金属的腐蚀与防护PPT课件

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硫化氢的腐蚀
3、影响腐蚀的因素
(5)流速 海水流速越快，腐蚀速率越快。
(6)氯离子 氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表 面的形成。氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺 陷渗入其膜内，使膜发生显微开裂，于是形成孔蚀核，加 速了孔蚀破坏。
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二氧化碳的腐蚀
1、CO2腐蚀机理及腐蚀破坏的特征
X因海水中氯离子含量很高，阳极的极化率很小，因而腐 蚀速率相当高。 X海水中易出现小孔腐蚀，孔深也较深。
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3、腐蚀因素
X氧含量 X流速：海水流速越快，腐蚀速率越快。 X温度：温度增加，腐蚀速度将增加。 X生物：生物的作用是复杂的，有的生物可形成保护性 覆盖层，但多数生物是增加金属腐蚀速度。
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硫化氢的腐蚀
质。 按照热力学的观点，腐蚀是一种自发的过程，这种自发
的变化过程破坏了材料的性能，使金属材料向着离子化或
化合物状态变化，是自由能降低的过程。
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金属腐蚀与防护的重要性
腐蚀往往会带来灾难性的后果。
1993年中原油田生产系统、管线、容器腐蚀穿孔8345次，更
换油管59×104m，直接经济损失7000多万元，间接经济损失
表示腐蚀将要发生；当 CO2分压为 0.021MPa~0.21MPa时，
用而定；60~110℃范围时，局 部孔蚀严重；高于150℃时， 腐蚀产物细致、紧密、附着力 强，于是有一定的保护性，则
腐蚀可能发生。
腐蚀率下降。
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二氧化碳的腐蚀
2、影响CO2腐蚀的因素
(3)腐蚀产物膜的影响 当钢表面生成的是无保护性的腐蚀产物膜时，以“最 坏”的腐蚀速率被均匀腐蚀； 当钢表面的腐蚀产物膜不完整或被损坏、脱落时，会 诱发局部点蚀而导致严重穿孔破坏。 当钢表面生成的是完整、致密、附着力强的稳定性腐 蚀产物膜时，可降低均匀腐蚀速率。
CO2sol
CO2ad
CO2ad＋H2O
H2CO3ad
H2CO3ad Had＋HCO3ad－
Had＋HCO3ad－ H3CO3ad＋H2O
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二氧化碳的腐蚀
上述腐蚀机理是对裸露的金属表面而言。实际上，在 含CO2油气环境中，钢铁表面在腐蚀初期可视为裸露表面， 随后将被碳酸盐腐蚀产物膜所覆盖。所以，CO2水溶液对 钢铁腐蚀，除了受氢阴极去极化反应速度的控制，还与腐 蚀产物是否在钢表面成膜，膜的结构和稳定 性有着十分 重要的关系。
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二氧化碳的腐蚀
2、影响CO2腐蚀的因素 (2)温度的影响
(1)CO2分压的影响 当分压低于0.021MPa
当温度低于60℃时，以均 匀腐蚀为主；高于60℃时，腐 蚀速率由穿过阻挡层传质过程
时腐蚀可以忽略；当CO2 决定，及垢的渗透率，垢本身
分压为0.021MPa时，通常 固有的溶解度和流速的联合作
阳极反应：Fe－2e 阴极反应：H2O+CO2
2H++2e 阴极产物：Fe＋H2CO3
Fe2＋ 2H++CO32H2
FeCO3+H2
对于阴极析氢反应机制，目前有两种完全不同的观点。 一种是氢通过下式氢离子的电化学还原而生成：
H3O++e
Had＋H2O
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二氧化碳的腐蚀
另一种是氢通过下列各式吸附态H2CO3被直接还 原而生成：
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金属在海水中的腐蚀
1、海水的物理化学性质
成分
100g海水中主要的含量/g 占总盐量/%
NaCl
2.7123
77.8
MgCl2
0.3807
10.9
MgSO4
0.1658
4.7
CaSO4
0.1260
3.6
K2SO4
0.0863
2.5
CaCl2
0.0123
0.3
MgBr2
0.0076
0.2
海水总盐度高，电导率高，海水平均比电导率约为
4×10-2S·cm-1，远远超过河水(2×10-4S·cm-1)和与水
(1×10-3 S·cm-1)的电导率。
表面海水氧浓度随水温度大体在5~10mg/L范围内变
化。
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2、海水腐蚀的特点
X中性海水溶解氧较多，阴极去极化反应加快，促进钢的 腐蚀。 X海水电导率很大，海水腐蚀的电阻性阻滞很小，很容易 发生电偶腐蚀。
1、硫化氢电化学腐蚀过程
硫化氢只有溶解在水中才具有腐蚀性。在油气开采中 与二氧化碳和氧相比，硫化氢在水中的溶解度最高。硫化 氢在水中的离解反应为：
H2S
H++HS-
HS-
Байду номын сангаасH++ S2-
释放出的氢离子是强去极化剂，极易在阴极夺取电子， 促进阳极铁溶解反应而导致钢铁的全面腐蚀。
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硫化氢的腐蚀
2、硫化氢导致氢损伤过程
第十一章 金属的腐蚀与防护
1 金属腐蚀与防护的重要性 2 金属在各介质中的腐蚀 3 腐蚀的防护 4 缓蚀剂防腐
2020/12/29
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3 第一节 金属腐蚀与防护的重要性 腐蚀的定义
金属材料表面和环境介质发生化学和电化学作用，引起
材料的退化与破坏叫做腐蚀。 广义：腐蚀是某种物质由于环境的作用引起的破坏和变
近2亿元。
1986年，威远至成都的输气管道泄漏爆炸，死亡20余人。四
川气田，因阀门腐蚀破裂漏气，造成火灾，绵延22天，损失
6亿元人民币。
每年全世界腐蚀报废和损耗金属为1亿吨，占钢年产量 的20~40%。直接经济损失与间. 接经济损失同样无法估量。3
第二节 金属在各介质中的腐蚀
本节主要内容：
➢金属在海水中的腐蚀 ➢硫化氢的腐蚀 ➢二氧化碳的腐蚀
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硫化氢的腐蚀
3、影响腐蚀的因素
(3)温度 钢铁在硫化氢水溶液中腐蚀率通常是随温度升高而增 大。在10%的硫化氢水溶液中，当温度从55℃升到84℃时， 腐蚀速率大约增大20%。但温度继续升高，腐蚀速率将下 降，在110~200℃之间最小。 (4)暴露时间 暴露时间的增长，硫化铁腐蚀产物逐渐在钢铁表面上 沉积，形成一层具有减缓腐蚀作用的保护膜。
硫化氢水溶液对钢材电化学腐蚀的另一产物是氢。被 钢铁吸收的氢原子，将破坏其基本的连续性，从而导致氢 损伤。在含硫化氢酸性油气田上，氢损伤通常表现为硫化 物应力开裂(SSC)、氢诱发裂纹(HIC)和氢鼓泡(HB)等形式 的破坏。
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硫化氢的腐蚀
3、影响腐蚀的因素
(1)硫化氢的浓度 当硫化氢含量为200~400mg/L时，腐蚀率达到最大， 而后又随着硫化氢浓度增加而降低，到1800mg/L以后， 硫化氢的浓度的腐蚀率几乎无影响。 (2)pH值 硫化氢水溶液的pH值将直接影响着钢铁的腐蚀速率。 通常表现出在pH值为6时是一个临界值，当pH值小于6时， 钢的腐蚀率高，腐蚀液呈黑色、浑浊。