第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施

Nanjing University of Technology,食品機械基礎第二篇 化工設備材料,授課教師：仲兆祥,第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施,金屬的腐蝕,1,2,晶間腐蝕和應力腐蝕,4,金屬設備的防腐措施,3,金屬腐蝕破壞的形式,在外形、色澤以及機械性能等方面都發(fā)生一定的變化,腐蝕的危害,直接經(jīng)濟損失：更換設備及構件；,間接經(jīng)濟損失：設備停產(chǎn)、腐蝕泄露；,1.巨大的經(jīng)濟損失,大量優(yōu)質(zhì)原料泄露大量的金屬需要回煉,2.資源和能源的嚴重浪費,3.引發(fā)災難事故,4.污染人類生存環(huán)境,據(jù)統(tǒng)計，全世界現(xiàn)存的鋼鐵及金屬設備大約每年腐蝕率為10%，全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值3.54.2，超過每年各項大災（火災、風災及地震等）損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸！所以研究金屬腐蝕和防護具有重要意義.,金屬腐蝕的定義: 金屬材料與環(huán)境相互作用,在界面發(fā)生的化學,電化學和（或）生化反應而被破壞的現(xiàn)象,環(huán)境：大氣，土壤，水體，化學介質(zhì),7.1 金屬的腐蝕,金屬腐蝕的評定方法：1）質(zhì)量變化評定法 試驗測定，單位表面、單位時間腐蝕引起的質(zhì)量變化量。2）腐蝕深度評定法用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度。,化學腐蝕,金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。特點：1）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面； 2）腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。腐蝕產(chǎn)物特性： 1）致密而穩(wěn)定，與金屬結合牢固鈍化膜鈍化作用； 2）不穩(wěn)定，與金屬結合不牢固脫落活化作用。,（1）金屬的高溫氧化及脫碳,金屬在高溫下的氣體腐蝕。,解決方法：冶煉時加入鉻，硅或鋁 不起皮鋼,脫碳反應： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2,溫度700時脫碳作用。,力學性能下降，降低了表面硬度與抗疲勞強度,（2）氫腐蝕,鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：,第一階段：氫脆(物理階段)以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。,第二階段：氫侵蝕(化學階段),發(fā)生化學反應： Fe3C+2H2=3Fe+CH4,危害：1）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源； 2）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學性能； 3）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生組織應力，促進裂紋擴展。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕鋼材組織成為網(wǎng)格。,解決方法：降低含碳量，使其沒有Fe3C析出；鋼中加入合金元素，形成穩(wěn)定的碳化物，不易與氫作用。,電化學腐蝕,金屬與電解液接觸發(fā)生電化學反應而引起的破壞。,三個環(huán)節(jié)：,發(fā)生電化學腐蝕必備條件：,1）同一金屬上有不同電位的部分之間存在電位差，或不同金屬之間存在電位差；2）陽極和陰極互相連接；3）陽極和陰極同處在連通的電解液中。,HCl,答案,真相永遠只有一個：,7.2 晶間腐蝕和應力腐蝕,-均屬于電化學腐蝕。1）晶間腐蝕 腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破壞金屬晶粒間的結合力，使之強度和塑性完全喪失。內(nèi)部瓦解作用。不銹鋼有晶間腐蝕可能： 在450850 之間，生成(Cr·Fe)23C6，沿晶界析出，晶界成為貧鉻帶。在電化學行為中，貧鉻帶成為陽極，晶粒成為陰極，形成微電池。,解決辦法：1）鋼中加入Ti和Nb元素，固定碳；2）減少不銹鋼中的碳含量。,2）應力腐蝕,亦稱腐蝕開裂金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應力共同作用下產(chǎn)生的破壞形式。腐蝕斷裂過程分三個階段：1）孕育階段機械裂紋。2）裂紋擴展裂紋尖端為高度應力 集中區(qū)，出現(xiàn)微電池。3）破壞階段。,7.3 金屬腐蝕破壞的形式,危險性較小，壁厚有保證即可。,危險性較大，隱蔽；穿孔泄漏；局部應力過大。,7.4 金屬設備的防腐措施,1.襯覆保護層1）金屬保護層電鍍，噴鍍，襯里等。2）非金屬保護層非金屬襯里瓷磚，石墨板，水玻璃膠泥；防腐涂料防腐漆，環(huán)氧樹脂等。2.電化學保護1）陰極保護犧牲陽極保護。,2）陽極保護被保護設備接直流電源陽極，生成“鈍化膜”。,3.添加緩蝕劑,腐蝕性介質(zhì)中加入少量緩蝕劑，降低或停止腐蝕作用。注意！ 1）不影響產(chǎn)品（介質(zhì)）質(zhì)量； 2）符合性； 3）種類和用量要經(jīng)試驗確定。,作業(yè)： P158，第一題（任選一組）,