化工行业防腐与防护

工业环境介质中的腐蚀
在酸性溶液中的腐蚀 在碱性溶液中的腐蚀 在盐类溶液中的腐蚀
在工业水中的腐蚀
在熔盐中的腐蚀 在液态金属中的腐蚀
腐蚀机理
★ 2.1 金属腐蚀机理
2.1.1金属的电化学腐蚀历程
化学腐蚀历程：氧化剂直接与金属表面的原子碰 撞、化合而形成腐蚀产物 。
1 Zn O2 ZnO 2
电化学腐蚀历程：：金属腐蚀的氧化还原反应有 着两个同时进行却又相对独立的过程 。
化工腐蚀与防护
培训
◆ 第一章 绪论 ◆ 第二章 腐蚀原理 ◆ 第三章 耐腐蚀材料 ◆ 第四章 防腐蚀技术
绪论
★ 1.1什么是腐蚀？ 材料和周围环境发生相互作用而引起的破坏 或变质。 金属的腐蚀指金属和周围介质发生化学或电 化学的作用所引起的破坏。 非金属腐蚀指非金属材料由于直接的化学作 用所引起的破坏。
3.腐蚀电池的形成原因 金属方面 环境方面 • 成分不均匀 金属离子浓度差异 • 组织结构不均匀 氧含量的差异 • 表面状态不均匀 温度差异 • 应力和形变不均匀 • 热处理差异
腐蚀电池形成原因举例
钢 铝
铁 (a)不同金属组合 应力集中 粘土 (b)金属中含杂质 (c) 表面状态不同
渗பைடு நூலகம்体
新管道 新管道
• 腐蚀问题往往会直接影响许多新技术、新工艺的实施， 尤其在化工产品开发方面，因腐蚀问题解决不了，致使 一些新产品迟迟不能投产。
▲ 腐蚀是自然界中所有物体都要面对的消损破坏现象，不
仅消耗资源、污染环境，甚至危及人类的安全和健康。 人类无法根除腐蚀，但可以控制腐蚀，只要采取现有的 有效的防腐蚀措施，就可以延长设备和装备的使用寿命， 积极推广采用节电、节能、环保和循环利用等防腐蚀新 设备、新技术、新工艺、新材料，我国至少可以减少 30%的腐蚀损失约1500亿元，占GDP的1%－1.5%。
1.2.3 造成金属资源和能源的浪费
• 因腐蚀每年约30%的钢铁产品报废，10%的钢铁将全部变 为无用的铁锈。以此计算我国每年因腐蚀损失的钢铁约为 1000万吨，相当于首钢全年的钢铁产量。 • 仅锅炉结垢降低传热效率一项，我国每年就要多消耗1750 万吨标准煤，它相当于全国煤炭行业两年的增产量。
1.2.4 阻碍新技术的发展
1 Zn O2 H 2O Zn(OH ) 2 2
2.1.2 腐蚀过程的产物
Zn—Cu 电偶电池
e
Zn Zn2+ OH-
Cu
Zn(OH)2
NaCl溶液
2.1.3 腐蚀电池 1. 腐蚀电池的构成
A
K
Zn
Cu
Zn
Cu
Cu Cu
Cu
HCl溶液
(a)Zn块和Cu块通 过导线联接 阳极Zn: 阴极Cu:
三 个 本 要 素
腐蚀的对象：金属、非金属材料 腐蚀的后果：破坏或变质 腐蚀的性质：电化学、化学
★ 1.2 腐蚀的危害性
1.2.1 经济损失：直接损失和间接损失
• 直接损失：指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后 的维修、更换费用和劳务费用。 • 间接损失：指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产；跑、 冒、滴、漏造成物料流失；腐蚀使产品污染，质量下降， 设备效率降低，能耗增加；在计算壁厚时需增加腐蚀裕 度，造成钢材浪费等。 • 工业发达国家每年由于金属腐蚀的直接损失约占全年 国民经济总产值的2～4%。我国每年因腐蚀造成直接 经济损失在4000至6000亿元，相当一个中等省一年的 国民生产总值。 • 金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震 （平均值）损失的总和。
★ 1.3 金属腐蚀的分类 按腐蚀机理分类： 电化学腐蚀 化学腐蚀
腐 蚀 的 分 类
按形态分类：
全面腐蚀 按环境分类： 大气腐蚀 高温气体腐蚀 土壤腐蚀 海水腐蚀 局部腐蚀
化工介质腐蚀
1.按腐蚀机理
化学腐蚀 电化学腐蚀
金属与非电解质 直接发生化学作 用而引起的破坏
金属与电解质溶 液发生电化学作 用而引起的破坏
2.2.2 非金属腐蚀的评定
一级：良好，有轻微腐蚀或基本无腐蚀。
二级：可用，有明显的腐蚀，如轻度变 形、变色、失强或增减重量等。 三级：不适用，有严重的变形破坏或失强
★ 2.3 影响金属腐蚀的因素
2.3.1 内在因素
1.金属的性质： 决定于金属的化学稳定性，标准电极电位值评定，电位越 高，化学稳定性越高。 2.金属的成分： 一般杂质存在会降低金属的耐蚀性，而加入某些元素，可 提高金属的耐蚀性。 3.金属的组织结构： 化学成分一定，受热或冷却的温度和速度不同，使金属内 部产生不同的组织结构，影响耐蚀性。 4.金属的表面状态: 多数情况下，粗糙的金属表面比光滑的金属表面容易腐蚀。 金属表面的机械损伤、缝隙、孔穴、焊接缺陷等薄弱部位， 容易引起局部腐蚀。 5.金属的应力
表面状态不同，缝内 砂土 Cu2+浓度比缝外高 铜 铜 (f)金属离子浓度差异
(d)应力及形变差异
(e)氧浓度差异
★ 2.2 腐蚀的评定方法
2.2.1 金属全面腐蚀的评定
失重腐蚀速度V w V s.t 单位：g∕m2 .h 年腐蚀深度Vp Δh Vp t
单位：mm/y
V-与Vp之间的换算 V V p 8.76 d
2.按腐蚀破坏的形式
全面腐蚀
局部腐蚀 在力学和环境因素 共同作用下的腐蚀
全面腐蚀
均匀的全面腐蚀
不均匀的全面腐蚀
局部腐蚀 点蚀
缝隙腐蚀 选择性腐蚀
晶间腐蚀 穿晶腐蚀
电偶腐蚀
力学和环境因素 共同作用下的腐蚀
氢致开裂 应力腐蚀断裂 腐蚀疲劳 磨损腐蚀
3.按腐蚀环境分类
在自然环境中的腐蚀
大气腐蚀 土壤腐蚀 淡水和海水腐蚀 微生物腐蚀
1.2.2 对安全和环境的危害
• 生产过程中的腐蚀造成设备跑、冒、滴、漏，污染环境，甚 至着火、爆炸，从而引起厂房、设备破坏。特别是化工生产 在高温、高压、强腐蚀介质条件下，危害性更大，直接威胁 人员的身体健康和生命安全，可能造成惨重的人员伤亡事故， 严重损害社会效益。腐蚀是一个重大的不安全因素。
HCl溶液
(b) Zn块和Cu块直 接接触（短路） (c) Cu作为杂质分 布在Zn表面
Zn → Zn2++2e （氧化反应） 2H++2e → H2 ↑（还原反应）
2. 腐蚀电池的工作环节 阳极反应 通式：Me → Men+ + ne 产物有二种： 可溶性离子，如Fe - 2e＝Fe2+ 不溶性固体，如2Fe+3H2O＝Fe2O3+6H++6e 阴极反应 通式：D + n e＝[D ·n e]