腐蚀的定义及分类_走进金属的腐蚀世界介绍

电化学腐蚀类型
应力腐蚀破裂：湿硫化氢环境下的金属腐蚀、奥 氏体不锈钢在含氯化物水溶液的高温环境中； 机械腐蚀疲劳：金属在交变应力和电解质的共同 作用下会产生腐蚀疲劳，例如泵轴、叶片腐蚀； 磨蚀：金属同时受到电解质和机械磨损的共同作 用会发生磨蚀，例如管道弯头、热交换器管束、 叶轮。
45
1-2 腐蚀的定义和类型
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(4)电偶腐蚀：不同金属在同一电解质中互相接触所 发生的腐蚀。 双 金 属 腐 蚀
53 不锈钢管和碳钢管板连接处，碳钢将加速腐蚀。
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(5)缝隙腐蚀：在电解质溶液中，腐蚀发生在具有 一定宽度的缝隙内。
法兰连接面、焊缝等处
垢下(沉积物)腐蚀
材料受到的外力称为拉力； 材料内部产生的反作用力称为应力； 一个物体两端受拉，那么沿着它轴线方向 的应力就是拉应力； 拉应力就是指使物体有拉伸趋势的应力。
50
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(2)点蚀：小孔腐蚀，破坏主要集中在某些活性点上并向 金属内部深处发展，通常腐蚀深度大于孔径。
1.巨大的经济损失。
• 直接损失：采用各种防腐材料和技术的费用。
• 间接损失：因停工减产、产品降级、效率降低 等造成的经济损失。 不可预 测
30
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害
1.巨大的经济损失。
• 2000年，中国的腐蚀造成的损失为5000多亿元 人民币(相当于 600多亿美元)，占中国当年国 民生产总值(GDP)的6％； • l998年，美国的腐蚀损失为2757亿美元，占美 国当年GDP的2.76％。 • 与自然灾害相比，腐蚀损失比当年遭受的自然 灾害(火灾、地震、台风、洪涝、海啸等)的总 31 和约为4倍。
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害
4.自然资源的巨大消耗
• 地球上只有一层薄薄的外壳储藏着可用的矿藏， 金属矿的贮量是有限的，腐蚀使金属变成了无 用的、无法回收的散碎的氧化物等。 • 每年消耗的钢铁，有40%左右被腐蚀，而腐蚀 后完全变成铁锈不能再利用的约为10%。 • 我国每年被完全腐蚀掉的钢铁达1000多万吨， 相当于宝钢的年产量。 37
47
1-2 腐蚀的定义和类型
腐蚀余量：钢板在使用寿命中可能受到腐蚀，因此在 设计制造中预先增加一些厚度，以保证在 使用寿命内安全使用。 腐蚀余量分为如下四等： a. 无腐蚀余量。一般不锈钢管道取该值 b. 1.6mm腐蚀余量，对于腐蚀不严重的碳钢管 道和铬钼钢管道取该值 c. 3.2mm腐蚀余量，对于腐蚀比较严重的碳钢管 道和铬钼钢管道取该值 d. 加强级（大于3.2mm）腐蚀余量，对于有固体 颗粒冲刷等特殊情况下的管道，根据实际情况 48 确定该值
54
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(6)冲刷腐蚀
55
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
1.金属在酸中的腐蚀 锌、铝等活泼金属在稀盐酸或稀硫酸中 会被腐蚀并放出氢气。
56
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
2.金属在中性或碱性溶液中的腐蚀 铁在水中或潮湿的大气中的生锈 。
57
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
1-2 腐蚀的定义和类型
化学腐蚀特点
没有带电物质参与的腐蚀过程
氧化一还原反应，无电流产生
干腐蚀，腐蚀速率相对较小
举例: 1)高温下钢材被氧化: 4Fe+3O2=2Fe2O3 2)高温高压临氢环境下钢材的氢腐蚀: C+2H2=CH4
44
1-2 腐蚀的定义和类型
电化学腐蚀特点
反应过程中均包括阳极反应和阴极反应 在腐蚀过程中有电流流动(电子和离子的运动) －=Fe(OH) 9Cr 焦加热炉回弯头的磨蚀 Fe+2 +2(OH) 2
个反应(或整个反应)也跟着停止；
一个或几个阳极反应与一个或几个阴极反应的综 合反应； 金属由能量高的单质状态自发地向能量低的化合 物状态转变的过程 。
66
1-4 金属电化学腐蚀倾向的判断
腐蚀在我们身边每时每刻悄悄地发生着，它 吞噬着人们的劳动成果，改变了历史的原貌。 17
1-1 腐蚀的现象及其危害
一、腐蚀现象
人们对腐蚀的认识：最早是从腐蚀产物感 性地认识到腐蚀的存在。 从棕黄的“铁锈”[FeO(OH)或Fe2O3· H2O] 及“铜绿”[CuSO4· 3Cu(OH)2]分别认识了铁与 铜的腐蚀。
项目一 走进金属腐蚀世界
项目二
项目三 项目四
金属设备腐蚀分析
石油化工设备的防腐措施 石油化工重要设备腐蚀与防护
14
主要内容
腐蚀的现象及其危害 腐蚀的定义和类型
金属设备腐蚀的基本原理及其本质
金属电化学腐蚀倾向的判断
腐蚀电池
15
实训内容(作业)
一、寻找两个腐蚀案例 身边发生的
与石油化工设备相关的
1
《化工设备腐蚀与防护》课程简介
2
中海壳牌南海石化项目乙烯裂解装置急冷油分馏塔 长６２米、最大直径１１米、重９５０吨
3
大港石化加氢裂化反应器吊装
4
加热炉
5
管式裂解炉
6
储罐
7
管道
8
活塞式压缩机
9
ห้องสมุดไป่ตู้
活塞式压缩机
10
螺杆式压缩机
11
离心式压缩机
12
风
机
汽 轮
机
13
化工设备腐蚀与防护

a)
氧化性的金属离子
金属离子直接还原成金属，称为沉积反应，如锌 在硫酸铜中的反应 还原成较低价态的金属离子，如锌在三氯化铁溶 63 液中的反应
b)
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
铁在水中或潮湿的大气中的生锈过程：
电化学腐蚀反应由一个或几个阳极反应 与一个或几个阴极反应的综合反应。
4.电化学反应 独立的氧化反应和独立的还原反应
注意：
金属电化学腐蚀反应是由至少一个阳极反
应和一个阴极反应构成的电化学反应。
60
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
金属和溶液界面上的多相界 面反应； 从阳极传递电子到阴极，再 由阴极进入电解质溶液； 通过电子传递的电极过程。
电化学腐蚀过程示意图
51 不锈钢和铝合金在含Cl-的水溶液中常发生此种破坏形式
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(3)晶间腐蚀：腐蚀发生在晶界上，沿晶界向纵深处发展。
常见的奥氏体不锈钢的晶间腐蚀主要发生在焊接区， 特别是母材的焊接热影响区。因为母材部分在轧制成板材或 管材出厂之前，已进行过固溶化处理，而焊接时热影响区重52 新被加热，便破坏了固溶化状态，从而出现了敏化效应。
•装置原设计材质标准低
•对原料适应性差
•实际加工的原油酸值和硫含量超出设计标准
4.部分重点装置材质升级不彻底
•装置适应性改造
•技术、费用的限制
39
1-1 腐蚀的现象及其危害
三、制定防腐蚀策略的意义
5. 装置长周期安全运转的要求
•腐蚀技术
•腐蚀控制
•腐蚀管理
40
1-2 腐蚀的定义和分类
一、腐蚀的定义
18
1-1 腐蚀的现象及其危害
19
1-1 腐蚀的现象及其危害
20
1-1 腐蚀的现象及其危害
21
1-1 腐蚀的现象及其危害
22
1-1 腐蚀的现象及其危害
23
1-1 腐蚀的现象及其危害
24
1-1 腐蚀的现象及其危害
常减压装置常压塔一层到三屋塔盘段腐蚀
25
1-1 腐蚀的现象及其危害
常减压装置换10-3至冷-11管线减薄穿孔
二、任务要求
描述腐蚀案例现象和危害 有照片或图片加以说明
16
1-1 腐蚀的现象及其危害
人类的文明与进步都是与应用和发展、与日 新月异的材料分不开的。历史学家甚至用材 料和名称标记不同的时代，如石器时代、青 铜器时代、铁器时代等。
当今世界，哪一项技术发展不是以材料发展 作为前提和保证呢？ 但材料有一大公敌——腐蚀！
64
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
腐蚀与冶炼：
逆过程
腐 蚀
金属回复到自然状态的过程
冶 炼
金属以矿石形式存在 金属化合物
金属 转 化 放 热
金属化合物
金属化合物
=
吸 热
金属
还 原
65
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
电化学腐蚀特点： 腐蚀过程的阳极反应和阴极反应是同对发生的， 但不在同一地点进行； 电化学腐蚀过程中的任意一个反应停止了，另一
3.金属在盐溶液中的腐蚀 锌、铁等在三氯化铁及硫酸铜溶液中的 腐蚀 。
58
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
4.电化学反应 上述化学反应式表示了金属的腐蚀反应，但 未能反映其电化学反应的特征。 用电化学反应式来描述金属电化学腐蚀的实 质，如Zn在HCl中的腐蚀 。
59
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
1-1 腐蚀的现象及其危害
三、制定防腐蚀策略的意义
1.原油中腐蚀性介质及其对装置的腐蚀性
•硫>0.1%
•酸值>0.5mg/g
•氮>0.1%
2.原料劣质化趋势严重
•国内原油资料深度开采，原油密度和酸值提高
•世界原油供应市场变化，劣质原油进口多
38
1-1 腐蚀的现象及其危害
三、制定防腐蚀策略的意义
3.部分装置原设计不能满足原料劣质化要求
61
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
金属的阳极反应： 氧化、失去电子、成为阳极
溶液的阴极反应：
还原、得到电子、称为阴极
去极剂 氧化剂
62
1-3 金属腐蚀的基本原理及其本质
二、金属电化学腐蚀的实质
去极剂：


氢离子，还原生成氢气——析氢反应 溶解在溶液中的氧，在中性或碱性条件下还原生 成OH-，在酸性条件下生成水——吸氧反应或耗氧 反应
26
1-1 腐蚀的现象及其危害
常减压装冷却器循环水腐蚀
冷却器管束表面
冷却器头盖
27
1-1 腐蚀的现象及其危害
常减压换热器循环水腐蚀
换热器管板腐蚀
换热器防冲板腐蚀
28
1-1 腐蚀的现象及其危害
供气站10#罐检修
球罐顶人孔、安全阀拆除
球罐焊缝打磨
29
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害 可预测
35
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害
3.阻碍新技术的发展
• 一项新技术、新产品的产生过程，需克服腐蚀 问题才得以发展。 • 美国的阿波罗空间计划，氧化剂N2O4储罐通过 应力腐蚀试验选出高强度合金材料。但在运行 前的模拟试压中很快发生破裂。原因是试验中 使用的N2O4纯度较低，含有NO，而模拟使用 的N2O4纯度高，不含NO。加入0.6％NO之后 36 才得以解决 。
二、腐蚀的类型 自 燃 环 境 腐 蚀
腐 蚀 环 境 分 类
大气腐蚀 水和蒸汽腐蚀（海水腐蚀）
土壤腐蚀
化学介质腐蚀：酸、碱、盐 工业环境腐蚀
46
1-2 腐蚀的定义和类型
二、腐蚀的类型 均匀腐蚀
腐 蚀 形 态 分 类
1.全面腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面上，腐 蚀的分布和深度相对较均匀。设 计时需考虑腐蚀余量。 2.局部腐蚀：腐蚀主要集中在金属表面某些极 其小的区域，腐蚀分布、深度很 不均匀。
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害
2.对生命、安全、环境、设备的危害
• 一些局部腐蚀，如孔蚀、应力腐蚀、破裂等， 常常是突发性的，可能引起事故，造成意外的 危险。 • 设备和管道因腐蚀而泄漏，有毒在害物料进入 大气、土壤和水源，污染环境和造成生产原料 的浪费。
• 某些涂料和缓蚀剂的应用
32
1-1 腐蚀的现象及其危害
1-2 腐蚀的定义和类型
2.局部腐蚀
(1)应力腐蚀：唯一与应力有关并会形成裂纹的腐蚀。金属 处在熔碱、硫化氢或海水中，奥氏体不锈钢(18—8型) 在热氯化物水溶液中(NaCl、MgCl2等溶液)会发生此种 破坏。
裂纹特征在显微观察下呈枯树枝状，断口呈脆性断裂
49
1-2 腐蚀的定义和类型
什么叫拉应力
腐蚀是指材料与它所处环境介质之间发生化学－物 理的相互作用，而引起的变质和破坏。
材料腐蚀的各个要素框图
41
1-2 腐蚀的定义和类型
一、腐蚀的定义
机械破坏：在湿环境下由于环境介质与应力 联合作用下引起的应力腐蚀开裂。
材 料 失 效
磨损：摩擦与腐蚀共同作用。
腐蚀
42
1-2 腐蚀的定义和类型
二、腐蚀的类型 腐 蚀 化学腐蚀：金属与非电解溶液发生化学作用而引起 的破坏。 反 应 的 机 理 电化学腐蚀：金属与电解质溶液因发生电化学 作用而产生的破坏。 分 类 43
二、腐蚀的危害：腐蚀引起火灾爆炸事故
33
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害
济青高速公路输气管线
34
1-1 腐蚀的现象及其危害
二、腐蚀危害 引起设备失效的原因统计
操作错误 20% 自然灾害 6% 设备失效（由于腐 蚀、疲劳等原因） 41%
人为破坏/纵火 3% 工艺扰动 8%
不明原因 18%
设计错误 4%