蚀..随腐蚀过程进行;孔深加深;孔外的氧不易扩散入孔内;孔内溶解的金属离子也不易往外扩散;孔内带正电的金属离子浓度增加;为保持溶液的电中性;带负电的氯化物水解;生成盐酸;使孔内介质的酸度增高;加速阳极溶解;从而形成具有“自催化酸化作用”的闭塞电池..从而使蚀孔沿重力方向迅速深化;以至把金属断面蚀穿..防止方法：①降低金属材料中的有害杂质..②在金属材料中加抗孔蚀合金元素..③降低溶液中氯离子浓度..④改善热处理制度;结构设计上消除死区..⑤阴极保护..什么叫缝隙腐蚀金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙时;缝内介质不易流动而形成滞留状态;促使缝隙内的金属加速腐蚀;称为缝隙腐蚀..原因有：开始在缝隙口处是氧去极化作用;继而是氧扩散的浓差极化控制;最后形成闭塞电池的自催化腐蚀过程..简述小孔腐蚀与缝隙腐蚀的区别.. 答：区别为腐蚀的起因不同;一旦腐蚀发展两者一样都属于闭塞电池的自催化腐蚀过程..小孔腐蚀的起因为：在易钝化的金属表面钝化层有破损处形成蚀孔活性中心;有些活性中心发展成为蚀孔..缝隙腐蚀的起因为：初期缝隙内外发生氧去极化的均匀腐蚀..随后构成宏观的氧浓差电池;缺氧的缝内成为阳极;缝外为阴极;逐步发展为闭塞电池..电偶腐蚀异种金属彼此接触或通过其他导体连通;处于同一种介质中;会造成接触部位的局部腐蚀..其中电位较低的金属;溶解速度大;电位较高的金属;溶解速度反而减小;这种腐蚀称为电偶腐蚀;或称接触腐蚀、双金属腐蚀..机理：一种阳极电位较负的金属和一种阳极电位较正的金属偶接;电位较低的金属成为偶接电池的阳极;电位较高的金属成为偶接电池的阴极..从而使电位较低的金属在偶接电池的腐蚀电流强度比单独存在时;更大;电位较高的金属在偶接电池的腐蚀电流强度比单独存在时更小..电位较低的金属腐蚀速度增加;电位较高的金属腐蚀速度减小..防止电偶腐蚀可采用哪些方法①选择相容性材料;选择电偶序表中;相邻的金属偶接;减小偶接电位差..②合理的结构设计a．尽量避免小阳极大阴极结构；b．将不同金属的部件彼此绝缘；c．插入第三种金属;降低两种金属间的电位差；d．将阳极性部件设计为易于更换的或适当增厚以延长寿命..焊接表面缺陷主要有哪几种它们引起什么腐蚀类型有焊瘤、咬边、飞溅及电弧熔坑..焊瘤或咬边常形成可见的狭缝;而飞溅往往在母材板和金属颗粒的接触区形成缝隙;从而引起缝隙腐蚀..熔坑是孔蚀的发源地..写出焊接残余应力的分布情况.. 答：当已凝固的焊缝金属在冷却的时候;由于垂直焊缝方向上各处的温度差别很大;结果高温区金属的收缩会受到低温区金属的限制;而使这两部分金属中都引起内应力;高温区金属内部产生残余拉应力;低温区金属内部产生残余压应力..焊缝晶间腐蚀的特征..焊缝晶间腐蚀的特征为;在表面还看不出破坏时;晶粒间已几乎完全丧失了结合强度;并失去金属声音;严重时只要轻轻敲打即可破碎;甚至成粉状..特别是不锈钢材料;有时即使晶间腐蚀已发展到相当严重的程度;其表观仍保持着光亮无异的原态..晶间腐蚀的机理..奥氏体不锈钢在450~850℃长时间加热;例如焊接时;焊缝两侧2~3㎜处将被加热到这个温度范围的所谓晶间腐蚀敏化区;此时晶间的铬和碳化合成为Cr、Ni、Fe4C、Cr、Fe、Ni7C3或Cr23C6;从固溶体中沉淀出来;生成的碳化物;每1%C 约需10%~20% Cr;导致晶间铬含量降低..这时由于晶内与晶间的元素存在浓度梯度;晶内的碳及铬将同时向晶间扩散;但在450~850℃;Cr 比C 的扩散速度慢原子半径Cr=1.28;C=0.771;因此进一步形成的碳化铬所需的Cr 仍主要来自晶粒边缘;致使靠近碳化铬的薄层固溶体中严重缺Cr;使Cr 量降到钝化所必需的最低含量11%以下..这样;当与腐蚀介质接触时;晶间贫铬区相对于碳化物和固溶体其他部分将形成小阳极对大阴极的微电池;而发生严重的晶间腐防止晶间腐蚀有哪些方法答：有固溶处理、稳定化退火、超低碳法、合金化法和焊接材料中掺入铁素体形成元素使焊缝呈奥氏体-铁素体双相组织..金属F e 在P O2=1atm 的环境中腐蚀达到平衡后;把其放入P=1atm 的空气环境中;平衡将有何变化为什么答：出现铁的氧化物分解..因为在1个大气压的空气中;氧的分压只有0.21个大气压;而氧化是在氧压力为1个大气压下达到平衡的;它高于空气中氧的分压;因此分解..如下图;造成氧化膜生长的位置不同的原因 a 图的膜生长位置在MO/O 2界面;是因为氧化膜中金属离子过剩;过剩的金属离子可能处于晶格的间隙位置上;膜内晶格缺陷便是间隙金属离子和自由电子;间隙金属离子和电子通过膜中的间隙向外扩散;在MO/O 2界面与O 2反应生成MO..当氧化膜中金属离子不足时;则膜内晶格缺陷是金属离子空位和电子空位;在氧化期间;金属离子和电子通过金属离子空位和电子空位向外扩散;并在MO/O 2界面与O 2反应生成MO..b 图膜中过剩的金属离子处于正常晶格位置;膜内晶格缺陷则是阴离子如O 2-和自由电子;氧化期间;电子向外运动;O 2-通过O 2-空位向内扩散;并在M/MO 界面与M 2+反应生成MO..c 图膜中的晶格缺陷同时包含以上两种情况下的晶格缺陷;因此膜生成双向扩散同时存在;膜在中间位置生长.. 什么叫N 型半导体氧化物和P 型半导体氧化物 N 型半导体氧化物是：主要通过带负电荷的自由电子而导电的氧化物..P 型半导体氧化物是：主要通过电子空位的运动而导电的氧化物..金属表面膜完整的必要条件是什么庇林－贝德沃斯比r>1.. 完整的表面膜不一定具有保护性..保护膜的条件：①膜必须是完整的；②膜具有足够的强度和塑性..并且与基体金属结合力强;膨胀系数相近；③膜内晶格缺陷浓度较低；④氧化膜在高温介质中是稳定的;表现为高的熔点和高的生成热..在氧化物中加入少量高价离子或低价离子N 型、P 型半导体氧化物有何影响答：对于金属离子过剩型的氧化膜N 型半导体;加入少量较高原子价的金属离子;可以减少间隙金属离子浓度;使金属氧化速度降低..对于金属离子不足型的氧化膜P 型半导体;加入少量较低原子价的金属离子;可以减少金属离子空位度;提高金属的抗氧化能铁有三种腐蚀产物FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4;如图;为什么最内层是FeO;最外层是Fe 2O 3 答：因为FeO 是P 型半导体;具有高浓度的Fe 2+空位;晶格缺陷是金属离子空位;使得Fe 2+快速向外扩散;在FeO/界面与O 2-结合成FeO..Fe 2O 3是具有阴离子O 2-空位的N 型半导体;O 2-通过空位向内扩散;在Fe 2O 3/ Fe 3O 4界面与结Fe 2+合成Fe 2O 3..Fe 3O 4中P 型半导体占优势;它的导电率比FeO 要低得多..Fe 3O 4膜的成长是由于离子电导的80%是Fe 2+向外扩散;20%是O 2-向内扩散..提高钢的抗氧化性的主要途径：合金化..-铁碳合金发生氢腐蚀的机理和条件.. 机理：氢脆阶段;钢材与氢气接触后;氢被吸附在钢表面上;然后分解为氢原子并沿晶粒边界向钢材内部扩散..尤其当钢材受力变形时;会剧烈地加速氢原子的扩散;高速扩散的氢原子在滑移面上转变成为分子状态;而分子氢不具有扩散能力;在晶间积聚产生内压力;使钢材进一步变形受到限制而呈现脆性..氢侵蚀阶段;当温度和压力较高;或者钢材与氢气接触的时间很长;则钢材将由氢脆阶段发展为氢侵蚀阶段;溶解在钢中的氢将与钢中渗碳体发生脱碳反应生成甲烷;随着反应的不断进行;钢中的渗碳体不断脱碳变成铁素体;并不断生成甲烷;而甲烷在钢内扩散困难;积聚在晶界原有的微观空隙内;随着反应的不断进行而愈聚愈多;产生很大的内压力;形成局部高压;造成应力集中;使细微开口、扩大、传播;引起钢材中出现大量细小的晶界裂纹和气泡;使钢的强度和韧性大为降低;甚至开裂;导致设备破坏..钢内裂纹的产生;除了上述甲烷积聚形成局部高压、钢材脱碳强度降低以外;还由于渗碳体转变为铁素体后;体积缩小了0.7%;因而使钢材内部产生裂纹.. 条件：在一定的氢气压力下;渗碳体与氢气发生反应有一最低温度;称为氢腐蚀的起始温度;它是衡量钢材抗氢腐蚀的性能指标..低于这个温度时氢腐蚀反应速度极慢;可以认为对钢材无害..对应相应材料曲线;根据工作温度和氢气分压;查Nelson 线图;当纵坐标的工作温度和横坐标的氢气分压的交点在对应材料曲线的上方为发生腐蚀;在曲线下方为不发生腐蚀..方法：①在钢中加入强碳化物形成元素;它们把钢中的碳优先结合成稳定的碳化物;提高钢的抗氢腐蚀性能；②采用微碳纯铁含碳量<0.015%也具有很好的抗氢腐蚀性。

过程装备腐蚀与防护综述

工业设备的腐蚀与防护综述姓名：学号：学院：班级：大学2013年1月11月工业设备的腐蚀与防护综述摘要：近年来，工业生产中对设备的腐蚀防护越来越重视。

由于过程设备的使用材料金属或者非金属都有其自身的特性，所以导致它们在不同的情况下都会有不同的腐蚀程度；还有外部的因素（环境，介质等等）的影响也会导致工业中设备的材料被腐蚀。

因此，我们在选择工业设备的材料时，要综合考虑材料的特性以及材料所处的介质环境，然后给予合理的设计，或者对设备进行腐蚀的防护措施，以降低由过程设备腐蚀而发生的事故，减少由腐蚀导致的经济损失。

关键词设备腐蚀；防护措施；材料；降低Industrial equipment corrosion and protection of the reviewAbstractIn recent years, the industrial production of the corrosion protection of the equipment is more and more attention. Due process equipment use metal or nonmetal material has its own characteristics, so lead to they will be different in different situations of the corrosion degree; There are external factors (environment, media, etc.) can lead to the influence of industry material corrosion of the equipment. Therefore, we in the choice of industrial equipment material, to comprehensive consideration of the material and the characteristics of the medium environment, and then gives the reasonable design, or to the equipment corrosion of protective measures, in order to reduce the process equipment corrosion and accident, reduce the economic loss caused by corrosion.Keywords: equipment corrosion; Protection measures; Materials; To reduce前言一腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义1 经济损失经济损失可以划分为直接经济损失和间接经济损失，大多数由政府或者一些组织有针对性的调查所获得的数据我们称它为直接经济损失，这些数据的统计在世界范围内也已进行多次，其结果如表1所示。

过程装备腐蚀与防护-第一章

1.1 金属电化学腐蚀原理
(1) 金属电化学腐蚀历程金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程，即氧化还原反应。根据氧化还原反应发生的条件不同，将金属的腐蚀历程分为两种类型：化学腐蚀(Chemical corrosion)，其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应点上完成。例如高温气体中活 1 泼金属的初期氧气过程。 Zn O 2 ZnO
2
1.1 金属电化学腐蚀原理
电化学腐蚀(Electrochemical corrosion),其
特点是金属的腐蚀存在两个同时进行却相互独立的氧化还原过程，即阳极反应 (anode reaction) 和阴极反应 (cathode reaction)。例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀：
1.1 金属电化学腐蚀原理
(3) 电极电位电极电位－由电极反应使电极和溶液界面上建立起的双电层电位跃，也称电极电势 (electrode potential)，其数值通常取决于电极本身、电解液浓度、温度等因素。包括平衡电极电位和非平衡电极电位。由于其绝对值很难测量，常见电极电位是半电池反应“O+R=R”相对于标准氢电极(S.H.E)而言，是“氧化态和还原态(O/R)”电位，有正负之分。
腐蚀的定义与分类
(2)按腐蚀环境，可分为自然环境和工业环境腐蚀：
自然环境腐蚀-包括大气腐蚀、海水腐蚀、土壤
腐蚀、生物腐蚀等，
工业环境腐蚀-包括电解质溶液的腐蚀、工业水
中的腐蚀、工业气体中的腐蚀、熔盐的腐蚀等。
本学科的主要研究内容
研究并确定材料和环境介质的物理化学反应的
普遍规律，包括从热力学和动力学两个方面。

过程装备腐蚀与防护全套课件

（三）电极电位：
➢平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中；
➢非平衡电极电位：金属浸入不含同种金属离子的溶液中 ➢ 气体电极的平衡电位：
氢电极
• 一种特殊的气体电极，相当重要！ • 在电化学中用氢电极作为标准电极，即设定其电极电
势为零； • 其他电极与之相比较来确定其相对于标准氢电极的电
腐蚀极化图：
理论最大电流Imax，腐蚀电位Ecorr
单一金属在电解质溶液中实测的极极化曲线：混合电位
腐蚀极化图的应用：
1、判断腐蚀过程的控制因素（1）
微电池：阴阳两级无法凭肉眼分辨（金属或合金表面因
电化学不均一而存在大量微小的阴极和阳极）
金属表面电化学不均一性的主要原因：化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态
不均一；表面膜不完整
腐蚀电池实质是一个短路的原电池
宏观腐蚀电池和微电池工作原理完全相同
阳极过程、阴极过程和电流流动三个环节缺一不可
腐蚀控制措施：补救性控制预防性控制
3. 腐蚀的定义与分类
腐蚀
金属腐蚀
非金属腐蚀
机理
破坏特征
腐蚀环境
化电
学腐
化学腐
蚀蚀
全局大土面部气壤腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀
电
熔
解
融
质
盐
溶
中
液
的
腐
腐
蚀
蚀
高温气体腐蚀
应疲磨小晶缝电其力劳损孔间隙偶腐腐腐腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀蚀蚀蚀它
2002年柯伟院士
绪论
腐蚀防护的意义：
绪论
腐蚀防护的意义：

过程装备腐蚀与防护课程设计

过程装备腐蚀与防护课程设计
一、课程概述
本课程旨在介绍过程装备的腐蚀问题及其防护措施，内容主要包括以下几个方面：
•过程装备的腐蚀分类和机理
•各种材料的耐腐蚀性能及应用
•腐蚀监测和评估方法
•腐蚀防护技术和措施
•腐蚀事故案例分析和预防措施
本课程适合化工、冶金、能源等相关专业本科及研究生学生、工程师等参与学习。

二、课程大纲
章节主要内容学时
第一章过程装备腐蚀的分类及机理 2
第二章材料的耐腐蚀性及应用 4
第三章腐蚀监测与评估 2
第四章腐蚀防护技术和措施 4
第五章腐蚀事故案例分析及预防措施 2
第一章：过程装备腐蚀的分类及机理
学习目标： - 了解过程装备腐蚀的分类和机理 - 理解腐蚀对装备的危害
1。

腐蚀与防护课程简介

《腐蚀与防护》课程简介
课程性质：选修课课程类型：专业课
总学时：32学分：2
开课教研室：过程装备与控制适用专业：过程装备与控制工程
课程简介：
《过程装备腐蚀与防护》为过程装备与控制工程专业的一门专业选修课程，同时。

它又是一门应用性很强的技术科学。

通过这门课程的学习，使学生在从事过程装备的设计、制造、安装与维修工作中，能从腐蚀与防护的角度，正确的选择材料，进行合理的结构设和采取必要的防护措施。

本门课程的主要内容包括金属腐蚀基本原理，影响腐蚀的结构因素，金属在典型介质中的腐蚀特点，耐蚀材料金属和非金属材料的耐蚀机理以及防护方法等。

通过本门课程的学习，要求学生能合理地运用所学到的有关腐蚀与护护的知识，解决实际中的问题。

对金属腐蚀理论、基本概念及重要的作用机理要有较清楚的理解，对一般的腐蚀现象能进行初步的分析。

初步掌握化工机械制造中的主要金属材料和非金属材料的耐腐蚀性能、主要的物理、机械性能及应用范围。

在防止腐蚀方面，要求学生了解基本原理、主要应用场合及条件。

本门课程是特点是理论知识比较抽象，因此，在学习的过程中，应该结合实际工程中化工设备和机械的腐蚀实例，才能更好地掌握这门课程。

选用教材：陈匡民，《过程装备腐蚀与防护》.北京：化学工业出版社，2002.6。

过程设备腐蚀与防护3

料来说，主要是从控制环境和消除应力，降低应力用得最多。
● 腐蚀疲劳腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏。
* 理解腐蚀疲劳从特点、判断依据、影响因素、机理、防护五个方面
来看待。 ● 磨损腐蚀
腐蚀性流体与金属构件以较高速度作相对运动而引起金属的腐蚀损坏。 * 湍流腐蚀 * 空泡腐蚀 * 磨损腐蚀的防护
◆ 焊接因素化工设备几乎都不可避免的是焊接结构。
● 焊接缺陷与腐蚀焊接表面缺陷、异种金属焊接、焊接残余应力、焊接热
影响区 ● 晶间腐蚀
从特征、机理、防护三方面理解
小结
本节主要讲解了影响局部腐蚀的四类结构因素；对于每一种因素造成的腐蚀，应从概念、机理、如• 1、影响局部腐蚀的结构因素有哪些？ • 2、如何对晶间腐蚀进行防护？
2 影响局部腐蚀的结构因素
按破坏特征来讲，分为全面腐蚀和局部腐蚀，后者仅集中在金属表面局部地区，而金属其余大部分地区腐蚀很微弱，甚至不发生腐蚀。
◆力学因素
● 应力腐蚀破裂（SCC）—金属的拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂。
* 条件敏感材料、特定环境、拉应力因此，消除SCC也应从这几方面着手，对于一定的材
以合理的结构设计来尽量避免产生涡流和湍流；选择保护性好的表面膜材料以及提高材料的硬度。
● 氢（致）损伤由氢引起的金属材料力学性能的破坏。
* 氢腐蚀、氢鼓泡与氢致开裂、氢脆 ● 表面状态与几何因素 * 孔蚀、缝隙腐蚀、 ● 异种金属组合因素
异种金属彼此接触或通过其他导体连通，造成的基础部位的局部腐蚀。 * 电偶腐蚀原理 * 面积比与“有效距离” * 电偶腐蚀的防护

化工过程装备腐蚀与防护

• 如果提高了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为腐蚀疲劳。
• 腐蚀疲劳既可以是仅有一条裂纹，也可以有多条裂纹并存 (多处成核)
• 根据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲劳区别开来
• 并多呈锯齿状和台阶状；微观上裂纹一般没有分支且裂纹尖端较钝
RH2 + H2O 溶液中的氧化性酸或负R离+子2还e-原+ 2H+
RH2 NO2 + H2O
NO3 + 2H- + e-
• 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
• 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
• 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
• 氢致开裂的特点
• 主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段、并平行
于钢板表面等特征。
• 7.氢腐蚀和高温损伤
• 机理：钢暴露于高温高压氢环境中，氢吸附、渗透及
扩散等过程进入钢的内部，并于钢种的碳元素发生化
学反应，生成甲烷（CH4），同时使钢的的局部发生脱碳现象。随着甲烷气体在微观缺陷部位（主要是晶
• 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

过程装备腐蚀与防护

2.2 力学因素
②空泡腐蚀(Cavitation erosion)，又叫气蚀、穴蚀。当高速流体流经形状复杂的金属部件表面在某些区
域流体静压可降低到液体蒸气压之下，因而形成气泡在高压区气泡受压力而破灭。气泡的反复生成和破灭产生很大的机械力使表面膜局部毁坏，裸露出的金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面可再钝化，气泡破灭再使表面膜破坏。
过程装备腐蚀与防护
2.2 力学因素
磨损腐蚀的防护
合理的结构设计与正确地选材。结构设计要避免涡流和湍流的形成。
选择能形成保护性好的表面膜材料，例如碳钢管在输送含硫介质时形成的硫化膜等。
过程装备腐蚀与防护
2.2 力学因素
(4) 氢致腐蚀
当PO2<PMO ，G>0，金属不可能发生氧化，而是氧化物
分解。
过程装备腐蚀与防护
2.2 力学因素
应力腐蚀机理
电化学溶解理论－存在活性途径优先进行，阳极侵蚀处形成狭小裂纹。
小阳极的裂纹内部
大阴极的金属表面
由于活性阴离子Cl－
填充到裂纹处，使浓缩
的电解质溶液水被酸化，
导致裂纹尖端的阳极溶
解加速，在应力作用下
② 腐蚀措施常用的有涂层、缓蚀剂及电化学保护。采用这些措施时，应注意表面层的残余内应力及渗氢问题。介质中添加铬酸盐或乳化油，均可延长钢材的腐蚀疲劳的寿命。采用阴极保护，已广泛用于海洋金属结构的防腐蚀疲劳中，但注意出现氢脆问题。
过程装备腐蚀与防护
2.2 力学因素
(3) 磨损腐蚀
磨损腐蚀(Erosion-Corrosion)－腐蚀介质与金属构件以较高速度作相对运动而引起的金属腐蚀破坏，也叫冲刷腐蚀。
3.1 高温腐蚀