化工安全工程(7)_工业腐蚀与预防措施

2014年9月22日
第七章
工业腐蚀与预防措施
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二、腐蚀机理
1，化学腐蚀 化学腐蚀是指周围介质对金属发生化学作用而造成的破 坏。工业中常见的化学腐蚀有金属氧化、高温硫化、渗碳、 脱碳、氢腐蚀等。 金属氧化：金属在干燥或高温气体中可与氧反应造成腐 蚀。氧化过程可表示为 2Me+O2≒2MeO 式中 Me表示金属。 高温硫化：是指含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化氢 等，在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。特别是 在有水蒸气存在的条件下，二氧化硫与水反应生成亚硫酸， 硫化氢则成为氢硫酸，高温硫化腐蚀状况会加重。
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渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与 钢接触分解成游离碳，并渗入钢内形成碳化物的过 程。 脱碳是指钢中渗碳体在高温下与气体介质如水蒸 气、氢、氧等，发生化学反应引起渗碳体脱碳的过 程。渗碳和脱碳均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。 氢腐蚀：氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的 过程。
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工业腐蚀与预防措施
第一节 工业腐蚀及其危害 第二节 工业腐蚀的典型类型 第三节 应力腐蚀裂纹 第四节 腐蚀监测技术 第五节 设计和选材的防腐考虑 第六节 材料的防腐措施
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第一节 工业腐蚀及其危害
一、工业腐蚀概述 腐蚀是指材料在周围介质作用下产生的破坏。腐蚀的原 因是多方面的，可以是化学的、物理的、生物的、机械的 等等。 工业腐蚀主要是由于原材料中含有的以及过程中生成的 腐蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中的微量氯和溶解 氧也会产生腐蚀作用。 腐蚀的形式是多种多样的。按照腐蚀的环境或起因， 有大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀、生物腐蚀、水腐蚀、 非水溶液腐蚀等。按照腐蚀的结果或表现形式，有点腐蚀、 缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳、磨损腐 蚀等等。 腐蚀无处不在，种类繁多。为了制定防腐对策，需要对 装置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以及运转 条件等进行详尽研究，加大力度、综合治理，从而防止或 减缓腐蚀性破坏。
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三、孔腐蚀
孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的腐蚀，简称孔 蚀，也称作小点腐蚀。金属表面由于露头、错位、介质不 均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破坏，成为点蚀源。 点蚀源在某段时间内呈活性状态，电极电位较负，与表面 其他部位构成局部腐蚀微电池。在大阴极、小阳极的条件 下，点蚀源的金属迅速被溶解形成孔洞。 氯化物、溴化物、次氯酸盐等溶液，及含氯离子天然水 的存在，最易产生孔蚀。氯化亚铜、氯化亚铁或卤素离子 与氧化剂同时存在，则能加剧孔蚀。当介质中OH—、NO3—、 SO42—、ClO4—等阴离子与溶液中的Cl—比值达一定值时，对 孔蚀有抑制作用，否则其作用相反。 增加溶液流速，能消除金属表面滞流状态，有降低孔蚀 作用的倾向。
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在化学工业中，所用原材料及生产过程中的中间 产品、副产品、产品等大部分具有腐蚀性。腐蚀性 介质对建筑物、厂房、设备基础、各种构架、道路、 地沟等，都会造成腐蚀性破坏。致使建筑物临危、 厂房倒塌、设备基础下陷、构架毁坏、管道变形开 裂，造成重大事故。在化工生产中，大量酸、碱等 腐蚀性介质，严重地腐蚀着机械、设备，管路、阀 门、垫片、填料等，致使设备壁厚变薄、强度下降， 设备、管路、阀门泄漏，内容物向外泄放或散逸， 引起中毒、火灾、爆炸等事故发生。电气、仪表等 设施，会因腐蚀而引起绝缘破坏、接触不良，致使 电气、仪表失灵，引发各类事故。
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金属材料的耐腐蚀性，依其腐蚀速度分为四个等 级，列于下表。
பைடு நூலகம்
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二、缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是在电解质溶液中，金属与金属、金属 与非金属之间的狭缝内发生的腐蚀。在管道连接处， 衬板、垫片处，设备污泥沉积处，海生物附着处， 以及设备外部尘埃、腐蚀产物附着处，金属涂层破 损处，均易产生缝隙腐蚀。 一般为电化学腐蚀。缝隙可以使溶液侵入，也可 使其流动受阻。缝宽在0.10 ～0.12 mm间最易腐蚀， 一般腐蚀的缝隙宽度约为 0.025～3.125 mm。缝内 外面积比越大，则提供阴极反应的场所越多，从而 加速了缝内的阳极反应，使腐蚀加快。
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三、腐蚀的危害与损失
伴随世界工业化进程的是环境污染的加重和人类生存条 件的恶化。污染环境的物质大多是腐蚀性物质，所以腐蚀 现象无时不在，随处可见。 腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中，腐蚀 所造成的经济损失占很大比例。1964～1973年间， 日本金 属工业公司处理设备损伤事故1009起，有985起与腐蚀有关， 占97．62％。美、英、前苏联、前西德等国1969～1970年 间的调查资料表明，由于腐蚀造成的直接损失，占国民经 济总收入的2．0％～4．2％。美国每年汽车事故损失300亿 美元，火灾损失110亿美元，洪水损失4．3亿美元，风灾损 失17亿美元，地震损失4亿美元，而腐蚀造成的损失达700 亿美元，远远超出上述其余各项的总和。
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2．电化学腐蚀 金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或 组成的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之 间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材 料溶解，造成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。 两种不同金属在溶液中直接接触，因其电极电位 不同而构成腐蚀电池，使电极电位较负的金属发生 溶解腐蚀，则称之为电偶腐蚀，或接触腐蚀。工程 上不乏不同金属材料间的接触，电偶腐蚀这类电化 学腐蚀屡屡发生。
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第二节 工业腐蚀的典型类型
一、全面腐蚀 全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程 度相同的腐蚀，也称作均匀腐蚀。在全面腐蚀中， 金属以一定的速度被腐蚀介质所溶解，金属结构逐 渐变薄。而局部腐蚀是指金属结构特定区域或部位 上的腐蚀。 全面腐蚀的速度，以金属结构单位时间内，单位 面 积 的 质 量 损 失 表 示 ， 如 mg· dm—2．d－1，g· m— 2．h－1；也可用金属每年腐蚀的深度，即金属构件 每年变薄的程度来表示，如mm· a－1。