第六讲 工业介质中的腐蚀与防护

极化腐蚀。
当超过30%时，由于碳钢发生钝化，腐
蚀速度降低，在50%时腐蚀速度降到最小。 超过85%以后，腐蚀速度又开始上升， 发生过钝化现象。
由于碳钢在一定浓度的硝酸中会发
生钝化作用，因此在室温、一定浓度的 硝酸中，如果溶液浓度变化不大的情况 下，偶尔也使用碳钢和铸铁，但不是常 用材料。/
1.2.2 不锈钢在硝酸中的腐蚀
形成连续完整的保护覆盖层，隔离腐蚀介质
对基体的作用，达到防腐蚀的目的。 衬里用的橡胶品种主要有：天然橡胶、 丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。
株洲电厂脱硫塔内衬丁基橡胶
1.5.3 玻璃钢及 衬里 玻璃钢是一 种用玻璃纤维
增强的塑料，
通常化工设备
防腐用的较多。
1.5.4 砖板衬里
即用耐腐蚀胶泥衬砌耐腐蚀砖板在金
、锡以及铝和铝合金、铅和铅合金等。
另外，非金属材料 在盐酸中具有良好的 耐蚀性，因此用途广 泛。多数塑料和橡胶 在它们的使用温度极 限之下，适合于所有 浓度的盐酸。木材也 是用于稀盐酸的一种 廉价材料。/ 盐酸专用汽车槽罐 使用硫化橡胶衬里
1.2 金属在硝酸中的腐蚀
硝酸是重要的基本化工原料之一，其生产规模
第六讲 工业介质中的腐蚀与防护
工业介质主要指酸、碱、盐和工业水。
1. 酸介质中的腐蚀与防护 2.碱介质中的腐蚀与防护
3.盐介质中的腐蚀与防护与防护
4.工业水介质中的腐蚀与防护
1. 酸介质中的腐蚀与防护
金属在酸溶液中的腐蚀情况，视其是氧 化性酸还是非氧化性酸而具有不同的规律。
氧化性酸的腐蚀特点是：在一定浓度范
几种情况下腐蚀速率的比较
Fe
C
Fe
海水
海水
原电池腐蚀
大于
化学腐蚀
（3） 金属在盐酸中的耐蚀性分类 按金属和合金在盐酸中的腐蚀程度，将金属 和合金分为两类： 1）通常适应于多数用途的金属和合金
这 类 金 属 和 合 金 有 Chromet2① 镍 钼 合 金 、
Chromet3①镍钼铬合金、哈氏合金B、哈氏合金C、
一类高抗形变聚合物，伸长率低于10%～50%，
如聚丙烯腈、聚酯等。 优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不 怕虫蛀等。 缺点：吸水性和透气性不如天然纤维。 常见合成纤维：锦纶（聚己内酰胺，尼龙-6）、 涤纶（的确良，聚对苯二甲酸乙二醇酯）、腈纶 （人造羊毛，聚丙烯腈）、维纶、氯纶、丙纶。
（2）橡胶（弹性体）是一类具有在比 较低的应力下就可以达到很大可逆应变 （伸长率可高达500%～1000%）性能的聚
腐蚀是原电池腐蚀。
阳极过程即金属的溶解：M→M2++2e 阴极过程是氢离子的还原：2H++2e→2H →H2↑
（2）腐蚀影响因素
1 ）金属在盐酸中的腐蚀速度随盐酸浓度增加 而上升。 2 ）钢在盐酸中的腐蚀速度还随钢中含碳量的 增加而增大。 碳钢和铸铁中的碳以 Fe3C和石墨的形式存在， 杂质越多，腐蚀越严重。
合物。如聚异戊二烯、聚异丁烯等。
（3）塑料是介于纤维与弹性体之间，具有多种机械性能 的一大类聚合物。
塑料和橡胶可以相互转化，即当温度升高到玻
璃化转变温度时，塑料变成橡胶；当温度降低到玻璃 化转变温度时，橡胶变成硬而脆的塑料。
塑料的分类及特点
1）按热性能分类
热塑性塑料—加热时软化，可塑造成型，冷却后复硬，可反复 进行。优点：加工成型简便，机械性能较好，是塑料中性能较
设备的钢制壳体常用陶瓷砖板作衬里。砖板衬
里设备的耐硫酸腐蚀性能主要决定于胶泥。
酚醛树脂
酚醛树脂防腐材料对浓度小于 70% 的硫酸、任何浓度的盐酸、 氢氟酸、醋酸、大部分有机酸及大多数有机溶剂、二氧化硫、 氯化氢及大部分 pH<7 的酸性盐类等均耐蚀。用于玻璃钢衬里、 砖板衬里。/
酚醛胶泥衬砌酚醛 浸渍石墨板防腐蚀
围内，氧化性酸的浓度增加，腐蚀加速；而
当酸浓度超过某一临界值时，金属发生钝化，
腐蚀速度下降。如硝酸、硫酸等。
非氧化性酸的特点是：腐蚀的阴极过 程纯粹为氢的去极化过程（即氢离子的还
原过程），腐蚀速度随氢离子浓度的增加
而上升，如盐酸等。 下面讨论盐酸、硝酸、硫酸、有机酸
中的腐蚀与防护情况。
1.1 金属在盐酸中的腐蚀
有毒，因此已被大量非金属材料，如玻璃钢、聚
氯乙烯所代替。/
1.3.3 铝在硫酸中的腐蚀
铝在稀硫酸和发烟硫酸，特别当三
氧化硫含量高时稳定，但在中等浓度的
硫酸中却不稳定。/
1.3.4 非金属材料在硫酸中的腐蚀
硬聚氯乙烯塑料在中等浓度（WH2SO450%） 60℃硫酸中具有良好的耐蚀性能，在60℃、90% 以下浓硫酸中也可使用。 陶瓷能耐任何浓度沸腾硫酸的腐蚀，大型
石器 时代
青铜器 时代
（有些以离子键）有规律重复连接而成
的一类化合物，因此高分子又称聚合物； 例如聚乙烯和聚氯乙烯等。
[CH2CH2]n
高分子的特征
1、可塑性：加热后可以熔化，冷却后可以固化；
2、不挥发性：不可以通过蒸馏法提纯；
3、有一定的机械强度
4、具有电绝缘性 5、有充分的弹性。
按聚集态的紧密和规整程度，聚合物
于制作承受磨损和要求具有一定强度的零
部件时，难以胜任。 另外，不适当的焊接会降低铝制设备 的耐蚀性。/Hale Waihona Puke 1.2.4 钛在硝酸中的腐蚀
钛对一切浓度及温度高于正常沸点的
硝酸有突出的耐蚀性，不仅在常压下使用，
而且在一定压力下仍保持优良耐蚀性，钛
在发烟硝酸中的耐蚀性也非常好。
但钛在很浓的红发烟硝酸或N2O4中可能产生
多数常用金属和合金在盐酸中的腐蚀性都很
强。如果同时存在空气和氧化剂，则腐蚀条件可能
极为恶劣，腐蚀更厉害。
特别是含有一定量 FeCl3（或氯化铜等氧化性
盐类）的热浓盐酸的腐蚀性很强，已成为工业金属
和合金以及许多非金属材料不能填补的选材空白， 即很难选到经济的耐蚀材料。
（1）腐蚀机理 盐酸是一种典型非氧化性酸，金属在盐酸中的
浓度范围内使用。
（2）乙酸是一种非氧化性酸，低温下腐
蚀性很小，但随温度的上升，腐蚀速度迅速上
升。 另外，当乙酸中存在杂质时，会对金属的 腐蚀有显著影响。如Cl-存在，不锈钢产生孔 蚀，有甲酸共存时，腐蚀速度显著增大。
（3）除甲酸、乙酸外，还有柠檬酸、
乳酸、马来酸、环烷酸、脂肪酸、酒石酸 等，它们对金属有不同程度的腐蚀作用。 /
Durichlor① 含钼高硅铁（ ① 均为美国牌号）、锆、
钼和钽（tan）等。
其中，Chromet2镍钼合金和哈氏合金B对一切浓
度的盐酸，直到沸点以下，都显示良好的耐蚀性，
但在充气或有氧化剂存在的情况下，会遭受腐蚀。
哈氏合金（ Hastelloy alloy）是镍基合金的一种
，主要成份为镍铬铁钼，目前主要分为 B、C、G三
在各种酸的制造上仅次于硫酸。但无论是生产硝酸或是 接触硝酸的设备，都会遇到腐蚀问题。因此，硝酸的腐
蚀是一个非常普遍的现象。
在硝酸中常用的金属材料主要是不锈钢和高硅 铁，某些环境下还可以用铁、碳钢及某些非金属材料。
1.2.1 碳钢在硝酸中的腐蚀 当硝酸质量分数低于30%时，碳钢的腐
蚀速度随硝酸浓度的增大而增加，为氢的去
属设备的内壁，使腐蚀介质与设备基体隔离。 胶泥是砖板衬里施工中的重要材料，
对其正确选用是保证衬里设备获得良好防腐
效果的关键。
材料与时代的发展
塑料
补充：高分子概念及分类
钢铁 时代 铁器 时代
高分子 纤维 时代 橡胶
功能高分子材料等
高分子：是相对分子量一般为104106、 由许多相同的简单结构单元通过共价键
可分为非结晶（无定形）、结晶和介晶 （包括液晶）三类 。 液晶是液相（非晶态）和晶相之间的 中介相。它既保持了晶态的有序性，同时
又具有液态的连续性和流动性，是一种兼
具晶体和液体的部分性质的过渡状态。
高分子按性能和用途分：
纤维
涂料
橡胶（弹性体） 塑料
粘合剂 功能高分子材料
（1）纤维分天然和合成纤维两种。合成纤维是
的增加（发烟硫酸），腐蚀速度又开始增大，
在一定浓度时出现第二个最大值， SO3含量继
铸铁和铁类似，在WH2SO4为80%100%时非常 稳定，但在浓度高于 125% 的发烟硫酸中，由于铸
铁中的硅和石墨被发烟硫酸氧化而产生晶间腐蚀。
普通碳钢广泛用于浓度大于70%以上的硫酸， 钢制贮槽、管道、槽车和酸桶普遍用来处理78%、 93%、98%硫酸和发烟硫酸，用高硅铸铁制造泵、 阀、换热器、硫酸浓缩器加热管、槽出口等。/
1.4 金属在有机酸中的腐蚀
有机酸是弱酸，虽然对金属的腐蚀性 不象无机酸那样强，但也对金属有一定的 腐蚀性，若有氧化剂存在，会使腐蚀速度 增加。
（1）甲酸（蚁酸）是有机酸中最强的酸之
一，腐蚀性也最大。 普通碳钢、铝一般不能用于制作处理甲酸 的设备。 铜与铜合金是甲酸介质中用得较广泛的金
属材料，不同类型的不锈钢则在一定的温度和
1.2.3 铝在硝酸中的腐蚀
铝对于浓硝酸有突出的耐蚀性能，
WHNO3 大于 80% 时，其耐蚀性比不锈钢好得 多，所以铝是制造浓硝酸设备的优良材料之 一。常用 WAl 为 99.85% 以上的工业高纯铝制 造处理浓硝酸的设备，如冷却盘管、冷凝管
风罩、贮槽、排风筒等。
铝的最大缺点是硬度小、强度低，用
1.5 防止金属在酸介质中腐蚀的措施
1.5.1 选择耐蚀材料
这是防止金属在酸中腐蚀常用的方
法，根据金属所处酸的浓度、温度等条
件，选择相应的耐蚀材料（包括金属材 料和非金属材料）。如稀硝酸中可选用 奥氏体不锈钢。
1.5.2 橡胶衬里 橡胶衬里是选取一定厚度的片状耐蚀橡 胶料，通过粘接剂贴合在基体的给定表面，