压力容器腐蚀与防护课件.ppt

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1、压力容器腐蚀与防护中国科学院金属研究所2004年8月目录一、压力容器腐蚀的危害及防腐意义二、腐蚀的分类三、压力容器均匀腐蚀（全面腐蚀）及其控制1.均匀腐蚀形态2.腐蚀机理与特点3.均匀腐蚀的主要影响因素4.压力容器均匀腐蚀的控制四、压力容器的应力腐蚀（SCC）及其控制1.定义2.特征3.产生条件4.碱脆及其控制5.硝脆及其控制6.硫化物SCC（SSCC）7.不锈钢的氯脆五、压力容器的点蚀及控制措施1.定义2.条件3.形态4.特点5.影响因素6.机理7.控制措施六、压力容器的晶间腐蚀和控制措施1.基本概念2.

2、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向3.控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向七、压力容器的氢致开裂1.氢诱发裂纹和氢鼓包2.氢腐蚀3.应力诱导氢致滞后裂纹（即SSCC）4.其它氢致裂纹八、压力容器的缝隙腐蚀1.基本概念2.特征3.条件4.形态5.影响因素6.机理7.控制措施九、其它腐蚀形式1.腐蚀疲劳2.冲刷腐蚀3.空泡腐蚀4.成分选择性腐蚀、一、压力容器腐蚀的危害及防腐蚀的意义概念：由于受到内部物料及环境介质的化学或电化学作用(包括机械等因素的共同作用）而发生的破坏腐蚀破坏最具有普遍性腐蚀的危害：(1)突发性、灾难性→经济

3、损失，生命威胁(2)产品污染(3)环境污染、破坏生态环境(4)贵重产品损失(5)严重影响设备外观二、腐蚀的分类1.按作用性质分化学腐蚀电化学腐蚀2.按环境和条件分高温腐蚀海水腐蚀土壤腐蚀工业水腐蚀等3.按腐蚀形态分全面腐蚀局部腐蚀广义的局部腐蚀包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀、气蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀破裂、氢脆、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀4.其它:湿腐蚀干腐蚀三、压力容器的均匀腐蚀（全面腐蚀）及其控制1.均匀腐蚀形态在全部暴露的表面或大部分面积上均匀地减薄2.腐蚀机理与特点2.1化学腐蚀(1)定义：金属与介质发生

4、化学反应而引起的破坏(2)介质：气体——高温气体腐蚀为最重要非电解质——石油及石化产品、有机溶剂等以含硫化物杂质危害最大(3)特点：腐蚀过程中，金属内部没有电流流动只包括氧化和还原两个过程金属的氧化反应M+O2MO2(4)热力学判据：反应的自由能变化PO2为气相中氧的分压PO2为给定温度下MO2的分解压或反应平衡时氧分压时反应向生成MO2方向进行反应向MO2分解方向进行(5)金属膜与化学腐蚀关系表面膜（腐蚀产物）的性质（完整性、可塑性、附着力）对化学腐蚀速率有直接影响膜完整性基本条件：VMeo/VMe>

5、1膜成长时产生的内应力及温度骤变也会影响完整性只有完整性好且质地不脆的膜才具保护性VMeo/VMe<1的金属例K、Li、Na、Ca、Mg等易腐蚀2.2电化学腐蚀(1)定义：金属在电解质溶液和熔盐中由电化学反应导致的破坏(2)特点（与化学腐蚀的区别）虽然氧化和还原过程同时进行，但氧化剂的粒子不必直接同被氧化的金属原子碰撞而可以在金属表面其它部分得到电子即整个腐蚀反应可分成两个既互相联系又相对独立的半反应同时进行如Zn在除氧的硫酸中腐蚀时氧化（阳极反应）Zn→Zn2++2e还原（阴极反应）2H++2e→H2↑中

6、性、碱性溶液中O2+2H2O+4e→4OH-酸性溶液中O2+4H++4e→2H2O与化学反应的主要区别是参与反应的物质中还有金属中的电子e(3)发生电化学的热力学条件能量条件自由能变化Ee,a及Ee,c:分别为阳极和阴极反应的平衡电位nF:1克离子的腐蚀产物(金属离子)所携带电荷的电量腐蚀反应条件：∵nF>0∴Ee,c-Ee,a>0才发生反应电极电位：金属与溶液间产生的电位差构成所谓电极电位(无法直接测量,实际用的电极电位指电极与标准氢电极的电位差)标准氢电极：规定标准氢电极（SHE）电极电位为零，据此测定

7、金属的平衡或非平衡电位25℃1个大气压纯氢条件下铂片在氢离子活度为1的溶液中建立的氢电极上氢气与氢离子间的平衡H22H++2e平衡(电极)电位：当金属电极上只有一个确定的电极反应，并且处于动态平衡，物质更换和电荷交换都是可逆的氢的平衡电位为±0.00V(SHE)对应于反应2H++2e=H2氧的平衡电位为+1.229V(SHE)对应于反应O2+4H++4e2H2O由实验测得的平衡电位与由能斯特方程式计算值基本相符平衡电位Ee与参与此电极反应的物质活度之间关系式叫能斯特（Nernst）方程式:E为标准电位

8、，对金属而言,即金属离子活度为1时金属的电极电位；R为气体常数，T绝对温度；a为金属离子的活度例如:铜在硫酸铜溶液中的溶解与Cu2+离子的还原及电子的交换均达到平衡时的电位即平衡电位表1金属的标准电极电位标准电极电位：金属离子活度为1时金属的电极电位铁的标准电极电位为-0.440V(SHE)对应电极反应Fe→Fe2++2e表2阴极反应的平衡(电极)电位非平衡电位：电极上不可能出现物质交换与电荷交换均达到平衡情况下