第六章 防腐蚀设计.

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（二）、选材时应考虑的因素
1、明确产品工作环境
是土壤环境、水（海水）环境、大气环境还是化工腐蚀 环境？ 如是水环境，则： 化学因素包括水中杂质组成、pH值、氧含量、可能发生 的化学反应等； 物理因素包括温度、流速、受热和散热条件、受力 种类及大小等。

2、查阅权威手册，借鉴失效经验

查阅已公开出版的手册、文献等。可供查阅的材料腐蚀 性能手册，可仔细查阅腐蚀事故调查报告。
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5、装配
设备装配时，
（1）不要造成过大的装配应力，采用提高设计精度、减少公差、 适当加垫以及采用合理装配方法来减少装配应力； （2）对有密封要求的部位，在装配中要保证密封质量，防止有 害介质的侵入； （3）装配结束后，应及时进行清理检查，除去装配中留下的灰 尘、金属屑等残留物； （4）检查通风孔、排水孔等孔口，使其不被堵塞。
第六章 防腐蚀设计
一、概述：
1、腐蚀：是环境和材料之间的化学和电化学作用过 程，因而要考虑材料和环境双重因素。 2、腐蚀控制: 是指正确采用已有的防腐蚀知识和技 术降低腐蚀损失，减少设备运行中的维修经费，延 长设备服役寿命。 3、防腐蚀设计：是指在腐蚀环境下，为预防腐蚀破 坏和损失而进行的机械设备、装置的设计，它包括 内容如下：
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（六）、设备和建筑物的位置合理性
1、建筑物的位置应选择 环境腐蚀较低的位置， 如避免海洋大气、工 业排水、化工厂有害 烟尘的加速腐蚀
（a）海洋大气 （b）工业污染 （c）海流方向
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2、设备的位置分布应避免其中一部分对另一部分的有害作用
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五、防腐蚀措施的选择
1、防护层保护：通过在设备表面涂覆保护层而使设备与介质隔 开。 包括：电镀层、化学镀层、扩散镀层、热浸镀层、热喷涂层、 涂料涂层、塑料和橡胶涂层、陶瓷涂层、密封、衬里等。 2、电化学保护：电化学保护可分为阴极保护和阳极保护两类。 3、改善环境：改善环境就是去除有害的物质，加入有利的物质 如缓蚀剂等。

如泵材要求具有良好的耐蚀性、耐磨性和铸造性； 换热器用材要具有良好的耐蚀性和导热性； 大型设备用材要有良好的可焊性和抗大气腐蚀性； （如石油井架、火车车厢、桥梁等用耐候钢）
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3、选材时力求最好的经济效益和社会效益
（1）要优先考虑国产、价廉质优、资源丰富的材料； （2）在可以用普通结构材料如钢铁、非金属材料等时，不采 用昂贵的贵金属。可以用资源较丰富的铝、石墨、玻璃、 铸铁等时，不用不锈钢、铜、铅等。 举例：中国石化集团一炼油厂的常压塔顶换热器管束用316L 不锈钢制造，两年腐蚀穿孔，后由我们分析是由于管束外 经石油的氯离子含量超标，解决方案 一是换材料（普通碳钢），都是两年，普碳钢经济， 二是改变腐蚀环境，降低石油的氯离子含量，电脱盐更充 分。 （3）在其他性能相近的情况下，不选用会引起环境污染的材 料。
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习题与思考题
1.防腐蚀设计包括哪几个方面？ 2.选材的原则及应考虑的因素是什么？ 3.防腐蚀结构设计应遵循的原则是什么？ 4.防腐蚀措施大体分哪几类？ 5.防腐蚀强度设计应注意哪几点？ 6.防腐蚀工艺设计中应注意哪些问题？
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二、防腐蚀设计内容
防腐蚀设计包括： 1、 选材 2、 防腐蚀结构设计 3、 防腐蚀措施选择 4、 防腐蚀强度设计 5、 防腐蚀工艺设计
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三、 选材
（一）、正确选材基本原则 1、材料的耐蚀性能要求设备或物件满足腐蚀环境
根据环境选择材料，所选择材料才能适应环境。 （1）铝用于非污染性大气； （2）铜及其合金用于还原性和非氧化性介质； （3）铅用于稀硫酸； （4）不锈钢用于硝酸，但不适于海水等含氯离子环境； （5）普通碳钢用于浓硫酸，但稀硫酸不行； （6）锡用于蒸馏水及食品包装； （7）钛合金海水最好。 即根据环境取材
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七、 防腐蚀工艺设计
金属材料在加工制造、装配及贮运等过程中，可能发生 腐蚀或留下腐蚀隐患，因此必须重视防腐蚀工艺设计。
1、机械加工
在机械加工中产生的残余应力对耐蚀有不利的影响，为 此，金属材料最好在退火状态下进行机械加工和冷弯、冷 冲等成型工艺，以使制件的残余应力较小；
2、热处理
应正确选择热处理气氛，例如为防止金属氧化，最好 选用真空或可控气氛热处理；也可考虑使用热处理保护涂 层；对有氢脆敏感性的材料，要禁止在氢气氛中加热。
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四、 防腐蚀结构设计
（一）、合理的结构形式和表面状态
1、结构件的形式力求简单 形状复杂的构件，往往存在死角、缝隙、接头，这些部位 容易积液或积尘，易引起腐蚀； 2、无法简化时，构件设计成分体结构，使腐蚀部位易于拆卸和 更换； 3、构件的表面状态力求致密、光滑，通常光亮的表面比粗糙的 表面更耐蚀。
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3、腐蚀试验
当资料中所列的腐蚀条件有时与实际使用条件不 完全一致时，就必须进行腐蚀试验。腐蚀试验应 是接近于实际环境的模拟试验，条件许可时还应 进行现场（挂片）试验，甚至实物或应用试验， 以便获得更可靠的腐蚀性能数据。
4、考虑防腐措施
适当的防护。如涂层保护、电化学保护及施加缓 蚀剂等，不仅可以降低选材标准，而且有利于延 长材料的使用寿命。
3、锻造和挤压
锻造和挤压件的性能呈各向异性。在短横向上应力腐蚀 最敏感，因此在设计时应避免在此方向上承受大的工作应 力；在纵向上可承受大的载荷。
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4、焊接
（1）为防止缝隙腐蚀，要用对接焊而不用搭接焊，用连续 焊而不用间断焊和点焊。 （2）为防止电偶腐蚀，焊条的成分和组织结构应与基体的 相似，或其电位比基体更正一些，避免大阴极小阳极 的不良组合。 （3）为防止焊缝两侧热影响区发生的腐蚀，应采用固溶淬 火的热处理，予以消除。 （4）焊接后，焊缝处的残渣应及时清理，以免残渣引起局 部腐蚀。
5、考虑材料的加工性能对耐蚀性的影响
材料的加工、焊接后是否可进行热处理，加工 之后是否会降低材料的耐蚀性？
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6、经济性与耐用性
采用完全耐蚀的材料并不一定是正确的选择，应在充 分估计预期使用寿命的范围内，平衡一次投资与经常性的 维修费用、停产损失、废品损失、安全保护费用等。 （1）对于长期运行的、停产可造成巨大损失的设备，采 用 耐蚀优异的材料往往更经济。 （2）对于短期运行的设备或易于更换的简单零部件，采 用 成本较低＋耐蚀性较差的材料 较为经济。 （3）在海水环境下， 廉价材料＋辅助的保护＞昂贵的材料。 （4）在苛刻的腐蚀环境中（如化工酸碱盐腐蚀环境下）， 耐腐蚀优异的材料＞廉价材料＋保护措施。
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4、若不能避免异类金属接触时，一定要尽量避免大阴极/小 阳极的组合；
（a），（b）大阳极，小阴极（好）；（c）小阳极 大阴极（不好）
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5、用防腐有机涂层覆盖接触区及其周围
涂覆后由于电流路径加长，电阻增大，导致电偶腐蚀 速率显著降低。
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（五）、避免温度不均引起的腐蚀
加热器的位置
导热支架可能引起贮热 气体的罐发生凝露腐蚀
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六、 防腐蚀强度设计
1、均匀腐蚀的强度设计 均匀腐蚀的强度设计，采用留取腐蚀余量的方法，腐 蚀余量是根据预计的腐蚀量增加材料的尺寸来补偿。 2、局部腐蚀的强度设计 局部腐蚀类型较多，目前还很难根据局部腐蚀强度的降 低对腐蚀余量进行估算，需采取涂层防护等防腐蚀措施 3、加工中的强度设计 （1）减小内应力，如采用热处理等； （2）避免增加氢脆的工艺，如酸洗或电镀等； （3）某些不锈钢在焊接时，由于敏化温度影响而易造成晶 间腐蚀，使材料强度下降。
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（二）、防止积水或积尘
在结构设计时，应尽可能不存在积水或积尘的坑洼
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（三）、防止缝隙腐蚀
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（四）、防止电偶腐蚀
1、不应把电位序相差过大的金属连接在一起； 2、将异种金属相互隔开，防止金属直接接触。例如采用抗 老化塑料或橡胶等隔离金属； 3、在两种异类金属之间插入第三种金属材料，减少电位 差；
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2、材料的物理、机械和加工工艺性能要满足设备
或零件的设计与加工要求
结构材料除具有一定的耐蚀性外，一般还要具有必要的性能 （1）机械性能（如强度、硬度、弹性、塑性、冲击韧性、 疲劳性能等）； （2）物理性能（如耐热、导电、导热、光、磁及密度、比 重等）； （3）工艺性能（如机加工、铸造、焊接性能等）。