水工艺设备基础总结

*改善介质成分（设法改善介质成分，可减轻乃至消除某些特定环境条件
下的腐蚀。）
金属的电化学腐蚀
3、金属腐蚀原电池定义：
是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反应释放出的化 学能全部以热的形式放出，不能对外界做有用功，这种引起金 属腐蚀的短路原电池叫腐蚀原电池。
化学原电池：将化学能转化为电能的装置。
电化学腐蚀
*成相膜理论：当金属溶解时，可在金属表面生成 一层致密的、覆盖性良好的固体产物。这些产物作 为一个独立的相存在，把金属和溶液机械地隔离开
础 来，从而使金属的溶解速度大大降低，使金属转入
钝化；
*吸附理论：引起金属钝化不一定要形成固相膜， 而只要在金属表面或部分表面上形成氧或含氧离子 的吸附层就可以了。这种吸附层改变了金属/溶液 表面的结构，使金属反应的活化能显著升高，故金 属同腐蚀介质的化学反应速度将显著减少。
2.1.2 腐蚀与防护基本原理
水 工
（3）防止钢铁气体腐蚀的方法
艺 设
*合金化（元素Cr、Al、Si是改善钢铁材料抗氧化性能最有效的合金属元素。在氧化
备
性介质中首先与氧结合形成极稳定的氧化物，能够牢固地与金属基体结合，形成保护层）
基
*应用保护性覆盖层（利用金属或非金属涂层将金属和气体介质隔离
础
开来。常用热扩散法，将元素渗入被保护金属的表面。）
2.1.2 腐蚀与防护基本原理
水 1、金属的化学腐蚀
工 *指金属与环境介质发生化学作用，生成金属化合物并使材
艺 设 备
料性能退化的现象。纯氧化还原过程，金属被氧化，腐蚀 介质被还原，它们之间的电子交换是直接进行的。
基 2、化学腐蚀的范围很广，包括干燥气体介质的腐蚀（氧化、 础 硫化、卤化、氢蚀等）和液体介质的腐蚀（非电解质的腐
指原电池由于电流通过，使其阴极和阳极的电极电位偏
工 离其起始电位值的现象。电流流过阴极使阴极电位降低的现象，称为阴极极化。
艺 极化的机理可分为：
设 备
*活化极化：当电流通过电极时，因电化学反应
基 迟缓而造成电极电位偏离平衡电位的现象；
础
*浓差极化：当电流通过电极时，因电化反应物
（或反应生成物）输运迟缓而造成电极电位偏
础 从室温到高温都有自发氧化的倾向。
氧化膜：除少数金属（如钼、钨）高温氧化所生成的氧
化物具有挥发性外，大多数金属氧化的结果在其表面形
成一层氧化物固相膜。随着温度升高，氧化膜增厚。呈
现一定的色彩。
2.1.2 腐蚀与防护基本原理
水 （2）钢铁的气体（高温）腐蚀
工 钢铁在高温气体环境中很容易受到腐蚀。
艺 设
蚀、液态金属的腐蚀、低熔点氧化物的腐蚀等）。
*反应进行中没有电流产生。
2.1.2 腐蚀与防护基本原理
水 （1）金属氧化及其氧化膜
工 原因：空气中氧的分压为0.022MPa，在一定温度下，
艺 金属氧化反应进行取决于金属氧化物的分解压与环境中
设 备 基
氧的分压的相对大小。若金属氧化物的分解压低于 0.022MPa，该金属就可能在空气中氧化。大多数金属
电化学腐蚀
水 （4）氢去极化和氧去极化腐蚀：
工 艺 设 备 基
*氢去极化腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去极化腐 蚀；只有当金属的电极电位较氢电极的平衡电位为负时，才有可能发生 析氢腐蚀。
氢去极化过程包括：
础
水化氢离子脱水
形成吸附氢原子
吸附氢原子脱附
氢分子形成气泡
影响氢去极化腐蚀的因素主要有：金属材料的形状、溶液的PH值、阴 极面积和温度。
第2章 材料设备的腐蚀防护与保温
水 工
主要内容：
艺
设
材料设备的腐蚀与防护
备
基 础
设备的保温
重点与难点：水工艺设备及常用材料的腐
蚀与防护的基本原理、技术与方法。
2.1 材料设备的腐蚀与防护
水 2.1.1 概述
工 1、腐蚀概念
艺
设
腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。
备
➢ 材料 (金属材料和非金属材料均存在着腐蚀)
水工艺设*氧氧应 是去去的溶极极电液化化位中过腐较的程蚀负氧包：，的括在一还：中般原性金 反和属 应碱腐 ，性蚀 此溶过 时液程 腐中的 蚀，阴 去由极 及于反 极氢应 化离往 剂子往 是的不 氧浓是分度析子较氢。低反，应析，氢而反 备 氧通过气/液界面传质，由空气进入溶液； 基 溶液氧通过对流扩散均布在溶液中； 础 氧以扩散的方式通过电极表而后扩散层，到达金属的表面；
基
➢ 介质 （电解质溶液和非电解质溶液能存为腐蚀的介质）
础
➢ 发生作用 （化学作用、电化学作用、物理作用、生物作用、机械
载荷）
2.1.2 腐蚀与防护的基本原理
水 金属腐蚀定义：
工
艺
是指金属与环境介质发生化学或电化
设
备 学作用，由单质变成化合物的过程，即金
基 础
属从元素态又返回到自然矿物态的过程。
金属腐蚀种类：化学腐蚀 电化学腐蚀
腐蚀类型：
备 基
高温氧化（570℃以下较易生成Fe3O4、Fe2O3 ； 570℃以上较易生
础 成FeO ）
脱碳（除了生成氧化皮层外，与氧化皮层相连的内层将发生渗碳体减少的现象）
氢蚀（当温度超过200～300 ℃ ,压力超过30.4MPa时，氢对钢产生腐蚀，使钢剧烈脆化、
造成氢蚀。）
铸铁肿胀（实际上是一种晶间气体腐蚀，氧化物的生成，体积变大）
水 （1）金属电化学腐蚀的发生条件：
工 艺
*化学成分不均一：含有各种杂质和合金元
设 素，它们和基体金属的电极电位不同；
备 基
*组织结构不均一：钢铁中存在铁素体、渗
础 碳体和石墨、晶粒和晶界等；
*物理状态不均一：受力、变形不均匀；
*表面氧化(保护)膜不完整：引起金属表面电 极电位不同。
电化学腐蚀
（2）极化： 水
离平衡电位的现象；
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*电阻极化：由于在电极表面上生成了具有保护 作用的氧化膜或不溶性的腐蚀产物等引起的；
电化学腐蚀
水 工
（3）钝化：能千百倍地提高金属的耐蚀性。钝化就是金属与介质作用
后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。使金属发生钝化的物质称为钝化 剂。如：硝酸、硝酸银、重铬酸钾、高锰酸钾等。
艺 设 备 基
氧在金属表面进行还原反应。
影响氧去极化腐蚀的因素主要有：阳极材料、溶液中溶解氧的浓度、溶 液流速、溶液中盐的浓度及温度。
2.1.2 腐蚀与防护基本原理
水 工
一、金属腐蚀破坏的形态
艺
设
全面腐蚀
备 基 础
电偶腐蚀
按形态分类局部腐蚀小 缝孔 隙腐 腐蚀 蚀
晶间腐蚀
选择腐蚀