第四章腐蚀控制方法
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第四章腐蚀控制方法
2020年7月17日星期五
（1）正确选用金属材料和合理设计金属 结构；
（2）改变环境成分，添加缓蚀剂；
（3）电化学保护；
（4）采用保护性覆盖层。
每一种防腐蚀措施，都有其应用条件 和范围。对于一个具体的腐蚀体系，究竟采 用哪种防护措施，是用一种方法还是用几种 方法，主要应从防护效果、施工难易以及经
2020/7/17
西南石油学院储运研究所
式中ε为缓蚀效率，用％表示； 和
分别表示不加和加入缓蚀剂后金属的腐蚀速 度，可用任何通用单位，但 和 的单位 必须一致，如果用 和 表示不加和加人 缓蚀剂的腐蚀电流密度，则缓蚀效率可写为：
济效益等各方面综合考虑。
2020/7/17
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第二节 正确选用金属材料和合理设计金属结构
一、正确选用金属材料和加工工艺
在设计和制造产品或构件时，首先应选择对 使用介质具有耐蚀性的材料，这是防止金属制 品腐蚀失效的最积极措施。材料选择不当常常 是造成腐蚀破坏的主要原因。因此，我们必须 掌握各类金属及合金在各种环境下的耐蚀性能 。第十章讨论了一些重要金属材料的耐蚀性， 还远不能满足实际需要。为此要查阅耐蚀材料 手册和腐蚀数据图册等，以得到各种材料在不 同环境下定量或定性的资料。
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ห้องสมุดไป่ตู้
4.选择腐蚀倾向小的材料和热处理状态。 例如，30CrMnSiA钢用拉伸强度在1176MPa以 下时，对应力腐蚀和氢脆的敏感性不很大； 但当热处理到拉伸强度为1373MPa以上时，对 应力腐蚀和氢脆的敏感性明显增高。因此， 合理地选择材料的热处理状态，控制材料使 用的拉伸强度上限是非常必要的。美国4340 和4130钢在F－15飞机上使用时，都规定了允 许使用的拉伸强度上限。铝合金、不锈钢在 一定的热处理状态或加热条件下，可产生晶 间腐蚀，选材时也应予以考虑。
2020/7/17
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缓蚀剂保护的缺点是：它只适用于腐蚀介 质的体积量有限的情况下，例如电镀和喷漆 前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、 油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐 蚀处理和金属产品的工序间防锈和产品包装 等；但对于钻井平台、码头、桥梁等敞开体 系，则不适用。
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3.能积水的地方设置排水孔。
4.布置合适的通风口，以防湿气的汇集和硬 往。
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5.尽量避免尖角、凹槽和缝隙，以防冷 凝水积聚。
6.铆钉、螺钉或点焊连接头和连接部件 的结合面应当有隔离绝热层，以防接触腐蚀 或缝隙腐蚀。
7.尽量少用吸水性强的材料，若不可避 免时，周围应密封。
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在机械结构中，设计是否合理，对应力腐蚀 、接触腐蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀和微生物腐 蚀的敏感性影响很大，为减少或防止这些腐蚀 ，应注意下列各点：
1.外形力求简单，避免雨水的积存，也便于 防护施工，腐蚀检查和维修。
2.采用密闭结构，以防雨水、雾、甚至海水 的侵入。
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工业上在进行产品构件设计时，正确选材是 十分重要而又相当复杂。选材的合理与否直接 影响产品的性能。选材时，除了注意耐蚀性外 ，还要考虑到机械性能、加工性能及材料本身 的价格等因素。选材时应遵循下列原则：
1.选材时不可单纯追求强度指标，应根据使 用部位全面综合地考虑各种因素，包括耐蚀性 和经济性。例如，在有介质存在下，只考虑材 料的断裂韧性KIC是不够的，对产品的安全可 靠起主要作用的是门槛应力强度因子KISCC或 应力腐蚀断裂门坎应力σth值。
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腐蚀介质中缓蚀剂的加入量很少，通常为 0.1％～1％。缓蚀剂的保护效果与金属材料 的种类、性质和腐蚀介质的性质、温度和流 动情况等有密切关系。换言之，缓蚀剂保护 有强烈地选择性。例如，对钢铁有缓蚀作用 的亚硝酸钠或碳酸环几胺。对铜合金不但无 效，反而加速其腐蚀。目前还没有对各种金 属在不同介质普遍适用的多效通用缓蚀剂。 缓蚀剂的缓蚀效率。定义如下：
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10.防止零部件局部应力集中或局部受热 ，并控制材料的最大允许使用应力。对于长 时间承受拉伸应力的零部件，应符合下式要 求。以防止应力广位出过发生：
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这样就可最大限度的提高使用材料的潜力。
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5.选用杂质含量低的材料，以提高耐 蚀性。对高强度钢、铝合金、镁合金等 比强高的材料、杂质的存在会直接影响 其抗均匀腐蚀和应力腐蚀的能力。
二、合理设计全属结构
为防止腐蚀，在产品设计阶段就应当 进行合理的防腐蚀结构设计，严格地计 算和确定使用应力；正确选择材料和防 护系统。
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2.对初选材料应查明它们有哪些腐蚀 类型的敏感性；在选用部位可能发生哪 种腐蚀类型以及防护的可能性；与其接 触的材料是否相容，是否可能发生接触 腐蚀；以及承受应力的类型、大小和方 向等。
3.在容易产生腐蚀和不易维护的部位 应选择高耐蚀性的材料。
2020/7/17
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8.在零件的晶粒取向上，尽量不要在短横 向上授位力，应避免使用应力、装配应力和 残余应力在同一个方向上叠加，以减少和防 止应力腐蚀断裂。设计锻件时要保证晶粒流 向适应于应力方向。
9.尽可能避免不同金属互相接触，当不可 避免时，接触表面要进行适当的防护处理， 例如钢零件镀锌或镀锡后可与阳极化的铝合 金零件接触；或两种金属网覆蚀密封膏、绝 缘材料隔开。
第二节 缓蚀剂
一、概述
缓蚀剂是一些少量加人腐蚀介质中就能显 著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑 制剂（Corrosion Inhibitor）。缓蚀剂防护 金属的优点在于用量少、见效注、成本较低 、使用方便。目前已广泛应用于机械、化工 、电子、能源等许多部门。例如酸洗过程中 ．硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同时， 也会使金属本身溶解；若加人适当的缓蚀剂 ，则可抑制金属本身过分的腐蚀。
2020年7月17日星期五
（1）正确选用金属材料和合理设计金属 结构；
（2）改变环境成分，添加缓蚀剂；
（3）电化学保护；
（4）采用保护性覆盖层。
每一种防腐蚀措施，都有其应用条件 和范围。对于一个具体的腐蚀体系，究竟采 用哪种防护措施，是用一种方法还是用几种 方法，主要应从防护效果、施工难易以及经
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式中ε为缓蚀效率，用％表示； 和
分别表示不加和加入缓蚀剂后金属的腐蚀速 度，可用任何通用单位，但 和 的单位 必须一致，如果用 和 表示不加和加人 缓蚀剂的腐蚀电流密度，则缓蚀效率可写为：
济效益等各方面综合考虑。
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第二节 正确选用金属材料和合理设计金属结构
一、正确选用金属材料和加工工艺
在设计和制造产品或构件时，首先应选择对 使用介质具有耐蚀性的材料，这是防止金属制 品腐蚀失效的最积极措施。材料选择不当常常 是造成腐蚀破坏的主要原因。因此，我们必须 掌握各类金属及合金在各种环境下的耐蚀性能 。第十章讨论了一些重要金属材料的耐蚀性， 还远不能满足实际需要。为此要查阅耐蚀材料 手册和腐蚀数据图册等，以得到各种材料在不 同环境下定量或定性的资料。
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4.选择腐蚀倾向小的材料和热处理状态。 例如，30CrMnSiA钢用拉伸强度在1176MPa以 下时，对应力腐蚀和氢脆的敏感性不很大； 但当热处理到拉伸强度为1373MPa以上时，对 应力腐蚀和氢脆的敏感性明显增高。因此， 合理地选择材料的热处理状态，控制材料使 用的拉伸强度上限是非常必要的。美国4340 和4130钢在F－15飞机上使用时，都规定了允 许使用的拉伸强度上限。铝合金、不锈钢在 一定的热处理状态或加热条件下，可产生晶 间腐蚀，选材时也应予以考虑。
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缓蚀剂保护的缺点是：它只适用于腐蚀介 质的体积量有限的情况下，例如电镀和喷漆 前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、 油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐 蚀处理和金属产品的工序间防锈和产品包装 等；但对于钻井平台、码头、桥梁等敞开体 系，则不适用。
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3.能积水的地方设置排水孔。
4.布置合适的通风口，以防湿气的汇集和硬 往。
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5.尽量避免尖角、凹槽和缝隙，以防冷 凝水积聚。
6.铆钉、螺钉或点焊连接头和连接部件 的结合面应当有隔离绝热层，以防接触腐蚀 或缝隙腐蚀。
7.尽量少用吸水性强的材料，若不可避 免时，周围应密封。
2020/7/17
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在机械结构中，设计是否合理，对应力腐蚀 、接触腐蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀和微生物腐 蚀的敏感性影响很大，为减少或防止这些腐蚀 ，应注意下列各点：
1.外形力求简单，避免雨水的积存，也便于 防护施工，腐蚀检查和维修。
2.采用密闭结构，以防雨水、雾、甚至海水 的侵入。
2020/7/17
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工业上在进行产品构件设计时，正确选材是 十分重要而又相当复杂。选材的合理与否直接 影响产品的性能。选材时，除了注意耐蚀性外 ，还要考虑到机械性能、加工性能及材料本身 的价格等因素。选材时应遵循下列原则：
1.选材时不可单纯追求强度指标，应根据使 用部位全面综合地考虑各种因素，包括耐蚀性 和经济性。例如，在有介质存在下，只考虑材 料的断裂韧性KIC是不够的，对产品的安全可 靠起主要作用的是门槛应力强度因子KISCC或 应力腐蚀断裂门坎应力σth值。
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腐蚀介质中缓蚀剂的加入量很少，通常为 0.1％～1％。缓蚀剂的保护效果与金属材料 的种类、性质和腐蚀介质的性质、温度和流 动情况等有密切关系。换言之，缓蚀剂保护 有强烈地选择性。例如，对钢铁有缓蚀作用 的亚硝酸钠或碳酸环几胺。对铜合金不但无 效，反而加速其腐蚀。目前还没有对各种金 属在不同介质普遍适用的多效通用缓蚀剂。 缓蚀剂的缓蚀效率。定义如下：
2020/7/17
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10.防止零部件局部应力集中或局部受热 ，并控制材料的最大允许使用应力。对于长 时间承受拉伸应力的零部件，应符合下式要 求。以防止应力广位出过发生：
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这样就可最大限度的提高使用材料的潜力。
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5.选用杂质含量低的材料，以提高耐 蚀性。对高强度钢、铝合金、镁合金等 比强高的材料、杂质的存在会直接影响 其抗均匀腐蚀和应力腐蚀的能力。
二、合理设计全属结构
为防止腐蚀，在产品设计阶段就应当 进行合理的防腐蚀结构设计，严格地计 算和确定使用应力；正确选择材料和防 护系统。
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2.对初选材料应查明它们有哪些腐蚀 类型的敏感性；在选用部位可能发生哪 种腐蚀类型以及防护的可能性；与其接 触的材料是否相容，是否可能发生接触 腐蚀；以及承受应力的类型、大小和方 向等。
3.在容易产生腐蚀和不易维护的部位 应选择高耐蚀性的材料。
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8.在零件的晶粒取向上，尽量不要在短横 向上授位力，应避免使用应力、装配应力和 残余应力在同一个方向上叠加，以减少和防 止应力腐蚀断裂。设计锻件时要保证晶粒流 向适应于应力方向。
9.尽可能避免不同金属互相接触，当不可 避免时，接触表面要进行适当的防护处理， 例如钢零件镀锌或镀锡后可与阳极化的铝合 金零件接触；或两种金属网覆蚀密封膏、绝 缘材料隔开。
第二节 缓蚀剂
一、概述
缓蚀剂是一些少量加人腐蚀介质中就能显 著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑 制剂（Corrosion Inhibitor）。缓蚀剂防护 金属的优点在于用量少、见效注、成本较低 、使用方便。目前已广泛应用于机械、化工 、电子、能源等许多部门。例如酸洗过程中 ．硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同时， 也会使金属本身溶解；若加人适当的缓蚀剂 ，则可抑制金属本身过分的腐蚀。