腐蝕控制教學(xué)講義

1、腐蝕破壞的形式是很多的，在不同的條件下引起的金屬腐蝕的原因是各不相同的，而且影響因素也非常復(fù)雜為了保證設(shè)備的長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，合理選材、正確設(shè)計、精心制造及良好的維護(hù)管理等幾個方面的工作密切結(jié)合，是十分重要的。而材料選擇是其中最重要的一環(huán)。處理介質(zhì)的目的是改變介質(zhì)的腐蝕性，以降低介質(zhì)對金屬的腐蝕作用。因此，根據(jù)不同的條件采用的防護(hù)技術(shù)也是多種多樣的。在實(shí)踐中常用的是以下幾類防護(hù)技術(shù)： (1)合理選材：合理選材是一項(xiàng)細(xì)化，又要考慮到材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其使用中可能發(fā)生的變化。根據(jù)不同介質(zhì)和使用條件，選用合適的金屬材料和非金屬材料；在選材時首先考慮介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力。選材時要考慮設(shè)備的用途、工藝過程

2、及其結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)。在選材時還應(yīng)考慮環(huán)境對材料的腐蝕以及產(chǎn)品的特殊要求。除了上述首先應(yīng)考慮到的因素外，其次還應(yīng)考慮材料的性能。作為結(jié)構(gòu)材料一般要求具有一定的強(qiáng)度和塑性。此外，在選材時還要考慮材料的價格和來源，要有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。(2)介質(zhì)處理：包括除去介質(zhì)中促進(jìn)腐蝕的有害部分(例如鍋爐給水的除氧)、調(diào)節(jié)介質(zhì)的ph值及改變介質(zhì)的濕度等。11.3.1熱力法除氧根據(jù)氣體的溶解定律(亨利定律)可知，氣體在水中的溶解度與該氣體在液面上的分壓成正比，在敞口容器中將水溫升高時，各種氣體在該水中的溶解度下降，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，氣水界面上的水蒸氣分壓增大，其它氣體的分壓降低的緣故。當(dāng)水溫達(dá)到沸點(diǎn)時，氣水界面上的水

3、蒸氣壓力和外界壓力相等，其它氣體分任都為零，故這時的水不再具有溶解氣體的能力，也就是說此時各種氣體均不能溶于水中。所以，將水加熱至沸點(diǎn)可以使水中的各種溶解氣體解吸出來，這是熱力法除氧的基本原理。熱力法不僅能除去水中的溶解氧，而且可以除去水中的其它各種溶解氣體。此時，熱力法除氧過程中，還會使水中的重碳酸根發(fā)生分解，因?yàn)槌チ怂械挠坞xco2，下式平衡向右移動：2hco3-co2+co32-+h2o溫度越高，加熱時間越長，加熱蒸氣中游離的co2濃度越低，則重碳酸根的分解率越高，其出水的ph值也就越高。熱力法除氧是在除氧器內(nèi)用蒸氣使水加熱，除氧器的結(jié)構(gòu)主要應(yīng)能使水和汽在除氧器內(nèi)分布均勻、流動暢通以及

4、水、汽之間有足夠的接觸時間。在除氧過程中，水應(yīng)加熱至沸點(diǎn)，否則水中的殘留氧量會增大。此外，熱力學(xué)除氧對解吸出來的氣體應(yīng)能暢通地排走，否則氣相中殘留的氧量較多，會影響水中氧的擴(kuò)散速度，從而使水中的殘留含氧量增大。11.3.2化學(xué)除氧化學(xué)除氧是往水中加人化學(xué)藥品以除去水中的氧。用來進(jìn)行給水化學(xué)除氧的藥品，必須具備能迅速地和氧完全反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物和藥品本身對鍋爐的運(yùn)行無害等條件。常用化學(xué)除氧藥品有聯(lián)胺、亞硫酸鈉等。聯(lián)胺是一種還原劑，它可將水中的溶解氧還原：2n2h2+o22n2+2h2o反應(yīng)產(chǎn)物n2和h2o對熱力學(xué)系統(tǒng)沒有任何害處。在高溫水中n2h2可將fe2o3還原成fe3o4、feo和fe，還能將

5、氧化銅還原成氧化亞銅或銅。聯(lián)胺的這些性質(zhì)可以用來防止鍋爐內(nèi)鐵垢和銅垢的生成。亞硫酸鈉也是一種還原劑，能和水中的溶解氧作用生成硫酸鈉，此法會增加水中的含鹽量。亞硫酸鈉在高溫時可分解產(chǎn)生有害物質(zhì)na2s、h2s、so2等，會腐蝕設(shè)備，因此亞硫酸鈉法只能用于中壓或低壓的鍋爐給水。11.3.3化學(xué)除硫化氫化學(xué)氧化劑和醛類能除去水中的硫化氫。油田水系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的氧化劑有氧、二氧化氯和過氧化氫，使用的醛類是丙烯醛和甲醛。這些藥劑也可用作為殺菌劑。雖然上述各種藥劑在酸性或中型水中都是良好的出去硫化氫的藥劑，但是化學(xué)氧化劑在用量很大時能嚴(yán)重地腐蝕鋼。硫化氫和氧化劑反應(yīng)的最終生成物常常是膠體硫，它本身就有很

6、強(qiáng)的腐蝕性。除此之外，大多數(shù)水中也存在很多能與氧化劑反應(yīng)的物質(zhì)，從而使得實(shí)際投加量要高出理論投加量。(1)氯氯氣能用來和少量的硫化氫反應(yīng)。(2)二氧化氯二氧化氯在工業(yè)水中作為殺菌劑使用，它也能用來除去水中少量的硫化氫。(3)過氧化氫硫化氫也可以用于過氧化氫反應(yīng)的方法除去。在酸性或中性ph值條件下，如有催化劑存在時，能急劇反應(yīng)，生成游離的硫。(4)丙烯醛丙烯醛既是一種硫化氫除去劑，又是一種強(qiáng)殺菌劑。(5)甲醛甲醛也能和硫化氫反應(yīng)除去硫化氫，但除去的效果明顯地低于丙烯醛。11.3.4隔氧技術(shù)在油田水處理系統(tǒng)中采用隔氧措施，經(jīng)濟(jì)上是合理的，但技術(shù)上卻常常碰到困難。因?yàn)槿芙庋鹾吭?0-3mg/l的范

7、圍內(nèi)，就已經(jīng)說明有害的了。11.3.4.1儲水罐的氣封處理不含氧的水的全部水罐應(yīng)該用一種不含氧的氣體來密封，如天然氣或氮?dú)?。普遍采?.51.0pa正壓，調(diào)節(jié)器必須足夠大，以保證在容器內(nèi)液面最大下降速度時的氣體供給，必須裝配壓力/真空安全閥。不應(yīng)該是用油封，氧在油中的溶解度比在水中大得多，并且能以驚人的速度擴(kuò)散通過油層，最好的情況下，油層僅僅能減緩氧的進(jìn)入速度，而不能杜絕氧的進(jìn)入。另一方面，細(xì)菌也能常在油水界面上繁殖。11.3.4.2井的氣封供水井和生產(chǎn)井都可能需要?dú)夥鈦矸乐寡醯倪M(jìn)入。最容易進(jìn)氧的部位之一是通向井底的電泵電纜。在供水井和生產(chǎn)井中，關(guān)井后重新啟動時最易進(jìn)氧。關(guān)井時液位一般升至環(huán)形

8、空間，開井時液位降低，這時就會吸入氧。11.3.4.3注入泵氧經(jīng)常通過泵的吸頭，尤其是從不能保持正吸入壓頭的地方進(jìn)到注入系統(tǒng)。另一個進(jìn)氧的渠道是離心泵的損壞密封，如果密封墊出現(xiàn)泄漏，空氣就被吸進(jìn)泵內(nèi)。因此應(yīng)將全部處理不含氧水的離心泵都裝上加壓吸入口密封。11.3.4.4閥桿及連接處由于氧的擴(kuò)散作用，氧能穿過水層遷移到上游和從低壓區(qū)擴(kuò)散到高壓區(qū)域，這是氧難以處理的原因之一。閥桿和連接處，如法蘭等都是氧容易滲入之處，必須保持密封。11.3.5陰極保護(hù)利用電化學(xué)原理，將被保護(hù)的金屬設(shè)備進(jìn)行外加陰極極化降低或防止腐蝕；將被保護(hù)金屬進(jìn)行外加陰極極化以減少或防止金屬腐蝕的方法叫做陰極保護(hù)法。外加的陰極極化

9、可采用兩種方法來實(shí)現(xiàn)。陰極保護(hù)法有兩種：一種是犧牲陽極保護(hù)法，一種是外加電流法。犧牲陽極保護(hù)法是將活潑金屬或其合金連在被保護(hù)的金屬上，形成一個原電池，這時活潑金屬作為電池的陽極而被腐蝕，基體金屬作為電池的陰極而受到保護(hù)。一般常用的犧牲陽極材料有鋁、鋅及它們的合金。犧牲陽極和被保護(hù)金屬的表面積應(yīng)有一定的比值，通常是被保護(hù)金屬表面積的1%5%左右。犧牲陽極保護(hù)法具有設(shè)備簡單，投資少等突出優(yōu)點(diǎn)，所以，近年來犧牲陽極保護(hù)法應(yīng)用逐漸廣泛，尤其是與涂料或襯里相配合時比較適宜。因此，油田污水處理站的容器大部分采用襯里與犧牲陽極法配套使用。外加電流法是將被保護(hù)的金屬與另一附加電極作為電解池的兩極，被保護(hù)金屬為

10、陰極，這樣就使被保護(hù)金屬免受腐蝕。一般地，埋入地下的管道采用這種方法防腐。在進(jìn)行陰極保護(hù)時，陰極上要發(fā)生陽極反應(yīng)，并放出氫，鋼鐵上過量出氫將會引起“氫脆”。因此，陰極保護(hù)要與涂漆等方法結(jié)合使用，即先用涂層進(jìn)行大面積覆蓋，其不完密的地方再使用陰極保護(hù)，這樣即可以防止“氫脆”，在經(jīng)濟(jì)上也非常合理，鋼鐵的腐蝕問題也得到了解決。(1)將被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，這種方法稱為外加電流陰極保護(hù)法。(2)在被保護(hù)設(shè)備上連接一個電位更負(fù)的金屬作為陽極(例如鋼設(shè)備上連接鋅)，它與被保護(hù)金屬在電解質(zhì)溶液中形成大電池，而使設(shè)備進(jìn)行陰極極化，這種方法稱為犧牲陽極保護(hù)法。11.3.6

11、陽極保護(hù)將被保護(hù)設(shè)備與外加直流電源的正極相連，在一定的電解質(zhì)溶液中將金屬進(jìn)行陽極極化至一定電位，如果在此電位下金屬能建立起鈍態(tài)并維持鈍態(tài)則陽極過程受到抑制，而是金屬的腐蝕速度顯著降低，這時設(shè)備得到了保護(hù)，這種方法稱為陽極保護(hù)法。對于鈍化溶液和易鈍化的金屬組成的腐蝕體系，可采用外加陽極電流的方法，使被保護(hù)金屬設(shè)備進(jìn)行陽極鈍化以降低金屬的腐蝕；11.3.7添加緩蝕劑向介質(zhì)中添加少量能阻止或減慢金屬腐蝕的物質(zhì)以保護(hù)金屬11.3.8金屬表面覆蓋層在金屬表面噴、襯、鍍、涂上一層耐蝕性較好的金屬或非金屬物質(zhì)以及將金屬進(jìn)行磷化、氧化處理，使被保護(hù)金屬表面與介質(zhì)機(jī)械隔離而降低金屬腐蝕；保護(hù)層法是使金屬表面生成

12、一層致密的不易腐蝕的物質(zhì)，以此將金屬與外部介質(zhì)隔絕開來使金屬免遭腐蝕的一種方法。常用的保護(hù)法有如下四種：11.3.8.1涂層涂層廣泛地用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，因?yàn)樗哂幸欢ǖ姆冷P緩蝕作用，同時又具有施工簡便和價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。近年來，美國每年所用涂料高達(dá)20億美元。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的涂料種類繁多，已達(dá)200多種。各種涂料都有其自己的特性和應(yīng)用范圍，沒有一種涂料是萬能的。在選擇涂料防腐時，必須要了解涂料的性能及所用的環(huán)境和介質(zhì)，油田容器外壁涂層要充分考慮高溫、大氣特點(diǎn)以及太陽紫外等因素。內(nèi)壁則要充分考慮耐高溫、高含鹽水等因素。為了更好地選擇涂料，有時要針對環(huán)境與周圍介質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行一系列試驗(yàn)，在試驗(yàn)的

13、基礎(chǔ)上確定涂料的品種。涂層包括底層漆和面漆兩個組成部分。在選擇涂料時，除應(yīng)考慮上述因素外，還要考慮底漆和面漆的搭配，搭配不合理也將出現(xiàn)問題。另外，涂層中包括主要成膜材料是油料或樹脂，次要成分是顏料、稀釋劑和輔助劑材料，在選擇涂料時，這幾個部分都要根據(jù)各自的特點(diǎn)選擇搭配，如果選擇不當(dāng)，保證不了涂層質(zhì)量。油田常用的涂料有環(huán)氧樹脂、聚氨脂涂料、乙烯基涂料等。幾種有特殊性能的防腐蝕涂料(1)富鋅涂料富鋅涂料是一種含有大量活性顏料鋅粉的涂料，其干膜鋅粉含量85%95%。富鋅涂料一般做底漆使用，對潮濕大氣有極高的抗蝕效果。在富鋅涂料中，一方面由于鋅的陰極保護(hù)作用，另一方面由于在大氣腐蝕下，鋅粉的腐蝕產(chǎn)物比

14、較穩(wěn)定且起到封閉、堵塞漆膜孔隙的作用，所以涂層有良好的屏蔽作用。盡管富鋅涂層比較薄，但仍有較好的保護(hù)效果，使用壽命也較長。在大氣腐蝕情況下，即使漆膜被碰損，露出的金屬鋅又會產(chǎn)生腐蝕而把損壞處重新封閉，鋅腐蝕產(chǎn)物的保護(hù)能力是很高的，有人曾在城市大氣的環(huán)境下試驗(yàn)，經(jīng)過110天大氣腐蝕的富鋅漆其腐蝕產(chǎn)物厚度很薄，而腐蝕產(chǎn)物像保護(hù)層一樣，保護(hù)著內(nèi)部的鋅粒都未受到腐蝕，經(jīng)電子衍射分析，這種腐蝕產(chǎn)物是堿式碳酸鋅。另外，在液膜下，漆膜表面的鋅腐蝕產(chǎn)物全部遮蓋了活化鋅表面，會阻止電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。但當(dāng)漆膜一旦損傷，露出的金屬鋅就會起到陰極保護(hù)作用，所以富鋅漆的陰極保護(hù)效應(yīng)是潛在性的，隨漆膜損壞時出現(xiàn)的。(2)

15、防銹底漆和帶銹底漆鋼鐵經(jīng)表面處理后很容易反銹，另外對于大型設(shè)備的表面除銹一般很難保證做得徹底，再加上涂料覆蓋一般都比較薄，容易有針孔或損傷。即使致密完好的涂層在一般環(huán)境中，水和氧分子以及一些介質(zhì)離子仍可以慢慢滲透到金屬表面。針對以上問題，一般僅靠涂層對金屬的屏蔽作用是不夠的，因此，需要采取一些辦法以提高涂層的防銹能力，使用防銹底漆或帶銹底漆可以有效地解決上面提出的問題，保證涂層與金屬基體有良好的粘附性能。11.3.8.2防銹底漆這是一種能阻止銹蝕過程發(fā)生和發(fā)展的底漆，其防銹能力一般是通過下述三條途徑來達(dá)到目的。(1)犧牲陽極作用：通過涂料中的顏料對鋼鐵表面起犧牲陽極作用起保護(hù)，如上述的富鋅漆就

16、是一種最典型的犧牲陽極防銹底漆。(2)起鈍化或緩蝕作用：涂料中含有強(qiáng)氧化性的顏料如鉻酸鹽等可以使金屬表面獲得鈍化，一些顏料如紅丹等可與漆基生成金屬皂，并與鐵離子生成難溶鹽而抑制了腐蝕作用。(3)惰性覆蓋作用：涂料中含有一些化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對酸、堿、日光、空氣、水分都不會發(fā)生作用的顏料。這些顏料還往往具有較強(qiáng)的遮蓋力。如鐵紅、云母氧化鐵防銹漆屬這種類型。11.3.8.3帶銹底漆這是一種可直接涂覆在帶銹鋼鐵表面的底漆，按其作用機(jī)理一般可分為三種類型。(1)轉(zhuǎn)化型帶銹底漆亦稱為反應(yīng)性帶銹涂料，涂料中含有能與鐵銹起反應(yīng)的物質(zhì)，把鐵銹轉(zhuǎn)化為無害的、難溶的或具有一定保護(hù)作用的絡(luò)合物與螫合物，生成的絡(luò)合物與螫

17、合物通過成膜物質(zhì)的粘附作用固定在鋼鐵基體表面上。轉(zhuǎn)化型底漆可用的轉(zhuǎn)化劑很多，如磷酸、亞鐵氰化鉀、單寧酸、草酸、鉻酸等。這些轉(zhuǎn)化劑與鐵表面的氧化物都可生成各種難溶、穩(wěn)定、無害的鐵化合物。轉(zhuǎn)化型帶銹底漆適用于銹蝕比較均勻并且不殘留軋制氧化皮和片狀厚銹的鋼鐵表面，其特點(diǎn)是作用快，需及時地涂上防銹底漆和面漆方能起到良好的保護(hù)作用。問題是對銹層厚薄不均勻的鋼鐵表面轉(zhuǎn)化液用量難以掌握，用量少時轉(zhuǎn)化不完全；用量多時過量的磷酸會腐蝕金屬本身并放出氫氣，影響涂層對金屬的粘附力。(2)穩(wěn)定型帶銹底漆穩(wěn)定型帶銹底漆主要依靠活性顏料，使鐵銹形成難溶的絡(luò)合物和使金屬鈍化而達(dá)到穩(wěn)定銹蝕的目的。 穩(wěn)定型帶銹底漆對施工表面的

18、要求沒有像轉(zhuǎn)化型帶銹底漆那么高，對于銹蝕不均勻的鋼鐵表面也可使用。穩(wěn)定型帶銹底漆的漆基以醇酸為基礎(chǔ)的多，常配以少量的表面活性劑以增強(qiáng)其滲透能力一般還加人一些其它顏料、填料以增強(qiáng)漆膜的防銹性及耐久性。(3)滲透型帶銹底漆滲透型帶銹底漆是利用液體成膜物質(zhì)對疏松鐵銹的浸潤和滲透作用，把鐵銹緊密地包封起來，使其失去活性，從而阻止銹蝕的發(fā)展，同時底漆中還有防銹顏料起防銹作用。適用的成膜物質(zhì)很多，如熟油、油基漆、醇酸樹脂等。但滲透能力最好的是魚油和魚油醇酸，防銹顏料可用紅丹。為了增強(qiáng)滲透能力，一般加人表面活性劑，以降低液體表面張力。滲透型帶銹底漆由于具有良好的滲透力，因而比較適用于陳舊和化學(xué)污染較小的鋼鐵

19、表面，對于鋼結(jié)構(gòu)的一些鉚接和螺栓連接部位特別適用，能起到一般防銹漆難以達(dá)到的保護(hù)作用，在新發(fā)展的品種方面，有采用堿金屬或堿土金屬的鐵酸鹽代替紅丹作顏料。鐵酸鹽具有強(qiáng)還原性，可將活潑的鐵銹還原成穩(wěn)定的磁鐵結(jié)構(gòu)。顯然，若所用的液體成膜物質(zhì)既具有良好的滲透性，又能和鐵銹生成穩(wěn)定絡(luò)合物或螫合物，即同時起到滲透和穩(wěn)定作用的話，則能得到更好的效果。11.3.8.4塑料防腐蝕涂料粉末涂料塑料和合成樹脂沒有嚴(yán)格區(qū)別，它們都是有機(jī)高聚物。合成樹脂給人的印象是可以是液體或固體的高聚物，而塑料則往往被認(rèn)為是已經(jīng)聚合成固態(tài)的高聚物。按照這樣的概念，當(dāng)以合成樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料固化后，固化膜也可以稱為塑料。這里所要

20、介紹的塑料防腐涂料是指那些穩(wěn)定性特別高的，但結(jié)晶度、臨界表面張力和溶解度參數(shù)都很低的熱塑性塑料，如各種氛塑料、聚烯烴塑料、氯化聚醚和聚苯硫醚等，這些塑料在常溫下很難找到合適的溶劑，粘附性能較低，但絕大多數(shù)對酸堿，甚至溶劑都有較高的穩(wěn)定性，若能作為涂層涂覆在金屬表面，將是一層很好的防腐涂層。塑料涂料的涂覆辦法可分干法和濕法兩種。干法就是不用液體為媒介，直接把塑料粉末涂覆在金展表面并加熱塑化；濕法則是先把塑料粉末與水或有機(jī)溶劑等液體介質(zhì)配成分散液或乳狀液，均勻涂覆于金屬表面，待液體揮發(fā)后再加熱塑化。為了提高塑料涂層的綜合物理機(jī)械性能和粘結(jié)性能，熱塑化后多數(shù)涂層還進(jìn)行淬火處理。11.3.8.5涂料的

21、合理選用：合理選用涂料是保證涂料能較長期使用的重要方面，其基本原則是：(1)根據(jù)環(huán)境介質(zhì)正確選用涂料。在生產(chǎn)過程中，腐蝕介質(zhì)種類繁多，不同場合引起腐蝕的原因各不一樣。選用涂料，必須考慮被保護(hù)物面的使用條件、涂料的使用條件與涂料的適用范圍的一致性。如介質(zhì)的酸堿性、氧化性、腐蝕性、環(huán)境溫度和光照條件等，并應(yīng)在涂料合用的前提下，盡量選用價廉的涂料。(2)根據(jù)被保護(hù)表面的性質(zhì)選用涂料。不同材質(zhì)的被保護(hù)表面，其性質(zhì)是不同的，如金屬與非金屬的表面性質(zhì)就有很大的差異，選用時要考慮涂料對表面是否具有足夠的粘結(jié)能力，會不會發(fā)生不利于粘合的化學(xué)反應(yīng)。例如酸固化的涂料就不能涂覆在易被酸腐蝕的鋼鐵表面；紅丹不能涂覆在

22、鋁、鋅的表面。當(dāng)鋼鐵表面難于進(jìn)行噴沙或酸洗表面處理時，一般所選用的涂料就應(yīng)用防銹底漆或帶銹底漆。(3)根據(jù)涂料的性能合理地配套選用涂料。涂料種類繁多，性能各異，若配套或改性得好，可以得到一個性能良好、優(yōu)于單一涂料的混合涂料(或涂層)。例如，乙烯類涂料的粘合力較差，可采用磷化底漆或鐵紅醇酸底漆做過鍍層與乙烯類涂料配套使用；冷固化酚醛涂料固化劑對鋼鐵表面有腐蝕作用，可采用環(huán)氧涂料做底漆，凡此種種，都可以收到良好的效果。總之，正確、合理地選用涂料，需要涉及到許多基本知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在使用時征求涂料廠的意見往往是非常需要的，切莫一知半解亂用，結(jié)果往往是適得其反。11.3.9襯里襯里在儲罐及各種容器中應(yīng)

23、用比較廣泛。玻璃鋼是用玻璃纖維或玻璃布增強(qiáng)的塑料，將樹脂涂在玻璃纖維或玻璃布上，爾后再固化成形。有些玻璃鋼耐水、耐化學(xué)藥品，用作防腐蝕襯里。用玻璃鋼作襯里，在石油、化工企業(yè)中大量被采用，大小容器均可進(jìn)行襯里。襯橡膠工藝一般用在較小容器上，近年來在大型儲罐方面也取得了較好的效果。橡膠襯里適應(yīng)范圍廣，可以耐各種介質(zhì)腐蝕。襯里橡膠主要采用天然橡膠，也可根據(jù)不同條件選用耐油等特殊橡膠。橡膠襯里的溫度一般不超過60。硬聚氯乙烯襯里應(yīng)用較廣，這種材料價格便宜耐腐蝕性能好，但耐溫性能差，一般適用溫度為1050，特殊配方可耐90，但造價高。水泥砂漿村里近幾年來在油田應(yīng)用也較廣，這是由于它價格便宜、施工簡單。水

24、泥砂漿村里可耐一般水、鹽水等的腐蝕，但由于施工質(zhì)量很難保證，尤其在溫度差較大的條件下易出問題。11.3.10金屬保護(hù)層金屬保護(hù)層法是在金屬表面上加上一層致密的金屬或合金，從而使被保護(hù)金屬免遭腐蝕的一種方法。一般采用電鍍，也有用熔融金屬浸鍍或噴鍍，或者直接從溶液中置換金屬進(jìn)行化學(xué)鍍等。金屬噴鍍是將金屬在高溫火焰中熔化，同時用壓縮空氣將熔融的金屬吹成霧狀微粒，并以較高的速度噴射到預(yù)先經(jīng)過處理的的基體表面上，從而形成一層金屬鍍層，在鍍層溫度沒有完全冷卻時，應(yīng)再涂刷環(huán)氧樹脂面漆。用噴鍍得到的噴涂層與基體結(jié)合牢固，大大提高了防腐效果。采用金屬保護(hù)層來防腐，一定要考慮金屬平衡電勢的差異，如果鍍層金屬的平衡

25、電勢比基體金屬高，如鐵鍍錫等，一旦鍍層上有缺陷，則金屬的腐蝕將更加嚴(yán)重。如果鍍層金屬的平衡電勢比基體金屬低。如鐵鍍鋅，當(dāng)鍍層出現(xiàn)缺陷時，由于鍍層金屬起“犧牲陽極”的作用，就能繼續(xù)保護(hù)基體金屬免受腐蝕。11.3.11鈍化膜鈍化膜是金屬表面上生成的一種致密薄膜，最常見的鈍化膜有氧化膜和磷化膜兩種。氧化膜的形成，是把鋼鐵工件放在很濃的堿和氧化劑溶液中加熱氧化，使金屬表面上生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，能牢固地與金屬表面結(jié)合。磷化膜的形成，是把鋼鐵工件放入磷酸鹽溶液中進(jìn)行浸泡，使鋼鐵表面獲得一層不溶于水的磷酸鹽保護(hù)薄膜，從而起到防腐作用。鈍化膜的形成，能使金屬和周圍介質(zhì)隔開，從而降低了金屬的腐蝕速度。

26、但是，如果在水中存在氯離子，它會阻止鈍化膜的形成；對已存在的鈍化膜，氯離子也容易穿透鈍化膜而吸附在金屬表面上，氯離子到達(dá)金屬表面后，會與金屬形成可溶性鹽，促使金屬離子水合進(jìn)入溶液，金屬的腐蝕被加速。由于氯離子與金屬保護(hù)膜有一種膠凝作用，在兩個氯離子集團(tuán)間保護(hù)膜被拉開，這樣就使金屬局部區(qū)域的鈍化膜被破壞，在這個小區(qū)域會產(chǎn)生很高的腐蝕電流密度，引起穿透速度很快的點(diǎn)腐蝕。因此，實(shí)施鈍化膜保護(hù)時，應(yīng)限制氯離子的濃度。此外，在實(shí)際運(yùn)用中，可添加硝酸鈉等藥劑有助于防止氯離子對鈍化膜的影響。11.3.12合理的防腐設(shè)計及改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程，以減輕或防止金屬腐蝕。每種防腐蝕措施，都具有應(yīng)用范圍和條件，使用時要注

27、意。對某一種金屬有效的措施，在另一種情況下就可能無效，甚至是有害的。例如陽極保護(hù)只適用于金屬在介質(zhì)中易于陽極鈍化的體系。如果不造成鈍化，則陽極極化不僅不能減緩腐蝕，反而會加速金屬的陽極溶解。因此，對于一個具體的腐蝕體系，究竟采用那種防腐蝕措施，應(yīng)根據(jù)腐蝕原因、環(huán)境條件、各種措施的防腐效果、施工難易以及經(jīng)濟(jì)效益綜合考慮，不能一概而論。11.4緩蝕劑防腐在腐蝕環(huán)境中，通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)以保護(hù)金屬的方法，稱為緩蝕劑防腐。采用緩蝕劑防止腐蝕，由于設(shè)備簡單、使用方便、投資少、收效快，因而廣泛用于石油、化工、鋼鐵、機(jī)械、動力和運(yùn)輸?shù)炔块T，并已成為十分重要的防腐蝕方法之一。緩蝕劑的保護(hù)效

28、果與腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、流動狀態(tài)、被保護(hù)材料的種類和性質(zhì)，以及緩蝕劑本身的種類和劑量等有密切的關(guān)系，也就是說，緩蝕劑保護(hù)是有嚴(yán)格的選擇性的。對某些介質(zhì)和金屬具有良好保護(hù)作用的緩蝕劑，對另一種介質(zhì)或另一種金屬就不一定有同樣的效果；在某些條件下保護(hù)效果很好，而在另一種條件下可能保護(hù)效果很差，甚至還會加速腐蝕。一般來說，緩蝕劑應(yīng)該用于循環(huán)系統(tǒng)，以減少緩蝕劑的流失。同時，在應(yīng)用中緩蝕劑對產(chǎn)品質(zhì)量有無影響、對生產(chǎn)過程有無堵塞或起泡等副作用，以及成本的高低等，都應(yīng)全面考慮。11.4.1緩蝕作用下面通過幾個例子來說明緩蝕作用：(1)在稀鹽酸中浸入鐵片，可以觀察到鐵片表面會有大量氫氣泡析出，同時鐵片會被慢慢

29、溶解。如果在此體系中加人少量苯氨，則氫氣析出量大大減少，而鐵片的腐蝕也受到強(qiáng)烈的抑制。因而苯氨就是抑止鹽酸對鐵腐蝕的緩蝕劑。(2)在碳鋼制的水貯槽中，在水氣接觸界面上，常因水線腐蝕而產(chǎn)生紅銹。如果事先在水中加人少量的聚磷酸鈉，則紅銹的生成可以大大減弱，此時聚磷酸鈉是抑止碳鋼水線腐蝕的緩蝕劑。(3)鋼材在軋制過程中需采用酸浸法除去表面的“氧化鐵鱗”，這時酸中必須添加相應(yīng)的緩蝕劑以抑止酸液對鋼材的腐蝕，否則會給生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量帶來很大的危害。11.4.2協(xié)同效應(yīng)與拮抗效應(yīng)有時采用一種緩蝕劑其緩蝕效果并不好，而采用不同類型的緩蝕劑配合使用，則可增加其緩蝕效果，此時在較低劑量下即可獲得較好的緩蝕效果，

30、這種作用稱為協(xié)同效應(yīng)。相反，如果不同類型緩蝕劑共同使用時反而降低各自的緩蝕效率，則稱這種作用為拮抗效應(yīng)。11.4.3緩蝕劑分類緩蝕劑種類很多，可將緩蝕劑按它對腐蝕過程的阻滯作用分類，也可按腐蝕性介質(zhì)的狀態(tài)、性質(zhì)分類。(1)按介質(zhì)的狀態(tài)、性質(zhì)可分為液相緩蝕劑和氣相緩蝕劑。(2)按緩蝕劑的化學(xué)成分可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑。(3)按阻滯作用原理可分陽極性受阻滯的緩蝕劑、陰極性受阻滯的緩蝕劑和混合型的緩蝕劑。表11-2緩蝕劑分類緩蝕劑分類緩蝕劑舉例保護(hù)膜特征氧化膜性絡(luò)酸鹽亞硝酸鹽鉬酸鹽鎢酸鹽等致密膜較薄與金屬結(jié)合緊密沉淀膜性水中離子型聚磷酸鹽硅酸鹽鋅鹽等多孔膜厚與金屬結(jié)合不太緊密金屬離子型疏基苯并

31、噻唑苯并三氮唑等較致密膜較薄吸附膜性有機(jī)胺硫醇類其他表面活性劑木質(zhì)素類葡萄糖酸鹽類等在非清潔表面吸附性差以上是對活性金屬腐蝕而言。對于活性一一鈍性金屬，有促進(jìn)鈍化的緩蝕劑，也有促進(jìn)陰極反應(yīng)的緩蝕劑。腐蝕的二次產(chǎn)物所形成的沉淀膜，有時對陽極和陰極過程都有抑止作用，被稱為混合型緩蝕劑。凡添加到腐蝕介質(zhì)中能有效地阻止或降低金屬腐蝕速度的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱為緩蝕劑或稱為腐蝕抑制劑。當(dāng)腐蝕介質(zhì)為水時，所添加的緩蝕劑又稱為水系統(tǒng)緩蝕劑，它們和酸洗緩蝕劑、油氣井緩蝕劑等有所區(qū)別，當(dāng)然有些緩蝕劑既可用在水系統(tǒng)又可用在其它系統(tǒng)，因此并沒有絕對的界限。用于水系統(tǒng)的緩蝕劑品種繁多，來源復(fù)雜，效果也有較大的差異。它們的種

32、類按其成分，可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類；按其緩蝕機(jī)理，可分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑；若按其來源，則可分為天然產(chǎn)物和人工合成產(chǎn)物兩類；但目前應(yīng)用得比較多的分類方法是按緩蝕劑的作用機(jī)理來分類。11.4.4緩蝕劑制備舉例溴化十二烷基吡啶緩蝕劑制備(1)吡啶分子量m=79；性狀：無色液體，有惡臭，辛辣味，易燃，具吸潮性。吡啶能與3分子水形成共沸混合物，其沸點(diǎn)為9293；能隨水蒸氣揮發(fā)；能與水、醇、醚、石油醚、油類及多數(shù)有機(jī)溶劑混和，具弱堿性；能與強(qiáng)酸形成鹽類；0.2m濃度水溶液ph值為8.5，密度為0.9780g/cm3，凝固點(diǎn)為-42，沸點(diǎn)為115116，折光率為1.509

33、2(20)；其分析純99%，化學(xué)液98.5%。(2)1-溴代二烷ch3(ch2)11br分子量m=249.24；性狀：無色到淡黃色液體，有椰子樣氣味，能溶于醇及乙醚，不溶于水。比重為1.0382(20)，熔點(diǎn)為-9.6，沸點(diǎn)為200201(100mm)，折光率為1.4581(20)。分子量m=328.34結(jié)構(gòu)式合成反應(yīng)式合成配方吡啶0.33摩爾(26.1g,26.7ml)1-溴化十二烷0.3摩爾(74.8g，72.0ml)異丙醇20.18g合成步驟在三頸燒瓶中放入74.8g1-溴化十二烷在20.18g異丙醇中，在攪拌下于30min加入26.1g吡啶，升溫回流六小時，得到溴化十二烷基吡啶粗產(chǎn)物。

34、由于該緩蝕劑是依靠靜電吸附在鋼片表面上，這種吸附并不很牢固，故吡啶鹽對溫度的變化較敏感。溴化十二烷基吡啶緩蝕劑在5070溫度范圍內(nèi)可獲得最佳效果。但在高溫或低溫之下，緩蝕效果下降。11.4.5緩蝕劑作用機(jī)理目前對緩蝕作用機(jī)理尚無統(tǒng)一的認(rèn)識，下面介紹幾種主要理論。(1)吸附理論認(rèn)為緩蝕劑吸附在金屬表面形成連續(xù)的吸附層，將腐蝕介質(zhì)與金屬隔離因而起到保護(hù)作用。目前普遍認(rèn)為，有機(jī)緩蝕劑的緩蝕作用是吸附作用的結(jié)果。這是因?yàn)橛袡C(jī)緩蝕劑的分子是由兩部分組成：一部分是容易被金屬吸附的親水極性基，另一部分是憎水或親油的有機(jī)原子團(tuán)(如烷基)。極性基的一端被金屬表面所吸附，而增水的一端向上形成定向排列，結(jié)果腐蝕介質(zhì)

35、被緩蝕劑分子排列擠出，這樣吸附使得介質(zhì)與金屬表面隔開，起到保護(hù)金屬的作用。(2)成相膜理論成相膜理論認(rèn)為金屬表面生成一層不溶性的絡(luò)合物，這層不溶性絡(luò)合物是金屬緩蝕劑和腐蝕介質(zhì)的離子相互作用的產(chǎn)物，如緩蝕劑氨基酸在鹽酸中與鐵作用生成hornh2fecl4或hornh2fecl2絡(luò)合物，覆蓋在金屬的表面上起保護(hù)作用。喹啉在濃鹽酸中與fe作用，在fe表面上生成一種難溶的fe絡(luò)合物，使金屬與酸不再接觸，減緩了金屬的腐蝕。(3)電化學(xué)理論從電化學(xué)角度出發(fā)，金屬的腐蝕是在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的陽極過程和陰極過程。緩蝕劑的加人可以阻滯任何一過程的進(jìn)行或同時阻滯兩個過程進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)減緩腐蝕速度的作用。這種作用可

36、以用極化圖表示，加大陽極極化或陰極極化，或者兩者同時加大，使腐蝕電流i1減少至i2。當(dāng)然陽極極化的同時也可能導(dǎo)致陰極去極化加強(qiáng)，使腐蝕電流增加到i2，從而加劇腐蝕。按上述電化學(xué)原理，緩蝕劑可分為陽極緩蝕劑、陰極緩蝕劑及混合型緩蝕劑。圖11-1緩蝕劑緩蝕作用的電化學(xué)示意圖氧化膜型緩蝕劑緩蝕劑直接或間接地與金屬生成氧化物或氫氧化物，從而在金屬表面上形成保護(hù)膜，這種保護(hù)膜薄而致密，與基體金屬的粘附性強(qiáng)，結(jié)合緊密，能阻礙溶解氧擴(kuò)散，使金屬的腐蝕反應(yīng)速度降低。這種保護(hù)膜在形成過程中，膜不會一直增厚，當(dāng)這種氧化膜增大到一定厚度時，一部分氧化物會向溶液中擴(kuò)散，當(dāng)氧化物向溶液擴(kuò)散的趨勢成為膜增厚的障礙時，膜厚

37、的增長就幾乎自動停止。因此，氧化膜型緩蝕劑效果良好，而且有過剩的緩蝕劑也不會產(chǎn)生垢。多數(shù)氧化膜型緩蝕劑都是重金屬含氧酸鹽，如鉻酸鹽、鉑酸鹽、鎢酸鹽等。因重金屬緩蝕劑易造成環(huán)境污染，所以一般應(yīng)用較少。亞硝酸鹽借助于水中溶解氧在金屬表面形成氧化膜而成為氧化膜型氧化劑，具有代表性的有亞硝酸鈉和亞硝酸按。值得注意的是，這種緩蝕劑在含有氧化劑的水中使用時，它會被氧化成硝酸鹽，其緩蝕效果就會減弱，因此它不能與氧化型殺菌型(如氯等)同時使用。此外，亞硝酸鹽在長期使用后，系統(tǒng)內(nèi)的硝化細(xì)菌會大量繁殖，能氧化亞硝酸鹽成為硝酸鹽，使得防腐效果降低。因此，亞硝酸鹽的使用也受到一定限制。水中離子沉淀膜型緩蝕劑沉積膜型緩

38、蝕劑能與溶解于水中的離子生成難溶鹽或絡(luò)合物，在金屬表面上析出沉淀，從而形成防腐蝕薄膜，這種薄膜多孔、較厚、比較松散，大多與金屬基體的粘合性差。因此，它防止氧向金屬表面擴(kuò)散不完全，防腐效果不很理想，如果這種緩蝕劑用量過多，所生成的膜厚度會不斷增加，這樣由于垢層加厚而影響傳熱，如果水溫較高，而且水中有碳酸氫鹽，就會生成碳酸鹽垢以及溶解更多二氧化碳，這樣對系統(tǒng)是不利的。沉淀膜型緩蝕劑有聚磷酸鹽、硅酸鹽和鋅鹽等。通常認(rèn)為聚磷酸鹽是陽極型緩蝕劑，因?yàn)樗饕纬梢詅e2o3和fepo4為主的保護(hù)膜，它能抑制陽極反應(yīng)，但油田水中ca2+、mg2+濃度較高，聚磷酸鹽易與它們生成絡(luò)合物而沉積的保護(hù)膜主要是聚磷酸

39、鈣、聚磷酸鎂等，它們沉積在陰極表面上，能抑制陰極反應(yīng)。因此，在采用聚磷酸鹽作為緩蝕劑時，水中應(yīng)該有一定濃度的ca2+、mg2+離子，這樣的緩蝕效果更顯著。如果使用聚磷酸鹽作為緩蝕劑，必須采取措施以控制微生物的生長，因?yàn)榫哿姿猁}是微生物生長的營養(yǎng)成分，它的存在會促進(jìn)微生物的繁殖，造成大量的細(xì)菌結(jié)膜，使水質(zhì)變差，因此采用有效的殺菌措施是必要的。鋅鹽是一種陰極緩蝕劑，其中起作用的是鋅離子，它在陰極部位產(chǎn)生zn(oh)2沉淀，起保護(hù)膜作用。鋅鹽的陰離子一般不影響它的緩蝕能力，氯化鋅、硫酸鋅以及硝酸鋅等都可以選用，但如果用氯化鋅，水中氯離子含量會增加，它能破壞保護(hù)膜，從而產(chǎn)生一些不良后果，這在使用時應(yīng)注

40、意，鋅鹽一般不單獨(dú)使用，如果它和其它緩蝕劑聯(lián)合使用，會有明顯的增效作用。鋅鹽的使用有一定的局限，它對環(huán)境的污染很嚴(yán)重，如果能找到其他無污染的緩蝕劑，那么應(yīng)盡量避免使用重金屬作為緩蝕劑。金屬離子沉淀膜型緩蝕劑這種緩蝕劑是由于使金屬活化溶解，并在含金屬離子的部位與緩蝕劑形成沉淀，產(chǎn)生致密的薄膜，其緩蝕效果良好。在防蝕膜形成之后，即使在緩蝕劑過剩的情況下，薄膜也停止增長，因?yàn)榉牢g膜一經(jīng)形成，它將金屬包裹起來，而不與緩蝕劑繼續(xù)作用，也就停止生成沉淀，防蝕膜也不再增厚。其保護(hù)作用是因?yàn)樗阢~體的表面形成螫合物，從而抑制腐蝕。這類緩蝕劑還有雜環(huán)硫醇等。巰基苯并磷酸與聚磷酸鹽共同使用，對防止金屬的點(diǎn)蝕有良好

41、效果。吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑都是有機(jī)化合物，分子中具有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，其分子的親水基團(tuán)能有效地吸附在潔凈的金屬表面上，而將疏水基因朝向水側(cè)，阻礙溶解氧和水向金屬表面擴(kuò)散，從而抑制腐蝕反應(yīng)。這類緩蝕劑的防蝕效果與金屬表面的潔凈程度有很大關(guān)系，如果金屬表面有很多污垢，所形成的吸附膜就不嚴(yán)密，起不到隔絕腐蝕介質(zhì)的作用，在局部地方腐蝕會很嚴(yán)重。吸附膜型緩蝕劑主要有胺類化合物及其它表面活性劑類有機(jī)化合物。綜上所述，氧化膜型緩蝕劑如鉻酸鹽雖然效果好，而且在經(jīng)濟(jì)上較合理可行，但從環(huán)境保護(hù)考慮，預(yù)計今后不會有很大發(fā)展，金屬離子沉淀膜型緩蝕劑發(fā)展也不大。到目前為止，主要采用的還是水中離子沉淀膜型緩蝕劑

42、，即聚磷酸鹽和鋅鹽。近年來，國外對吸附膜型緩蝕劑作了大量的研究，國內(nèi)也在開展這方面試驗(yàn)，今后可望大量用在生產(chǎn)上。11.4.6緩蝕作用的影響因素11.4.6.1濃度的影響緩蝕劑濃度對金屬腐蝕速度的影響，大致有三種情況：緩蝕效率隨緩蝕劑濃度的增加而增加。實(shí)際上幾乎很多有機(jī)和無機(jī)緩蝕劑，在酸性及濃度不大的中性介質(zhì)中，都屬于這種情況。但在實(shí)際使用中，從節(jié)約原則出發(fā)，應(yīng)以保護(hù)效果及減少緩蝕劑消耗量全面考慮來確定實(shí)際用量緩蝕劑的緩蝕效率與濃度的關(guān)系存在極限，即在某一濃度時緩蝕效果最好，濃度過低或過高都會使緩蝕效率降低。例如硫化二乙二醇在鹽酸中就屬于這種情況。當(dāng)濃度大于150mg/l時，腐蝕比未加緩蝕劑時要

43、快，變成了腐蝕激發(fā)劑。因此對于此問題必須注意，緩蝕劑不宜過量。 當(dāng)緩蝕劑用量不足時，不但起不到緩蝕作用，反而會加速金屬的腐蝕或引起孔蝕。在海水中若加人的亞硝酸鈉劑量不足時，碳鋼腐蝕加快，而且產(chǎn)生孔蝕。故添加量太少是危險的。屬于這類緩蝕劑的還有大部分的氧化劑，如鉻酸鹽、重鉛酸鹽、過氧化氫等。對于長期采用緩蝕劑保護(hù)的設(shè)備，為了形成良好的基礎(chǔ)保護(hù)，首先緩蝕劑用量往往比正常操作時高45倍。對于陳舊設(shè)備采用緩蝕劑保護(hù)時，劑量應(yīng)適當(dāng)增加，此時金屬表面存在的垢層和氧化鐵鱗等常要消耗一定量的緩蝕劑。有時，采用不同類型的緩蝕劑配合使用，?？稍谳^低濃度下獲得較好的緩蝕效果，即產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。11.4.6.2溫度的影

44、響溫度對緩蝕劑緩蝕效果的影響有下列三種情況：在較低溫度范圍內(nèi)緩蝕效果很好，當(dāng)溫度升高時，緩蝕效果便顯著下降。這是由于溫度升高時，緩蝕劑的吸附作用明顯降低，因而使金屬腐蝕加快。大多數(shù)有機(jī)及無機(jī)緩蝕劑都用于這一情況。在一定溫度范圍內(nèi)對緩蝕效果影響不大，但超過某很度時卻使緩蝕效果顯著降低。用于中性水溶液和水中的不少緩蝕劑，其緩蝕效率幾乎是不隨溫度的升高而改變的，對于沉淀膜型緩蝕劑，一般也應(yīng)在介質(zhì)的沸點(diǎn)以下使用才會有較好的效果。隨著溫度的升高，緩蝕效率也增高。這可能是由于溫度升高時，緩蝕劑可依靠化學(xué)吸附與金屬表面結(jié)合，生成一層反應(yīng)產(chǎn)物薄膜，或者是溫度升高時，緩蝕劑易于在金屬表面生成一層類似鈍化膜的膜層，從而降低腐蝕速度。因此，當(dāng)介質(zhì)的溫度較高時，這類緩蝕劑最有實(shí)用價值。此外，溫度對緩蝕劑效率的影響有時是與緩蝕劑的水解因素有關(guān)的，例如，介質(zhì)溫度升高會促進(jìn)各種磷酸鈉的水解，因而它們的緩蝕效率一般隨溫度升高而降低。另外由于介質(zhì)溫度對氧的溶解量明顯減少，因而在一定程