腐蚀控制方法

§15-3 电化学保护

1、阴极保护 （1）概述 金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时， 电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小， 反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设 备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
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（2）基本原理 （a）热力学原理 电位-pH图

最小保护电流密度ipr：与所取最小保护电位对应的外 加极化电流密度叫做保护电流密度。


（3）两种阴极保护方法的比较
外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源(如 蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；而牺牲 阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所 提供的。牺牲阳极材料都是活泼的有色金属，常 用的有锌、铝、镁。为了有效地发挥保护作用， 牺牲阳极的电位要足够负，阳极极化率要小，特 别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶 解要均匀。


概述
1.腐蚀控制的基本概念 调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属设 备、结构或零部件保持其强度和功能，不致因发 生腐蚀而劣化甚至损坏(失效)，以实现长期安全运 行，叫做腐蚀控制 。 腐蚀控制的目标是：使金属设备、结构或零部件 的腐蚀速度保持在一个比较合理的，可以接受的 水平。
2. 腐蚀控制的途径
C3
D-20 Dur Fe pb D-20 C2 C3 Dur
50
0 10 20 30 40
除pb以外 其他合金
50
60
70
80
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ90
100
硫酸 %
硫酸的简单选材图
(按腐蚀速度≼20 mpy)

（c）腐蚀试验
实验室试验 现场挂片试验 实物试验
（4）经济性 （a）经济指标总的目标是工程投资最少，回收 年限最短。 （b）腐蚀控制的费用自然应当低于腐蚀造成的 经济损失，包括直接损失和间接损失，而间 接损失往往比直接损失大得多 。 （c）在实际选材工作中，材料来源和交货时间 起着重要的作用。


(4)应用范围
（1）从理论上来讲，任何连续的电解质体系都可 以。 （2）工程上要求保护电流密度比较小，在经济上 才合算。 （3）设备形状不太复杂，避免遮蔽现象。





（4）常用金属材料都可以采用阴极保护，但 要防止过保护； （5）阴极保护对于缝隙腐蚀、磨损腐蚀、应 力腐蚀破裂、腐蚀疲劳以及黄铜脱锌等特殊腐 蚀的防止也有很好的效果； （6）阴极保护与涂料联合被公认为是最经济 有效的防护方法。
选材
（b）腐蚀选材图
温 400 度 º C 350
Dur高硅铁 D－20 Durimet 20 合金 C2 高镍钼合金 C3 高镍相铬合金 点 沸 pb C2 Dur
线 曲 pb Dur
Dur
250
c2
C3
Dur
200
pb C2 C3 D-20 Dur
Dur D-20 C2
150
C3
100
pb
C2
§8-1 合理选用耐蚀材料

1.设备的工作条件 （1）介质与外界条件 介质成分 温度 介质类型 压力 介质浓度 流速

（2）设备的类型与结构 设备的用途 结构特点 加工要求和加工量 设备在整个装置中所占的地位，以及各设 备之间的相互影响 是否易于检查、修理或更换 计划的使用寿命

（3）环境对材料的腐蚀影响 可能发生的腐蚀类型 对全面腐蚀有良好耐蚀性的材料，如不 锈钢，要特别注意可能发生的局 部腐蚀问题。 腐蚀破坏的后果

§8-2 合理的防腐设计

“腐蚀是从绘图板开始的” 设计包含的内容有防腐结构设计、防腐机械加 工设计、合理的工艺设计。

1、结构设计 （1）结构形式应尽量简单并合理

（2）便于制造、维修或局部更换

（3）消除滞流液、沉积物引起的腐蚀

（4）防止不利的连接、接触方式引起的腐蚀

（5）避免冷凝液引起的腐蚀(露点腐蚀)
2、 阳极保护


（1）概念与发展 概念：将被保护设备与电源的正极相连，在一 定的电解质中对金属进行阳极极化至一定的电 位，金属建立起并维持钝态，使金属的腐蚀速 率显著降低的方法，称为阳极保护。 发展：1954年提出，1958年正式应用。
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（4）产品或工艺的特殊要求 污染 有毒
2.材料的性能

（1）物理机械性能
（a）物理性能：密度、传热性、导电性、热膨胀 系数等 （b）机械性能：强度、塑性、韧性等
（3）耐蚀性 耐蚀性能数据 （a）手册数据

《Crosion Data Survey》，开始由Nelson编篡，分为金属 材料分册和非金属材料分册，金属分册包括26种金属和合 金在1196种腐蚀介质中的腐蚀数据。非金属分册包括36 种非金属材料在803种腐蚀性溶液和气体中的腐蚀数据。
0
1。2 0。8 0。4
b
ZnO2
腐蚀Zn
2+
a
钝 态 （ ）
Zn
-0。4
oH 2
-0。8 -1。2 -1。6
稳定Zn
ZnO2
2-
-2
0
2
4
6
8 PH
10
12
14
16
（b）动力学原理


（c）保护参数
最小保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。显然， 要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(即保 护度η =100%)，必须取阳极反应平衡电位作为保护电位， 即取Epr = Eea

（6）避免环境差异引起的腐蚀

（7）避免应力以降低应力腐蚀破裂的倾向

（8）避免腐蚀介质流动引起的腐蚀

2、提高机械加工水平 （1）焊接的影响



（2）铸造的影响 缺陷 （3）冷热加工 残余应力 （4）表面处理 镀层质量




3、合理的工艺设计 （1）除去气体中的水分以降低腐蚀性 （2）高温度使气体中水分蒸发或不能冷凝，以降低 腐蚀 （3）去除对腐蚀有害的成分降低腐蚀 （4）改进工艺流程防止腐蚀 （5）工艺设计改进与设备结构设计改井相结合以降 低腐蚀 （6）严格工艺操作、设备运行和维护以免腐蚀事故 的发生



从腐蚀体系的构成分析腐蚀控制途径可 以从以下几个方面考虑 ： （1）正确选用耐蚀金属材料 ——材料问题 复 （2）介质处理——环境问题 杂 （3）金属表面覆盖层——界面问题 系 统 （4）电化学保护——电化学活性问题 工 （5）合理的防腐设计——设计问题 程 （6）实行良好的维护管理——管理问题。