給水排水工程專業(yè)基礎(chǔ)課程(1)ppt課件

1、 給水排水教研室給水排水工程專業(yè)基礎(chǔ)課程給水排水工程專業(yè)基礎(chǔ)課程第2章 材料設(shè)備的腐蝕防護(hù)與保溫主要內(nèi)容：材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)設(shè)備的保溫重點(diǎn)：掌握水工藝設(shè)備及常用材料的腐蝕與防護(hù)的基本原理與方法。難點(diǎn)：設(shè)備、材料的腐蝕原理與方法。材料腐蝕分類金屬材料腐蝕非金屬材料腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕高溫腐蝕常溫腐蝕材料類型腐蝕機(jī)理腐蝕環(huán)境分類依據(jù)金屬材料腐蝕分類大氣腐蝕土壤腐蝕自然環(huán)境依據(jù)腐蝕的環(huán)境狀態(tài)（自然環(huán)境和工業(yè)環(huán)境）淡水腐蝕海水腐蝕微生物腐蝕酸性溶液堿性溶液工業(yè)環(huán)境鹽類溶液工業(yè)水中液態(tài)金屬金屬材料腐蝕分類電偶腐蝕點(diǎn)蝕局部腐蝕依據(jù)腐蝕形態(tài)（全面腐蝕、局部腐蝕、力與環(huán)境因素共同作用下的腐蝕）縫隙腐蝕晶間

2、腐蝕選擇性腐蝕氫致開(kāi)裂應(yīng)力腐蝕共同作用腐蝕疲勞腐蝕磨損均勻的不均勻的全面腐蝕設(shè)備材料腐蝕圖片設(shè)備材料腐蝕圖片2.1 材料設(shè)備的腐蝕與防護(hù)1、腐蝕概念 腐蝕是材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料的變質(zhì)和破壞。材料環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用腐蝕問(wèn)題無(wú)處不在。2.1.1 概述2.1.1 概述2、腐蝕的危害經(jīng)濟(jì)損失巨大 資源和能源浪費(fèi)嚴(yán)重引發(fā)災(zāi)難性事故 造成環(huán)境污染（跑、冒、滴、漏） 阻礙新技術(shù)的發(fā)展2.1.1 概述自來(lái)水管道腐蝕化學(xué)和生物腐蝕(沉積物、銹蝕物、粘垢)；管壁變薄、出現(xiàn)局部的凹坑和麻點(diǎn)(黑水、紅水、綠水)；水質(zhì)變壞、降低管網(wǎng)輸水能力、增加泵站能耗、可能產(chǎn)生爆管。2.1.1 概述鍋爐爐管的腐蝕

3、溶解氧腐蝕（電化學(xué)腐蝕，鐵為陽(yáng)極，氧為陰 極）；給水含鹽量過(guò)高加速了溶解氧腐蝕；保持鍋爐薄垢運(yùn)行，能有效減緩金屬的氧腐蝕；2.1.1 概述熱水鍋爐氧腐蝕管線長(zhǎng)，補(bǔ)水量過(guò)多，使得水中氧氣量增加；水中pH偏低；給水未采取除氧措施；鍋爐水中的氧未析出，附著在鍋爐受熱面上。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理一、金屬腐蝕金屬腐蝕是指金屬與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化作用，由單質(zhì)變成化合物的過(guò)程。金屬腐蝕主要有化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。這個(gè)過(guò)程能否進(jìn)行是熱力學(xué)問(wèn)題，進(jìn)行速度如何是動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理1、金屬的化學(xué)腐蝕純氧化還原過(guò)程，金屬被氧化，腐蝕介質(zhì)被還原；氣體腐蝕、非電解質(zhì)溶液腐蝕；反應(yīng)進(jìn)行中

4、沒(méi)有電流產(chǎn)生。（1）金屬氧化及其氧化膜大多數(shù)金屬氧化在其表面上形成一層氧化物固相膜；氧化膜減慢金屬繼續(xù)氧化的速度。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（2）鋼鐵的氣體腐蝕高溫氧化、脫碳、氫蝕和鑄鐵腫脹。 高溫氧化鐵在鑄造、扎制、熱處理過(guò)程中發(fā)生高溫氧化。570以下，生成的氧化物為Fe3O4和Fe2O3超過(guò)570時(shí)，在氧化膜內(nèi)層生成FeO。高于800，表面上就開(kāi)始形成多孔、疏松的“氧化皮”。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 脫碳脫碳是指在腐蝕過(guò)程中，除了生成氧化皮層外，與氧化皮層相連的內(nèi)層滲碳體Fe3C與介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水等作用，生成的氣

5、體降低了膜的保護(hù)作用。防止：增加氣體介質(zhì)中CO和CH4的含量或在鋼中添加鋁和鎢。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 氫蝕第一階段是可逆氫脆：氫以原子狀態(tài)向鋼的內(nèi)部擴(kuò)散，沒(méi)有起化學(xué)反應(yīng)，也未改變其組織，卻降低了鋼的韌性。在一定條件下韌性又可以部分或全部恢復(fù)。第二階段是氫蝕階段：侵入并擴(kuò)散到鋼中的氫與不穩(wěn)定化合物發(fā)生反應(yīng)。防止：降低含碳量、加合金元素。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 鑄鐵的腫脹是一種晶間氣體腐蝕。腐蝕性氣體沿晶界、石墨夾雜物和細(xì)微裂縫滲入到鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧化作用。由于氧化物的生成，鑄鐵體積變大，產(chǎn)生腫脹，其強(qiáng)度大大降低。 防止：加適量硅（5%10%）。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（3

6、）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法合金化：加入元素Cr、Al、Si，在氧化性介質(zhì)中形成極穩(wěn)定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，形成有效的保護(hù)層。改善介質(zhì)：通過(guò)設(shè)法改善介質(zhì)成分。應(yīng)用保護(hù)性覆蓋層：涂層將金屬和氣體介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)。耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層：采用熱噴涂或等離子噴涂的方法，在金屬表面形成耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理2、金屬的電化學(xué)腐蝕金屬在電解質(zhì)介質(zhì)中由于電化學(xué)作用發(fā)生的腐蝕；是一種最普通的金屬腐蝕現(xiàn)象；發(fā)生原因：金屬和水溶液兩類導(dǎo)體、金屬表面的微觀區(qū)域存在差異腐蝕過(guò)程中有電流流動(dòng)；腐蝕過(guò)程包括：陽(yáng)極過(guò)程、電子轉(zhuǎn)移、陰極過(guò)程。金屬腐蝕原電池分類依據(jù)電極尺寸：宏觀和微觀腐蝕

7、原電池異種金屬侵入不同的電解質(zhì)溶液異種金屬在同一腐蝕介質(zhì)中接觸（電偶電池）宏觀腐蝕電池濃差腐蝕溫差腐蝕腐蝕原電池原理2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（1）微觀腐蝕原電池腐蝕原電池：金屬腐蝕的短路原電池。產(chǎn)生條件： 化學(xué)成分不均一； 組織結(jié)構(gòu)不均一； 物理狀態(tài)不均一； 表面氧化膜不完整。引起金屬表面電極電位的不同。電極電位較低作陽(yáng)極（腐蝕），較高作陰極。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（2）極化極化：電流通過(guò)電極，陰極電位減小，陽(yáng)極電位增大，減小了電池兩極之間的電位差，降低金屬腐蝕速度。陰極極化、陽(yáng)極極化。活化極化：電化學(xué)反應(yīng)遲緩造成；濃差極化：電極反應(yīng)物（或反應(yīng)生成物）輸運(yùn)遲緩造成；電阻極化：在電

8、極表面上生成了具有保護(hù)作用的氧化膜或不溶性的腐蝕產(chǎn)物等引起的。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（3）鈍化鈍化就是金屬與介質(zhì)作用后，失去其化學(xué)活性，變得更為穩(wěn)定的現(xiàn)象。使金屬發(fā)生鈍化的物質(zhì)稱為鈍化劑。成相膜理論：當(dāng)金屬溶解時(shí)，可在金屬表面生成一層致密的、覆蓋性良好的固體產(chǎn)物。吸附理論：引起金屬鈍化并不一定要形成固相膜，而只要在金屬表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附層。使金屬保持鈍化方法：陽(yáng)極保護(hù)、控制氧化劑濃度、加鉻、鋁、硅、鎳等元素。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理陽(yáng)極鈍化或電化學(xué)鈍化金屬除依靠與鈍化劑相互作用鈍化外，還可通過(guò)陽(yáng)極極化發(fā)生鈍化。金屬在一定介質(zhì)中進(jìn)行陽(yáng)極極化時(shí)，當(dāng)外加電流或電位達(dá)

9、到或超過(guò)一定值后，金屬發(fā)生從活化態(tài)到鈍化態(tài)的轉(zhuǎn)變，金屬的溶解速度降低到一個(gè)很低的值，并且在一定的電位范圍內(nèi)基本保持不變。就是金屬與介質(zhì)作用后，失去其化學(xué)活性，變得更為穩(wěn)定的現(xiàn)象。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（4）氫去極化和氧去極化腐蝕 氫去極化腐蝕以氫離子還原反應(yīng)為陰極過(guò)程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱析氫腐蝕。氫去極化過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟： 水化氫離子脫水 HnH2OHnH2O 形成吸附氫原子 HM(e)MH （電化學(xué)步驟） 吸附氫原子脫附 MHMHH22M （脫附步驟） 氫分子形成氣泡，從表面逸出。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理影響氫去極化腐蝕的主要因素：金屬材料的性狀：金屬材料的性質(zhì)、表

10、面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)。氫過(guò)電位。pH值：減小，氫離子濃度增大，氫電極電位變得更正，加速金屬的腐蝕陰極區(qū)的面積：增加，氫過(guò)電位減小，陰極極化率降低，析氫反應(yīng)加快，從而導(dǎo)致腐蝕速度增大。溫度：升高使氫過(guò)電位減小，而且溫度升高，陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)都將加快。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 氧去極化腐蝕 吸氧腐蝕：在中性和堿性溶液中，由于氫離子的濃度較低，析氫反應(yīng)的電位較負(fù)，一般金屬腐蝕過(guò)程的陰極反應(yīng)往往不是析氫反應(yīng)，而是溶液中的氧的還原反應(yīng)，此時(shí)腐蝕去極化劑是氧分子。吸氧腐蝕形成條件：當(dāng)金屬的電極電位較氧電極的平衡電位(0.804V)為負(fù)。 2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理氧去極化過(guò)程有以下幾個(gè)步驟組

11、成： 氧通過(guò)氣/液界面?zhèn)髻|(zhì)，由空氣進(jìn)入溶液； 溶解氧通過(guò)對(duì)流擴(kuò)散均布在溶液中； 氧以擴(kuò)散方式通過(guò)電極表面的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的表面； 氧在金屬表面進(jìn)行還原反應(yīng)。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理影響氧去極化腐蝕的主要因素： 陽(yáng)極材料電極電位：降低，氧去極化腐蝕的速度增大。 溶解氧濃度：增大，氧去極化腐蝕速度隨之增大。 溶液流速：越大，腐蝕速度也就越大。 鹽濃度：增大，溶液的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度將有所提高。 溫度：升高氧的擴(kuò)散和電極反應(yīng)速度加快，因此在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高腐蝕速度加快。析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較去極化劑性質(zhì)：電氫離子、遷移速度和擴(kuò)散能力大； 中性氧分子，靠擴(kuò)散和對(duì)流傳輸去極化劑濃度：

12、濃度大，酸性溶液中氫離子放電，中性或堿性溶液中水分子釋放氫離子；濃度不大，在一定條件下，溶解度受到限制。陰極控制：活化計(jì)劃；濃差極化陰極反應(yīng)產(chǎn)物：以氫氣溢出，電極表面溶液得到附加攪拌；產(chǎn)物只能靠擴(kuò)散或遷移離開(kāi)，無(wú)氣泡溢出。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理3、金屬腐蝕破壞的形態(tài)選擇腐蝕晶間腐蝕縫隙腐蝕小孔腐蝕電偶腐蝕局部腐蝕全面腐蝕按形態(tài)分類2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（1）全面腐蝕特征：腐蝕分布在整個(gè)金屬表面，結(jié)果使金屬構(gòu)件截面尺寸減小，直至完全破壞?？刂疲?合理選材、留有裕量； 施加保護(hù)性覆蓋層； 緩蝕劑； 電化學(xué)保護(hù)。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（2）局部腐蝕腐蝕集中在金屬表面局部地區(qū)，

13、而其它大部分表面幾乎不腐蝕，稱為局部腐蝕。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 電偶腐蝕電偶腐蝕：兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸，腐蝕電位不相等，便有電偶電流流動(dòng)，電位較低金屬局部腐蝕,電位較高的金屬，溶解速度減小。亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。防止： 正確選取材料，選取電偶序中相距較近的合金； 消除面積效應(yīng)，減小陰極面積； 添加緩蝕劑。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 小孔腐蝕小孔腐蝕：金屬表面局部出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不被腐蝕或者只有輕微腐蝕，也稱孔蝕或點(diǎn)蝕?？刂疲?合金的成分和組織：孔蝕的敏感性與合金的成分、組織以及冶金質(zhì)量有密切的關(guān)系。 介質(zhì)的組成和狀況：盡量降低介質(zhì)中鹵素。 緩蝕劑：硝酸鹽

14、、鉻酸鹽、硫酸鹽及堿等。 陰極保護(hù) ：金屬電極電位控制在孔蝕保護(hù)電位以下。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 縫隙腐蝕 縫隙腐蝕：腐蝕發(fā)生在縫隙內(nèi)。發(fā)生和發(fā)展機(jī)理與孔蝕很相似，存在縫隙是表面缺陷，縫隙內(nèi)是缺氧區(qū)，成為陽(yáng)極而迅速被腐蝕。防止：消除縫隙。 盡可能避免形成縫隙和積液的死角。 對(duì)不可避免的縫隙，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施。 盡量控制介質(zhì)中溶解氧的濃度，使溶氧濃度低于5106mol/L，這樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 晶間腐蝕 晶間腐蝕：金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶粒邊界或晶界附近發(fā)生腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部破壞的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕從表面沿著晶界

15、深入內(nèi)部，外表看不出腐蝕跡象，可用晶相顯微鏡看出呈網(wǎng)狀腐蝕，失去強(qiáng)度。貧化理論：晶界與晶內(nèi)的電極電位的形成，形成一晶界區(qū)為陽(yáng)極，晶粒本體為陰極的微觀腐蝕電池。晶間腐蝕的控制：材料本身的成分和組織。奧氏體不銹鋼敏化型晶間腐蝕為例： 降低鋼的含碳量； 穩(wěn)定化處理； 重新固溶處理。晶間腐蝕2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 選擇性腐蝕選擇性腐蝕：多元合金在電解質(zhì)溶液中由于組元之間化學(xué)性質(zhì)的不均勻，構(gòu)成腐蝕電池。含有不同成分的金屬材料，在一定的條件下，其中一部分元素被腐蝕浸出，只剩下其余組分構(gòu)成的海綿狀物質(zhì)，強(qiáng)度和延性喪失，稱為選擇性腐蝕，例如黃銅在腐蝕介質(zhì)中被鋅浸出，灰口鑄鐵脫鐵。2.1.2 腐蝕與防護(hù)

16、基本原理（3）應(yīng)力作用下的腐蝕 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂:腐蝕和拉應(yīng)力同時(shí)作用下使金屬產(chǎn)生破裂，稱為應(yīng)力腐蝕。大致過(guò)程為：金屬表面生成的保護(hù)膜在拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生局部腐蝕，產(chǎn)生孔蝕或縫隙腐蝕，孔蝕或縫隙腐蝕一方面向縱深發(fā)展，一方面由于拉應(yīng)力作用使縫隙兩端的膜反復(fù)破裂，腐蝕沿著與拉應(yīng)力垂直的方向前進(jìn)，造成裂縫，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生斷裂。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的三個(gè)必要條件：敏感的合金、特定的介質(zhì)和一定的靜應(yīng)力。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理應(yīng)力腐蝕的機(jī)理：陽(yáng)極溶解機(jī)理：應(yīng)力腐蝕裂紋的形成與擴(kuò)展是陽(yáng)極通道的形成與其延伸的過(guò)程。氫脆機(jī)理：陰極析氫反應(yīng)在金屬表面形成的吸附氫原子滲入內(nèi)部引起氫脆，是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的主要原因。2.1.2

17、腐蝕與防護(hù)基本原理防止：正確選材: 避免構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系，減輕應(yīng)力腐蝕的敏感性。合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝 ：盡量減小應(yīng)力集中效應(yīng)。改善環(huán)境介質(zhì)：消除或減少介質(zhì)中促進(jìn)應(yīng)力腐蝕的有害物質(zhì)，加入適當(dāng)?shù)木徫g劑。電化學(xué)保護(hù)：外加電流極化，使金屬的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感區(qū)2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 腐蝕疲勞腐蝕疲勞：腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力協(xié)同作用所引起的材料破壞的現(xiàn)象。特點(diǎn)： 沒(méi)有真實(shí)的疲勞極限； 在任何腐蝕介質(zhì)中都可能發(fā)生； 性能與載荷頻率、應(yīng)力以及載荷波形有密切關(guān)系； 裂紋往往是多源的。防止： 正確選材；合理設(shè)計(jì)、改進(jìn)制造工藝 和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免應(yīng)力集中；改善介質(zhì)條件；電化學(xué)保護(hù)。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本

18、原理 磨損腐蝕磨損腐蝕：流體介質(zhì)與金屬之間或金屬零件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起金屬局部區(qū)域加速腐蝕破壞的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱磨蝕。磨蝕又可分為湍流腐蝕、空泡腐蝕和摩振腐蝕。湍流腐蝕空泡腐蝕摩振腐蝕2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理（4）微生物腐蝕 由于介質(zhì)中存在著某些微生物而使金屬的腐蝕過(guò)程加速的現(xiàn)象，稱之為微生物腐蝕，也簡(jiǎn)稱為細(xì)菌腐蝕。并非微生物本身對(duì)金屬的腐蝕，而是它們生命活動(dòng)的結(jié)果直接或間接地對(duì)金屬腐蝕過(guò)程產(chǎn)生影響。 影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用。如硫酸、有機(jī)酸和硫化物。改變環(huán)境介質(zhì)條件。如：pH值、溶解氧等。影響電極極化過(guò)程。破壞非金屬保護(hù)覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基

19、本原理 常見(jiàn)的細(xì)菌腐蝕：厭氧性細(xì)菌腐蝕：硫酸鹽還原菌（SRB），使硫酸鹽還原成硫化物，生成硫化氫，進(jìn)而與鐵反應(yīng)形成硫化鐵，加速了鋼鐵的腐蝕。好氧性細(xì)菌的腐蝕：如硫氧化菌、鐵細(xì)菌、硫代硫酸鹽氧化菌等。以硫氧化菌為例，它將硫和含硫化合物氧化成硫酸，造成腐蝕性極強(qiáng)的環(huán)境，導(dǎo)致材料的快速腐蝕。厭氧與好氧聯(lián)合作用下的腐蝕：兩類細(xì)菌的腐蝕與繁衍相輔相成，更加速了金屬的腐蝕。細(xì)菌聯(lián)合作用腐蝕的情況很普遍。2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理 細(xì)菌腐蝕的控制：使用殺菌劑或抑菌劑：根據(jù)細(xì)菌種類及介質(zhì)選擇高效、低毒和無(wú)腐蝕性的藥劑。改變環(huán)境條件：提高介質(zhì)的pH值及溫度（pH9.0，溫度T50）、排泄積水、改善通氣條件、

20、減少有機(jī)物營(yíng)養(yǎng)源等。覆蓋防護(hù)層：采用涂覆非金屬覆蓋層或金屬鍍層使構(gòu)件表面光滑、在有機(jī)涂層中加入適量殺菌劑等方法。陰極保護(hù)：陰極保護(hù)使構(gòu)件表面附近形成堿性環(huán)境，抑制細(xì)菌活動(dòng)。自然環(huán)境中的腐蝕w大氣腐蝕（空氣中的水和氧）濕度、溫度、大氣成分影響因素w土壤腐蝕（土壤是一種特殊的電解質(zhì)：多相形、多孔性、不均勻性、相對(duì)固定性）、氧去極化，防止措施：覆蓋層保護(hù)、改變土壤環(huán)境、陰極保護(hù)w淡水腐蝕：氧去極化過(guò)程2.1.2 腐蝕與防護(hù)基本原理二、非金屬材料的腐蝕1、非金屬無(wú)機(jī)材料的腐蝕2、有機(jī)非金屬材料（高分子材料）的腐蝕物理腐蝕化學(xué)腐蝕微生物腐蝕應(yīng)力腐蝕2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)一、腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)1、腐蝕防護(hù)

21、設(shè)計(jì)正確選材防蝕方法的選擇（材料選擇、電化學(xué)保護(hù)、涂層保護(hù)、改變環(huán)境）防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足防蝕要求的加工方法2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)（1）防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： 構(gòu)件形狀盡量簡(jiǎn)單、合理 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)件易于采取防腐措施、排除故障，便于維修、保養(yǎng)和檢查。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 避免殘留液和沉積物造成腐蝕 應(yīng)力求將容器、設(shè)備內(nèi)部的液體排凈，避免滯留的液體、沉積物遺留在出口管及底部造成濃差腐蝕或沉積物腐蝕。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 防止電偶腐蝕 材料相同；電偶序相近；大陽(yáng)極小陰極的有利結(jié)合，避免大陰極小陽(yáng)極的危險(xiǎn)連接。由于材料的不同，在介質(zhì)中形成電位差，銅與鋼的電位差在水中可達(dá)300m

22、V，這種電位差將造成強(qiáng)烈的電偶腐蝕。 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)w 縫隙腐蝕縫隙腐蝕初期階段初期階段 后期階段后期階段 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 防止縫隙腐蝕 連接除焊接外還有鉚接、銷釘連接、螺栓連接、法蘭連接等。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)為了防止縫隙腐蝕，可采用如下措施：以焊接代替鉚接。改善鉚接狀況。在鉚縫中可填入一層不吸潮的墊片。容器底部的處置。不要直接與多孔基礎(chǔ)（如土壤）接觸，要用支座等與之隔離開(kāi)。法蘭連接處墊片不宜過(guò)長(zhǎng)，盡量采用不吸濕的材料作墊片。避免加料時(shí)溶液飛濺到器壁，引起沉積物下的縫隙腐蝕。因此加料口應(yīng)盡量接近容器內(nèi)的液面。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 防止液體的湍流腐蝕

23、 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免過(guò)度的湍流、渦流。避免外形和形狀的突變，會(huì)引起超流速與湍流的發(fā)生。管線的彎曲半徑應(yīng)盡可能大，避免直角彎曲。在高流速接頭部位，不要采用T型分叉結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用曲線逐漸過(guò)渡結(jié)構(gòu)。 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 避免應(yīng)力過(guò)分集中尖角以圓角過(guò)渡；施焊時(shí)把焊口加工成相同的厚度。減少聚集的、交叉的和閉合的焊縫；施焊時(shí)保證被焊接金屬結(jié)構(gòu)能自由伸縮。內(nèi)孔焊接法比漲管法好，既減少縫隙，又減小應(yīng)力腐蝕破裂。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理 設(shè)備裝置的布置應(yīng)盡量避免相互之間可能產(chǎn)生的不利或有害影響，如貯液設(shè)備、液體輸送設(shè)備或排泄設(shè)備應(yīng)與電控設(shè)備留有一定的安全距離。電氣控制等設(shè)備應(yīng)

24、盡可能避開(kāi)具有腐蝕性的環(huán)境，如在含有或可能泄漏Cl2、HCl、H2S等腐蝕性和有毒性氣體的局部環(huán)境中，要盡量避免布置電氣設(shè)備或未做防腐處理的其他設(shè)備。電控及自動(dòng)化控制中心離子回收及污泥壓濾設(shè)備反滲透膜過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾加藥裝置原水泵組2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)（2）防蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì) 主要考慮材料的腐蝕裕量、局部腐蝕強(qiáng)度和材料腐蝕強(qiáng)度變化。 腐蝕裕量的選擇：根據(jù)材料腐蝕速度取恰當(dāng)裕量。 局部腐蝕的強(qiáng)度設(shè)計(jì)：對(duì)于晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕等，正確選材或控制環(huán)境介質(zhì)，注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。對(duì)于應(yīng)力腐蝕斷裂、腐蝕疲勞，有可能做出合適可靠的設(shè)計(jì)。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化 在加工及施工處理時(shí)，

25、可能會(huì)引起材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化，應(yīng)加以注意。如某些不銹鋼在焊接時(shí)，由于敏化溫度影響而造成晶間腐蝕，使材料強(qiáng)度下降，可能會(huì)在使用中造成斷裂事故。（3）其它防蝕設(shè)計(jì) 使用防蝕涂料、電化學(xué)保護(hù)、緩蝕劑或電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等其它工藝性防腐蝕措施等。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)二、設(shè)備的電化學(xué)保護(hù)根據(jù)金屬電化學(xué)腐蝕原理對(duì)金屬設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的一種有效方法。按照作用原理不同，分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)。（1）陰極保護(hù)使被保護(hù)的金屬設(shè)備發(fā)生陰極極化以減小或防止陽(yáng)極的溶解速度，。陰極保護(hù)通常有兩種：外加電流的陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)陰極保護(hù)的原理就是向被保護(hù)的金屬通入陰極電流

26、，消除金屬因成分不同造成的電位差，使腐蝕電流降為零，從而保護(hù)金屬免遭電化學(xué)腐蝕 。臥罐陰極保護(hù)工程 名稱：碼頭鋼管樁陰極保護(hù)工程碼頭鋼管樁陰極保護(hù)工程 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 外加電流的陰極保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：可用在要求大保護(hù)電流的條件下，當(dāng)使用不溶性陽(yáng)極時(shí)，其裝置耐用。缺點(diǎn)：經(jīng)常維護(hù)、檢修，要配備直流電源設(shè)備；附近有其它金屬設(shè)備時(shí)可能產(chǎn)生干擾腐蝕，需要經(jīng)常的操作費(fèi)用。 輔助陽(yáng)極被保護(hù)設(shè)備直流電源腐蝕性介質(zhì)圖 外加電流陰極保護(hù)示意圖（箭頭表示電流方向）恒電位儀 管線通電安裝 名稱：輔助陽(yáng)極性能檢測(cè)輔助陽(yáng)極性能檢測(cè) 外加電流的陰極保護(hù) 名稱：廣州軍區(qū)埋地管線陰極保護(hù)工程2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)

27、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)優(yōu)點(diǎn)：不用外加電流；施工簡(jiǎn)單，管理方便，對(duì)附近設(shè)備沒(méi)有干擾，適用于安裝電源困難、需要局部保護(hù)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：只適于需要小保護(hù)電流的場(chǎng)合。且電流調(diào)節(jié)困難，陽(yáng)極消耗大，需定期更換。連接螺栓絕熱層腐蝕性介質(zhì)犧牲陽(yáng)極被保護(hù)設(shè)備 屏蔽層圖 犧牲陽(yáng)極保護(hù)示意圖（箭頭表示電流方向）通常應(yīng)用于需要保護(hù)電流量較小（通常小于1A）的場(chǎng)合；通常用于土壤電阻率較低的場(chǎng)合； 可以采用犧牲陽(yáng)極補(bǔ)償外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的欠保護(hù)點(diǎn)或者屏蔽點(diǎn)； 在有些情況下，也可以采用犧牲陽(yáng)極來(lái)解決管線交叉處的雜散電流干擾問(wèn)題；在管線泵站或者絕緣接頭兩側(cè)可以采用犧牲陽(yáng)極（通常為鋅陽(yáng)極）為接地裝置，同時(shí)還具有陰極保護(hù)的效果。 犧牲

28、陽(yáng)極陰極保護(hù)特點(diǎn)比較2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)使用陰極保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)題腐蝕介質(zhì)必須是電解質(zhì)溶液，能夠離子導(dǎo)電。被保護(hù)設(shè)備在其腐蝕介質(zhì)中要易于陰極極化. 鈍態(tài)金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。由氫脆敏感性材料制作的金屬設(shè)備不宜采用陰極保護(hù)。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)（2）陽(yáng)極保護(hù)將被保護(hù)的金屬設(shè)備進(jìn)行陽(yáng)極極化，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)入鈍化態(tài)，從而減輕或防止金屬設(shè)備腐蝕。陽(yáng)極保護(hù)適用于那些電位正移時(shí)，金屬設(shè)備在所處的介質(zhì)中有鈍化行為的金屬-介質(zhì)體系。否則陽(yáng)極極化將會(huì)加速腐蝕。 FeH2O體系的電位EpH簡(jiǎn)圖 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)陽(yáng)極保護(hù)的適用條件與

29、特點(diǎn)某些活性陰離子含量高的介質(zhì)中不宜采用陽(yáng)極保護(hù)。與陰極保護(hù)一樣，陽(yáng)極保護(hù)也存在遮蔽效應(yīng)。與陰極保護(hù)相比，成本高、工藝復(fù)雜。因?yàn)殛?yáng)極保護(hù)需要輔助陰極、直流電源、測(cè)量及控制保護(hù)電位的設(shè)備。被保護(hù)設(shè)備直流電源輔助陰極腐蝕性介質(zhì)圖 陽(yáng)極保護(hù)示意圖（箭頭表示電流方向）2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)（3）陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)的比較陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)的比較陰極保護(hù)適用范圍廣；陽(yáng)極保護(hù)則是有條件的。陰極保護(hù)效果取決于陰極極化的程度，極化電流不代表腐蝕速度的大??；陽(yáng)極保護(hù)通過(guò)陽(yáng)極極化建立鈍態(tài)，極化電流的大小能反映腐蝕速度的快慢。陰極保護(hù)時(shí)，電位的偏移只會(huì)影響保護(hù)效果，不會(huì)造成腐蝕速度的顯著變化（自鈍化金屬除外）。

30、陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，電位的偏離可能造成腐蝕速度加快。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)當(dāng)介質(zhì)具有強(qiáng)氧化性時(shí)，采用陰極保護(hù)需要大電流陰極極化。采用陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，由于鈍化膜建立容易，易于進(jìn)行陽(yáng)極保護(hù)，且效果較好。陰極保護(hù)時(shí)析氫反應(yīng)對(duì)具有氫脆敏感性的設(shè)備有造成氫脆的可能性。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，析氫發(fā)生在輔助陰極上，被保護(hù)設(shè)備不會(huì)有產(chǎn)生氫脆的可能性。陰極保護(hù)時(shí)，輔助電極是陽(yáng)極，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中容易腐蝕，選擇合適的陽(yáng)極材料是一大難事。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，輔助電極是陰極，其本身就處于被保護(hù)狀態(tài)。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)三、設(shè)備環(huán)境介質(zhì)的控制兩種途徑：控制環(huán)境介質(zhì)中的有害成分和緩蝕劑1、控制環(huán)境介質(zhì)中的有害成分 除去介質(zhì)中的有害成分除

31、氧是改善金屬耐蝕性的有效途徑。加熱除氧法化學(xué)除氧法：聯(lián)氨、亞硫酸鈉等。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 控制介質(zhì)的pH值 降低氣體介質(zhì)的濕度用干燥劑吸收水分；采用冷凝法除去水分或提高溫度降低濕度，使水蒸氣無(wú)法凝結(jié)。321410pH腐蝕速度圖 pH值對(duì)金屬腐蝕速度的影響1Au、Pt；2Al、Zn、Pb；3Fe、Cd、Mg、Ni等2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)2、緩蝕劑緩蝕劑是一種在很低的濃度下，能阻止或減緩金屬在腐蝕性介質(zhì)中腐蝕速度的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物。必須具備的條件：用量極少、防蝕效果好和不改變介質(zhì)的其他化學(xué)性質(zhì)。 分類按化學(xué)組成：無(wú)機(jī)緩蝕劑（硝酸鹽、鉻酸鹽、碳酸鹽、鉬酸鹽等）和有機(jī)緩蝕劑（醛類、胺類

32、、雜環(huán)化合物等）。按對(duì)電極過(guò)程的影響：陽(yáng)極緩蝕劑（鉻酸鹽、硅酸鈉、苯甲酸鈉等）、陰極緩蝕劑（SbCl3、AsCl3、鋅鹽、聚磷酸鹽及多數(shù)有機(jī)緩蝕劑）、混合型緩蝕劑（瓊脂、生物堿、亞硝酸二環(huán)己胺等）。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù) 緩蝕機(jī)理吸附理論：極性基團(tuán)定向吸附排列在金屬的表面，形成連續(xù)吸附層，使金屬與腐蝕介質(zhì)隔離，起到緩蝕作用。成膜理論：分子與金屬或腐蝕性介質(zhì)的離子發(fā)生化學(xué)作用，在金屬表面生成具有保護(hù)作用的、不溶或難溶的化合物膜層，起到緩蝕的作用。電極過(guò)程抑制理論：抑制金屬在介質(zhì)中形成的腐蝕電池的陽(yáng)極過(guò)程、陰極過(guò)程或同時(shí)抑制這兩個(gè)過(guò)程，使腐蝕速度減慢，起到了緩蝕的作用。2.1.3 設(shè)備腐蝕防

33、護(hù)技術(shù) 影響緩蝕作用的因素及緩蝕劑的應(yīng)用影響因素：緩蝕劑濃度、溫度、介質(zhì)流速、pH值等。水溶性緩蝕劑：可作為酸、堿、鹽及中性水溶液介質(zhì)的緩蝕劑。油溶性緩蝕劑：溶解在油、脂中制成各種防銹油、防銹脂。氣相緩蝕劑：用作密閉包裝中的緩蝕劑。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)四、電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜防護(hù)1、電鍍是使電解液中的金屬離子在直流電作用下，于陰極（待鍍零件）表面沉積出金屬而成為鍍層的工藝過(guò)程。2、化學(xué)鍍是利用一種合適的還原劑，使溶液中的金屬離子還原并沉積在基體表面的過(guò)程。它也被稱為自催化鍍或無(wú)電電鍍。優(yōu)點(diǎn)：不需要通以直流電，將鍍件直接浸入化學(xué)鍍液；在金屬、半導(dǎo)體、非導(dǎo)體材料上直接進(jìn)行；表面上可以獲

34、得均勻鍍層；鍍層孔隙少、致密，具有很好的耐磨性，很高的硬度。缺點(diǎn)：鍍液的維護(hù)要求較高、需加熱設(shè)備、成本高、鍍層有較大脆性。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)3、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜轉(zhuǎn)化膜：金屬表面的原子層與某些特定介質(zhì)的陰離子反應(yīng)后，在金屬表面生成的膜層。轉(zhuǎn)化膜可分為電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜：將待處理的金屬作為陽(yáng)極，在酸性或堿性電解液中采用控制陽(yáng)極電流或電壓的方法進(jìn)行陽(yáng)極氧化來(lái)獲得膜層的?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜：將待處理的金屬在適宜的金屬鹽溶液中，通過(guò)簡(jiǎn)單的浸漬，在金屬表面生成的膜層。電鍍化學(xué)鍍化學(xué)轉(zhuǎn)化膜2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)五、浸鍍、滲鍍、包鍍及熱噴涂防護(hù)浸鍍：把金屬制件浸入熔融金屬液中形成鍍層。滲

35、鍍：將一種或幾種元素從表面擴(kuò)散到基體金屬中去，形成滲層，以改變表面層的化學(xué)成分及組織，從而改善金屬材料表面性能。包鍍：將被保護(hù)金屬坯料放在保護(hù)金屬板中間，加以熱軋，靠機(jī)械力、熱擴(kuò)散使保護(hù)金屬與被保護(hù)金屬粘合在一起。熱噴涂：是利用高溫?zé)嵩?，通過(guò)特殊設(shè)備-噴槍，將涂層材料加熱至熔融或接近熔融狀態(tài)，高速噴至工件表面，并形成防護(hù)層的過(guò)程。2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)六、襯里防護(hù)技術(shù)1、玻璃鋼襯里玻璃鋼：利用玻璃纖維的增強(qiáng)、粘合樹(shù)脂的耐蝕作用；增加涂層厚度、增加涂層機(jī)械性能。玻璃鋼襯里：具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和整體性、耐蝕性高。2、橡膠襯里橡膠襯里：有良好的物理、機(jī)械、耐蝕和耐磨性能；粘附力強(qiáng)、施工容易、檢

36、修方便、襯后設(shè)備增重少等特點(diǎn)。常用的合成橡膠：丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠和磺化聚乙烯橡膠等。玻璃鋼襯里水泥砼鈦液沉降槽采用現(xiàn)場(chǎng)襯丁基橡膠二層防腐蝕 橡膠襯里電廠脫硫塔內(nèi)襯丁基橡膠 硫化橡膠襯里硫化橡膠襯里 襯膠-鹽酸專用汽車槽罐 2.1.3 設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)七、有機(jī)涂料防護(hù)涂料防護(hù)：通過(guò)手工刷涂或機(jī)械噴涂等方法，在設(shè)備的內(nèi)外表面上粘合一層有機(jī)涂料覆蓋層，將腐蝕介質(zhì)與基體表面隔離開(kāi)來(lái)的一種防護(hù)技術(shù)。常用的耐蝕材料：醇酸樹(shù)脂涂料，酚醛樹(shù)脂防腐涂料，呋喃樹(shù)脂防腐涂料，環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，瀝青防腐涂料，乙烯樹(shù)脂防腐涂料，橡膠防腐涂料，有機(jī)硅耐熱防腐涂料，富鋅防腐涂料，塑料防腐涂料等。呋喃樹(shù)脂

37、材料呋喃樹(shù)脂材料呋喃砂漿砌花崗巖地面呋喃膠泥砌磚板池槽酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂防腐材料對(duì)濃度小于 70% 的硫酸、任何濃度的鹽酸、氫氟酸、醋酸、大部分有機(jī)酸及大多數(shù)有機(jī)溶劑、二氧化硫、氯化氫及大部分 PH50時(shí)；l2)要求介質(zhì)溫度保持穩(wěn)定的管道和設(shè)備；l3)為防止管道、設(shè)備中的介質(zhì)凍結(jié)或結(jié)晶時(shí)；l4)管道、設(shè)備內(nèi)介質(zhì)溫度較高，需經(jīng)常操作維護(hù)而又容易引起燙傷的部位；l5)寒冷地區(qū)敷設(shè)在地溝、吊頂、閣樓層以及室外架空的管道。2.2.2 保 溫 材 料保溫材料的基本要求（保溫材料熱物理性能表參考教材）導(dǎo)熱系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)越小越好。耐溫性：有一定的使用溫度范圍，性能穩(wěn)定，能長(zhǎng)期使用。容重：小，并有一定的孔隙率，減輕保溫管道的重量，減少支架抗壓強(qiáng)度：應(yīng)大于03MPa。無(wú)毒腐蝕作用可燃物少吸水率低易于制造成型價(jià)格便宜w