《材料腐蚀与防护》腐蚀控制方法
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（6）严格工艺操作、设备运行和维护以免腐蚀事故 的发生
§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 。
（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。
§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
第八章 腐蚀控制方法
人类一直在腐蚀与被 控制之间做艰苦的斗 争！
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。
（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。
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。
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。
（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)
（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。0
1。6
1。2
2.原理 0。8
2. 腐蚀控制的途径
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
（2）介质处理——环境问题 （3）金属表面覆盖层——界面问题
复 杂 系
（4）电化学保护——电化学活性问题
统
（5）合理的防腐设计——设计问题
工 程
（6）实行良好的维护管理——管理问题。
§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
除pb以外
源自文库50
C2 C3 Dur
其他合金
Dur
D-20 C2 C3
0
10 20 30
40 5 0 60 70 80 90 100
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。
(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；
（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
2。0
1。6
（2）基本原理 1。2
（a）热力学原理 0。8
电位-pH图 0。4
ZnO2 b
腐蚀Zn2+
a
钝
0
态
Zn oH 2
-0。4
（
）
-0。8
-1。2 -1。6
稳定Zn
ZnO22-
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 PH
（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
选材
（b）腐蚀选材图
温 400 度
ºC 350
250
Dur高硅铁 D－20 Durimet 20 合金 C2 高镍钼合金 C3 高镍相铬合金
沸
200
pb
150
线
Dur
曲
pb
点
Dur
pb C2 Dur
c2
C2 C3 D-20 Dur
C3 Dur
100
pb C2 C3 D-20 Dur Fe pb D-20
（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。
§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 。
（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。
§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
第八章 腐蚀控制方法
人类一直在腐蚀与被 控制之间做艰苦的斗 争！
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。
（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。
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。
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。
（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)
（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。0
1。6
1。2
2.原理 0。8
2. 腐蚀控制的途径
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
（2）介质处理——环境问题 （3）金属表面覆盖层——界面问题
复 杂 系
（4）电化学保护——电化学活性问题
统
（5）合理的防腐设计——设计问题
工 程
（6）实行良好的维护管理——管理问题。
§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
除pb以外
源自文库50
C2 C3 Dur
其他合金
Dur
D-20 C2 C3
0
10 20 30
40 5 0 60 70 80 90 100
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。
(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；
（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
2。0
1。6
（2）基本原理 1。2
（a）热力学原理 0。8
电位-pH图 0。4
ZnO2 b
腐蚀Zn2+
a
钝
0
态
Zn oH 2
-0。4
（
）
-0。8
-1。2 -1。6
稳定Zn
ZnO22-
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 PH
（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
选材
（b）腐蚀选材图
温 400 度
ºC 350
250
Dur高硅铁 D－20 Durimet 20 合金 C2 高镍钼合金 C3 高镍相铬合金
沸
200
pb
150
线
Dur
曲
pb
点
Dur
pb C2 Dur
c2
C2 C3 D-20 Dur
C3 Dur
100
pb C2 C3 D-20 Dur Fe pb D-20
（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。