腐蚀与防护概论第四章工业及自然环境中的腐蚀

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1、第四章工业及自然环境中的腐蚀第一节石油天然气生产设备腐蚀第二节化工与石油化工设备腐蚀第三节基础设施的腐蚀第四节火力发电厂设备腐蚀第五节水利枢纽金属结构腐蚀第六节电子设备金属材料的腐蚀第一节石油天然气生产设备腐蚀从石油勘探、开采到油气生产加工都使用大量钢管和容器，如各种钻探用的钻柱和管柱、油气输送和储存用的各种管道和贮罐等。石油天然气生产包括油气开发和油气储运两个部分。油气开发部分的腐蚀：主要包括钻井、采油和采气以及地面油气集输系统腐蚀，如钻杆、油套管、抽油杆的断裂、穿孔和挤毁。此外还包括油田注水系统的腐蚀问题。例如，塔里木的轮南

2、油田其原始地层压力在50MPa以上，温度为120℃左右，氯离子含量高达130g/L，CO2分压0.7~3.5MPa。这样恶劣的腐蚀环境对井下设备造成了十分严重的腐蚀。采油管未加缓蚀剂使用1年半发生严重孔蚀孔蚀：又叫点蚀、坑蚀，是一种集中发生在某些点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。钝化膜破坏理论认为带有氧化膜的金属与Cl-等活性阴离子接触，由于Cl-半径较小易于穿过表面膜，使之局部破损成为蚀孔核心。在表面膜受到破坏的部位，露底金属呈活化状态成为阳极，未受破坏处仍处于钝态成为阴极，构成大阴极—小阳极的宏观腐蚀电池。油气储运部分：我

3、国目前有油气长输管道2万多千米，各种油管、油库数量庞大，埋地油、气、水管道服役环境十分复杂，往往要穿越河流、公路、乡村、城镇、沼泽等地带，受到直流、交流杂散电流干扰，因此很容易在土壤中发生腐蚀穿孔，造成油、气、水的跑冒滴漏，产生巨大的经济损失。土壤腐蚀的几种形式（l）由于充气不均匀引起的腐蚀这主要指地下管线穿过结构不同和潮湿程度不同的土壤带时，由于所接触的氧浓度差别引起的宏电池腐蚀。（2）由于杂散电流引起的腐蚀电气火车、电车、电解槽、电焊机等直流电力系统都可在土壤中产生杂散电流，使邻近的埋在地下的金属构筑物，管道等都因这种杂散电

4、流引起腐蚀（也可以理解为在外电流作用下的电解）。其特点是，金属被腐蚀部分不是由金属本身的电极电位决定，而是由外部电流的极性和大小决定，这种腐蚀往往比一般土壤腐蚀更严重。第二节化工与石油化工设备腐蚀在化学工业中存在各种酸、碱、盐和有机溶剂等强腐蚀介质。此外，化工生产过程愈来愈多地要求在高温、高压和连续操作的条件下运行，所以腐蚀损失尤为严重。化工设备的腐蚀事故常常是由于应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢脆或孔蚀等难以预测的局部腐蚀形式引起的。应力腐蚀：是在拉应力和特定腐蚀介质协同作用下发生的金属的破断现象。应力腐蚀产生的条件（1）存在一定的

5、拉应力（2）材料的应力腐蚀敏感性：材料的强度水平越高，越易发生应力腐蚀。（3）对介质的选择：某种材料只有在特定的腐蚀介质中才会发生。易于发生应力腐蚀开裂的金属——介质体系合金介质低碳钢热硝酸盐溶液、过氧化氢低合金钢氢氧化钠、三氯化铁溶液高强度钢蒸馏水、湿大气、硫化氢H2S奥氏体不锈钢氯化物溶液、高温高压含氧纯水铜合金含SO2大气、氨溶液、三氯化铁铝合金氧化钠水溶液、海水、含SO2大气钛合金含Cl－、Br－、I－水溶液、甲醇腐蚀疲劳：是指金属材料在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏。氢脆：是指氢对金属的破坏。在腐蚀性环境下，裂

6、纹尖端溶液酸化，氢离子H+浓度提高，并且被还原变成吸附氢原子H，向金属内部扩散，使裂纹尖端区脆化，促进裂纹扩张，使金属发生脆性断裂。化工生产的腐蚀危害还表现在，由于跑、冒、滴、漏以及泄出废气、废液所造成的环境污染严重。例如，氯碱厂的腐蚀会造成氨气、盐酸等的泄漏等等。化工企业共分为17个行业，其中腐蚀最严重的行业是氯碱和电石、化肥、纯碱、农药、染料和无机盐等六个行业。第三节基础设施的腐蚀基础设施（如公路、桥梁等）大多以钢筋混凝土结构为主体，而钢筋腐蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要原因。特别是以桥梁为代表的钢筋混凝土基础设施的腐蚀破坏，

7、成为当今世界突出的问题。环境污染对钢筋腐蚀的影响1、CO2的影响混凝土中钢筋保持钝化状态的临界碱度是pH=11.5。而工业生产中有大量CO2排到大气中，CO2与混凝土中的Ca（OH）2起化学反应，生成中性的碳酸盐CaCO3使混凝土“碳化”。“碳化”的结果可使pH<9。此时，钢筋锈蚀就是不可避免的了。2、SO2对钢筋的腐蚀SO2、SO3及其形成的酸雨，一方面中和混凝土中的Ca（OH）2，使混凝土变得不稳定，碱度降低。另一方面，所生成的硫酸盐使混凝土进一步发生膨胀侵蚀作用，可使混凝土胀裂、酥化。混凝土自身遭破坏，自然会降低或丧失对其

8、内钢筋的保护能力。提高混凝土自身耐久性与防护能力的主要技术指标：1、密实性影响混凝土耐久性的因素，按重要程度排列次序是：钢筋腐蚀、冻融破坏、化学侵蚀等。而这些因素影响力，无不取决于混凝土的密实性。2、抗裂性混凝土抗裂性（宏观、微观裂纹）应该最大限度地保证和提高。