儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備強(qiáng)度與防腐2.doc

金屬管道的腐蝕與防腐一、 腐蝕的現(xiàn)象 腐蝕，指材料由于環(huán)境作用引起的破化或變質(zhì)；也預(yù)指人在各種不良思想或行為等因素的影響下，使得自身思想行為逐漸變質(zhì)墮落。目前，廣泛理解和接受的材料腐蝕的定義是：材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而破壞的現(xiàn)象。 1對(duì)腐蝕概念的理解：腐蝕研究的著眼點(diǎn)在材料，腐蝕是一把雙刃劍，既導(dǎo)致材料損傷，又造成環(huán)境破壞；但腐蝕所著重研究的對(duì)材料的損傷。2腐蝕是一種材料和環(huán)境間的反應(yīng)：這是腐蝕和摩擦現(xiàn)象的分界線；實(shí)際條件下腐蝕和磨損往往密不可分，同時(shí)發(fā)生；強(qiáng)調(diào)化學(xué)或電化學(xué)作用時(shí)稱為腐蝕，強(qiáng)調(diào)力學(xué)或機(jī)械作用時(shí)則稱為磨擦磨損。3腐蝕是材料的損傷：宏觀上可表現(xiàn)為材料質(zhì)量流失、強(qiáng)度等性質(zhì)退化等；微觀上可表現(xiàn)為材料相、價(jià)態(tài)或組織改變；研究中，靠這些變化來發(fā)現(xiàn)腐蝕或評(píng)價(jià)腐蝕程度。腐蝕的本質(zhì)，在自然界中，大多數(shù)金屬通常以礦石形式存在，即以化合態(tài)形式存在，如鐵礦Fe2O3的形式存在。而鐵的腐蝕產(chǎn)物鐵銹的主要成分為Fe2O3。大家都知道煉鐵的過程（即Fe2O3Fe）需要大量的能量，其相反的是鐵的腐蝕過程（即Fe Fe2O3），這是鐵恢復(fù)到它的自然狀態(tài)的過程。二、腐蝕的危害1.經(jīng)濟(jì)方面的損失工業(yè)化國家，腐蝕破壞導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)占國民生產(chǎn)總值的3%5%。美國公布的數(shù)據(jù)是1995年約為3000億美元。通過中原油田的統(tǒng)計(jì)1993年，其生產(chǎn)系統(tǒng)、管線、容器腐蝕穿孔8345次更換油管59104m，直接經(jīng)濟(jì)損失7000萬元，間接損失2億元。2.造成安全和災(zāi)難事故1992年墨西哥污水管爆炸事故美國空軍F16戰(zhàn)斗機(jī)失事1998年Alpha空難1990年MVKIRKI貨輪失事3.對(duì)材料、能源的浪費(fèi)新材料的生產(chǎn)需要大量的能源；世界礦產(chǎn)資源在未來不長的時(shí)間內(nèi)，將面臨枯竭。地球上重要金屬資源的估計(jì)儲(chǔ)量4.危害環(huán)境腐蝕產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成危害腐蝕引起輸送、儲(chǔ)存介質(zhì)的泄漏對(duì)環(huán)境造成危害。腐蝕產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)品造成污染，使其品質(zhì)降低。三、腐蝕的種類腐蝕的分類方法很多，有的按腐蝕環(huán)境分，有的按腐蝕形態(tài)分，也有的按腐蝕的現(xiàn)象或原因分。 ! |; I# W; H- e8 t8 T+ U6 z8 v1.按環(huán)境分: x M1 O9 I6 Z6 Q C& N, S& C濕蝕：如水溶液腐蝕，大氣腐蝕，土壤腐蝕，化學(xué)藥品腐蝕等.! J: E% I( C: Q4 z, ( j 8 干蝕：如高溫氧化，硫腐蝕，氫腐蝕，液態(tài)金屬腐蝕，羧基腐蝕等.8 X, t, U$ T/ 8 v7 A微生物腐蝕：如細(xì)菌腐蝕，真菌腐蝕，硫化菌腐蝕，藻類腐蝕等. O. P7 D6 R3 i# A 2.按形態(tài)分:全面腐蝕（均勻腐蝕）：腐蝕分部在整個(gè)金屬表面上（包括較均勻的和不均勻的）。在全面腐蝕過程中，進(jìn)行金屬陽極溶解反應(yīng)和物質(zhì)還原反應(yīng)的區(qū)域都很?。ㄉ踔潦浅@微的），陰陽極區(qū)域的位置不固定，在腐蝕過程中隨機(jī)變化，結(jié)果使腐蝕分布非常均勻，危害也相對(duì)小些。4 A) ! p) V! ? q 局部腐蝕（非均勻腐蝕）：腐蝕局限在金屬的某一部位。在局部腐蝕過程中，陰極區(qū)域和陽極區(qū)域是分開的，通常陰極區(qū)面積相對(duì)較大，陽極區(qū)面積很小，結(jié)果使腐蝕高度集中在局部位置上，腐蝕強(qiáng)度大，其危害性比均勻腐蝕大得多（如在化工設(shè)備的腐蝕損害中，70是局部腐蝕造成的）。+ ; W6 u% x8 K& z9 | h- Y5 d 局部腐蝕包括：! 0 m/ Z( c9 1 I 點(diǎn)蝕：在點(diǎn)或孔穴類的小面積上的腐蝕叫點(diǎn)蝕。這是一種高度局部的腐蝕形態(tài)，孔有大有小，一般孔表面直徑等于或小于它的深度，小而深的孔可能使金屬板穿孔；孔蝕通常發(fā)生在表面有鈍化膜或有保護(hù)膜的金屬（如不銹鋼鈦等）。% s0縫隙腐蝕：金屬表面由于存在異物或結(jié)構(gòu)上的原因而形成縫隙（如焊縫、鉚縫墊片或沉積物下面等），縫隙的存在使得縫隙內(nèi)的溶液中與腐蝕有關(guān)的物質(zhì)遷移困難，由此而引起的縫隙內(nèi)金屬的腐蝕，稱為縫隙腐蝕.+ X# e2 g& mI# H2 1 f1 r 絲狀腐蝕：涂有透明清漆或油漆膜的金屬暴露在潮濕的大氣中時(shí)，金屬表面由于漆膜能滲透水分和空氣而發(fā)生腐蝕.腐蝕產(chǎn)物呈絲狀纖維網(wǎng)樣，這種腐蝕稱絲狀腐蝕。其產(chǎn)生原因是潮濕大氣的作用，其機(jī)理為氧的濃差電池作用應(yīng)力腐蝕開裂：金屬和合金在腐蝕與拉應(yīng)力的同時(shí)作用下產(chǎn)生的破裂，稱為應(yīng)力腐蝕開裂。這是一種最危險(xiǎn)的腐蝕形態(tài)，但它只是在一定條件下才能發(fā)生：一是有一定的拉應(yīng)力；二是有能引起該金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)；三是金屬本身對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感.如“奧氏體不銹鋼氯離子”,“碳鋼硝酸根離子”等。應(yīng)力腐蝕的裂縫形態(tài)有：沿晶界發(fā)展的晶間破裂和穿越晶粒的穿晶破裂，也有二者的混合型。一般認(rèn)為純金屬不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕的，含有雜質(zhì)的金屬或是合金才會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕.;電偶腐蝕：當(dāng)兩種金屬浸在腐蝕性溶液中，由于兩種金屬之間存在電位差，如相互接觸，就構(gòu)成腐蝕電偶。較活潑的金屬成為陽極溶解，不活潑金屬（耐腐蝕性較高的金屬）則為陰極，腐蝕很小或完全不腐蝕。這種腐蝕稱為電偶腐蝕，或接觸腐蝕，亦稱為雙金屬腐蝕。7 m5 t# 8 |) I3 1 * n1 F, s& J: x 腐蝕疲勞：高變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的同時(shí)作用下，金屬的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命較無腐蝕作用時(shí)有所降低，這種現(xiàn)象叫腐蝕疲勞.任何金屬在任何介質(zhì)中都有可能發(fā)生腐蝕疲勞，不要求特定的材料與介質(zhì)組合.沖刷腐蝕（磨損腐蝕）：當(dāng)溶液流動(dòng)時(shí)，溶液中含有能起研磨作用的固體顆粒破壞了金屬表面的保護(hù)膜，使保護(hù)膜被除掉的地方發(fā)生腐蝕。其破壞形貌可以是局部的，也可以是均勻的。 f* r, 氣蝕（空泡腐蝕）：當(dāng)金屬與液體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度增大時(shí)，金屬表面的某些局部液體壓力下降到常溫液體蒸氣壓以下時(shí)，發(fā)生“沸騰”而產(chǎn)生氣泡，當(dāng)氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的沖擊力使材料呈蜂窩狀損傷，這種破壞叫氣蝕。這氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的沖擊波壓力可高達(dá)4000大氣壓，可使金屬保護(hù)膜破壞，并能引起塑性形變，甚至可將金屬粒子撕裂。四、腐蝕的防護(hù)防腐就是通過采取各種手段，保護(hù)容易銹蝕的金屬物品的，來達(dá)到延長其使用壽命的目的，通常采用物理防腐，化學(xué)防腐，電化學(xué)防腐等方法。針對(duì)金屬腐蝕的原因采取適當(dāng)?shù)姆椒ǚ乐菇饘俑g，常用的方法有： 1.結(jié)構(gòu)改變法例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。 2.保護(hù)層法 在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬制品與周圍腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止腐蝕。如： 在鋼鐵制件表面涂上機(jī)油、凡士林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料。 用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止水和空氣等對(duì)鋼鐵的腐蝕。 用化學(xué)方法使鋼鐵表面生成一層細(xì)密穩(wěn)定的氧化膜。如在機(jī)器零件、槍炮等鋼鐵制件表面形成一層細(xì)密的黑色四氧化三鐵薄膜等。 3.電化學(xué)保護(hù)法 利用原電池原理進(jìn)行金屬的保護(hù)，設(shè)法消除引起電化腐蝕的原電池反應(yīng)。電化學(xué)保護(hù)法分為陽極保護(hù)和陰極保護(hù)兩大類。應(yīng)用較多的是陰極保護(hù)法。 犧牲陽極保護(hù)法 此法是將活潑金屬（如鋅或鋅的合金）連接在被保護(hù)的金屬上，當(dāng)發(fā)生電化腐蝕時(shí)，這種活潑金屬作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因而減小或防止被保護(hù)金屬的腐蝕。這種方法常用于保護(hù)水中的鋼樁和海輪外殼等例如水中鋼鐵閘門的保護(hù)，通常在輪船的外殼水線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若干塊鋅塊，來防止船殼等的腐蝕。 外加電流的保護(hù)法 將被保護(hù)的金屬和電源的負(fù)極連接，另選一塊能導(dǎo)電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產(chǎn)生負(fù)電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電子而達(dá)到保護(hù)目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金屬設(shè)備受到腐蝕。電化學(xué)保護(hù)的的另一種方法叫陽極保護(hù)法，即通過外加電壓，使陽極在一定的電位范圍內(nèi)發(fā)生鈍化的過程。可有效地阻滯或防止金屬設(shè)備在酸、堿、鹽類中腐蝕。 4.處理腐蝕介質(zhì)消除腐蝕介質(zhì)，如經(jīng)?？珒艚饘倨鞑摹⒃诰軆x器中放置干燥劑和在腐蝕介質(zhì)中加入少量能減慢腐蝕速度的緩蝕劑等。 涂裝表面處理通常金屬表面會(huì)附有塵埃、油污、氧化皮、銹蝕層、污染物、鹽份或松脫的舊漆膜。其中氧化皮是比較常見但最容易被忽略的部分。氧化皮是在鋼鐵高溫鍛壓成型時(shí)所產(chǎn)生的一層致密氧化層，通常附著比較牢固，但相比鋼鐵本身則較脆，并且其本身為陰極，會(huì)加速金屬腐蝕。如果不清除這些物質(zhì)直接涂裝，勢必會(huì)影響整個(gè)涂層的附著力及防腐能力。表面清理等級(jí) 也即清潔度，代表性國際標(biāo)準(zhǔn)有兩種：一種是美國85年制訂“SSPC-”；第二種是瑞典76年制訂的“Sa-”，它分為四個(gè)等級(jí)分別為Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，為國際慣常通用標(biāo)準(zhǔn)。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一批新興工業(yè)領(lǐng)域的出現(xiàn)和許多現(xiàn)代工程的興建，對(duì)防腐涂料承受環(huán)境的能力和使用壽命提出了更高的要求。常用