材料设备的腐蚀、防护与保温

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1、第二章材料设备的腐蚀、防护与保温12.1、材料设备的腐蚀与防护概述腐蚀(Corrosion)是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。金属材料与非金属材料都存在着腐蚀问题。致蚀的因素:化学和电化学作用能引起腐蚀，物理作用、生物作用及机械载荷。2腐蚀的危害经济损失巨大——直接经济损失和间接经济损失根据统计，腐蚀造成的直接经济损失约占国民经济生产总值的3％一4.2％。至于腐蚀所造成的间接经济损失更是远远超过其直接损失。2002年我国国民经济总值已超过100,000亿人民币，每年因腐蚀而引起的损失约4000亿。最近的报

2、道，美国的总腐蚀损失为4400亿美元。资源和能源浪费严重据估计全世界每年冶炼的金属中，约有1／3由于腐蚀而报废引发灾难性事故造成环境污染3腐蚀对给排水工程的危害管道腐蚀→结垢→管道通水能力下降管道腐蚀→腐蚀产物进入水中→影响水质（黑水、黄水等）管道腐蚀→管壁变薄→管道穿孔、或破裂→漏水或爆管吊绳、钢丝绳腐蚀→断裂→事故4二、腐蚀与防护的基本原理金属材料的腐蚀(按腐蚀机理分类)化学腐蚀(ChemicalCorrosion)电化学腐蚀(ElectrochemicalCorrosion)微生物腐蚀(MicrobialCorrosion

3、)非金属材料的腐蚀5金属材料的腐蚀分类1、化学腐蚀(ChemicalCorrosion)化学腐蚀是指金属与腐蚀介质直接发生反应，在反应过程中没有电流产生。最重要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，如金属的氧化过程或金属在高温下与SO2、水蒸气等的化学作用。6金属材料的腐蚀分类2．电化学腐蚀(ElectrochemicalCorrosion)电化学腐蚀是指金属与电解质溶液(大多数为水溶液)发生了电化学反应而发生的腐蚀。其特点是：在腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程——阳极反应和阴极反应，在反应过程中伴有电流产生。电化学腐蚀是最常见的腐

4、蚀形式，自然条件下、如潮湿大气、海水、土壤、地下水以及化工、冶金生产中绝大多数介质中金属的腐蚀通常具有电化学性质。一般来说，电化学腐蚀比化学腐蚀强烈得多，它所造成的危害和损失也是极为严重的。7金属材料的腐蚀分类3.微生物腐蚀(MicrobialCorrosion)微生物腐蚀指金属表面在某些微生物生命活动产物的影响下所发生的腐蚀。这类腐蚀很难单独进行，但它能为化学腐蚀、电化学腐蚀创造必要的条件，促进金属的腐蚀。微生物进行生命代谢活动时会产生各种化学物质。如含硫细菌在有氧条件下能使硫或硫化物氧化，反应最终将产生硫酸，这种细菌代谢活动

5、所产生的酸会造成水泵等机械设备的严重腐蚀。8化学腐蚀的腐蚀产物在金属表面形成表面膜，表面膜的性质决定了化学腐蚀速度。氧化膜的作用：氧化膜阻隔了金属与介质之间的物质传递，将减慢金属继续氧化的速度。如果氧化膜致密完整，强度、塑性都较好、膜的膨胀系数与金属接近、膜与金属的亲和力较强等情况下，则有利于保护金属、降低腐蚀速度。化学腐蚀-氧化膜的产生和作用9化学腐蚀钢铁的气体腐蚀类型:高温氧化脱碳氢蚀铸铁肿胀10钢铁的气体腐蚀------高温氧化570℃以下，生成的氧化物为Fe3O4和Fe2O3超过570℃时，在氧化膜内层生成FeO。高于8

6、00℃，表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化皮”。11钢铁的气体腐蚀----脱碳与氧化皮层相连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、氢、二氧化碳、水等作用的结果。其反应如下:Fe3C+1/2O2→3Fe+COFe3C+CO2→3Fe+2COFe3C+H2O→3Fe+CO+H2危害：降低了膜的保护作用，加快了腐蚀的进行，Fe3C的减少将降低表面层的硬度、强度等，从而减少设备的使用寿命。12钢铁的气体腐蚀-----氢蚀氢蚀氢气在常温常压下对碳钢不会产生明显的作用。温度超过200~300°C，压力高于30.4MPa时，氢将对钢产生显著作用，

7、使钢剧烈脆化，造成氢蚀。Fe3C+2H2→3Fe+CH413钢铁的气体腐蚀-----铸铁肿胀铸铁肿胀铸铁的肿胀实际上是一种晶间气体腐蚀。腐蚀性气体沿晶界、石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部，发生氧化作用。由于氧化物的生成，铸铁体积变大，产生肿胀，其强度大大降低。14防止钢铁气体腐蚀的方法合金化改善介质应用保护性覆盖层15电化学腐蚀的基本理论(1)金属的电化学腐蚀及发生条件(2)极化(3)钝化(4)去极化16金属腐蚀的电化学理论(1)金属的电化学腐蚀及发生条件金属的电化学腐蚀原理在本质上与铜一锌原电池是一样的。引起金属腐蚀的短路原

8、电池，叫做腐蚀原电池。腐蚀原电池也包含：阳极反应、阴极反应、电子流动和离子传递等4个基本过程，腐蚀原电池之所以会产生腐蚀电流．是因为构成原电池的两个电极具有不同的电极电位。17通常规定电位较低的电极为阳极(Anode)，电位较高的电极为阴极(Cathode)。1