防腐蝕設(shè)計課件

第十章防腐蝕設(shè)計

耐蝕材料選擇選材依據(jù)耐蝕評價主要金屬材料、非金屬材料簡介第十章防腐蝕設(shè)計耐蝕材料選擇選材依據(jù)耐蝕評價主要金屬材料1結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要求若干細(xì)則結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要求若干細(xì)則2應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計應(yīng)力對腐蝕的影響消除殘余應(yīng)力的措施應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計應(yīng)力對腐蝕的影響消除殘余應(yīng)力的措施3

設(shè)計是設(shè)備制造過程的第一個最重要環(huán)節(jié)。所謂防腐蝕設(shè)計，包括耐蝕材料選擇(主體設(shè)備、零部件、覆層材料)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度校核中考慮腐蝕控制的要求，準(zhǔn)備采用的防護(hù)技術(shù)(如覆蓋層)提供必要的實(shí)施條件，對加工制造技術(shù)提出指示性意見等。

設(shè)計是設(shè)備制造過程的第一個最重要環(huán)節(jié)。41.耐蝕材料選擇

1.1選擇的依據(jù)●設(shè)備（1）設(shè)備的用途

（2）加工要求和加工量（3）設(shè)備在整個裝置中所占的地位以及各設(shè)備之間的相互影響

（4）是否易于檢查、修理或更換（5）計劃的使用壽命

1.耐蝕材料選擇1.1選擇的依據(jù)5●腐蝕環(huán)境

（1）一般環(huán)境條件：介質(zhì)種類、濃度、溫度、壓力、流速、充氣等

（2）實(shí)際環(huán)境條件：原料和工藝水中的

雜質(zhì)；設(shè)備局部區(qū)域(如縫隙、死角)內(nèi)介質(zhì)的濃縮、雜質(zhì)的富集、及可能的局部過熱或局部溫度偏低；介質(zhì)條件變化的幅度等。

●腐蝕環(huán)境（1）一般環(huán)境條件：介質(zhì)種類、濃度、6●腐蝕影響(1)可能發(fā)生的腐蝕類型(2)對全面腐蝕有良好耐蝕性的材料，如不銹鋼，要特別注意可能發(fā)生的局部腐蝕問題。(3)腐蝕破壞的后果

返回●腐蝕影響(1)可能發(fā)生的腐蝕類型返回71.2耐蝕材料評價●耐蝕性

I腐蝕數(shù)據(jù)的獲得

《CorrsionDataSurvey》手冊，其中▲金屬分冊包括26種金屬和合金在1196種腐蝕介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)。

▲非金屬分冊包括36種非金屬材料在803種腐蝕性溶液和氣體中的腐蝕數(shù)據(jù)。1.2耐蝕材料評價●耐蝕性8圖例符號

腐蝕速度＜20mpy<

20~50mpy

>50mpy

硫酸%G.A.Nelson歸納腐蝕數(shù)據(jù)的方格圖

800溫700度600oC50040030021217512575鉛硫酸%89介質(zhì)濃度%

溫度oc255080100120150硝酸<3040~60708090100

－－－－

X

－－

X

－

X

－

－

x

－

x

《左景伊腐蝕數(shù)據(jù)手冊》（鉻18鎳9不銹鋼）

圖例

－優(yōu)良速度＜0.05mm/y

良好腐蝕速度0.05~0.5mm/y

可用,但腐蝕較重腐蝕速度0.5~1.5mm/y

X

不適用，腐蝕嚴(yán)重腐蝕速度>1.5mm/y溫度oc255010《腐蝕圖和選材圖》

（見下面三頁）

《腐蝕試驗(yàn)》

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)現(xiàn)場掛片試驗(yàn)實(shí)物試驗(yàn)《腐蝕圖和選材圖》

（見下面三頁）《腐蝕試驗(yàn)》11鋼在硫酸中的腐蝕圖

325

275

22517512575

6065707580859095100105110H2SO4%

>200mpy

20050~200mpy5020~50mpy205~20mpy

50~5mpy溫度0C鋼在硫酸中的腐蝕圖325606512在此區(qū)沸點(diǎn)下不可使用哈氏合金B(yǎng)及D奈爾遜(Nelson)制作20406080100103.5H?so?%溫600度oC500

400300200100

沸點(diǎn)曲線10123458976硫酸的選材圖（腐蝕速度小于20mpy）在此區(qū)沸點(diǎn)下不可使用哈氏合金B(yǎng)及D奈爾遜13Nelson硫酸選材圖中各區(qū)合用的材料(包括金屬,非金屬)

1區(qū)10%鋁青銅(不含空氣)，IlliumG鎳鉻（銅鐵鐵)合金。哈氏合金B(yǎng)及D、Durimet20合金、Worthile鐵鎳鉻合金、鉛,銅(不含空氣）瀠乃爾合（不含空氣）、鉭、金、鉑、銀、鋯、Nilonel鎳鐵鉻合金、鎢、鉬,3.6型不銹鋼鐵(充氣，濃度到10%)。玻璃，酚醛（石棉)塑料，橡膠（到時170oF止）、不透性石墨2區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D.Durimet20合金(到150oF止),鉛,銅(不含空氣),Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)，蒙乃爾合金(不含空氣)10%鋁青銅(不含空氣).鎳鑄鐵(20%以下75oF)鉭,金,銀,鉑,鋯,Nionel鎳鐵笱合金，鎢,鉬,316型不銹鋼(含空氣，75oF,到25%)玻璃，酚醛(石棉)，塑料，橡膠(到170oF止)不透性石墨3區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，鉛,Worthile鐵鎳鉻保金.蒙乃爾合金(不含空氣)，鉭,金,鉑,鋯,鉬,玻璃,不透性石墨4區(qū)鋼、高硅鐵、哈氏合金B(yǎng)及D.鉛(到96%濃度),Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金，鎳鑄鐵,316型不銹鋼(濃度80%以上)，鉭,金,鉑,鋯,玻璃，不透性石墨(濃度96%以下)5區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)鉛(至175oF及96%)濃度.鉭,金,鉑,玻璃，不透性石墨(到175oF,濃度96%)6區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D(腐蝕速度20-50mpy),鉭,金,鉑,玻璃7區(qū)高硅鐵,鉭,金,鉑,玻璃8區(qū)鋼,18-8型不銹鋼，Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,哈氏合金c,金,鉑,玻璃9區(qū)18-8型不銹鋼,Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,金鉑,玻璃10區(qū)金.鉑.玻璃Nelson硫酸選材圖中各區(qū)合用的材料(包括金屬,非金屬)14（3）不同材料組合時要考慮材料的相容性。

（4）重視設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，積累腐蝕數(shù)據(jù)、案例，特別是設(shè)備腐蝕破壞事故的有關(guān)資料。

Ⅱ耐蝕性評價中應(yīng)注意的幾個問題

（1）任何時候，任何情況下都不要假定或推測材料的使用環(huán)境條件。（2）要考慮材料優(yōu)點(diǎn)，更要注意材料弱點(diǎn)和腐蝕問題。

（3）不同材料組合時要考慮材料的相容性。

（4）重視設(shè)備15●物理、機(jī)械和加工性能（1）物理性能：密度、傳熱性、導(dǎo)電性、膨脹系數(shù)等。

機(jī)械性能：強(qiáng)度、塑性、韌性等。

加工性能：鑄造、切削、焊接性能等。

●物理、機(jī)械和加工性能（1）物理性能：密度、傳熱性、導(dǎo)電性、16

幾種材料的物理、機(jī)械性能

材料性能低碳鋼高硅鑄鐵低合金鋼鉛塑料硬

pvc工業(yè)耐酸瓷不透性石墨環(huán)氧玻璃鋼機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度公斤／毫米238－486－12751.2－2.33.5－6.32.8－5.50.7－2.58－12伸長率％25－350＞1535－505－151－6沖擊韌性公斤厘米/厘米2＞150＜0.12.8－3.2140－350

加工性能良好只宜鑄造良好不良可焊易加工硬而脆易機(jī)加工，不可焊，可粘良好幾種材料的物理、機(jī)械性能材料低碳鋼高硅鑄鐵低合金鋼17（2）材料的耐蝕性和物理、機(jī)械、加工

性能是材料技術(shù)指標(biāo)的兩個方面。

這兩個方面往往存在矛盾。根據(jù)具體情況有所偏重。或者以耐蝕性為主，對材料物理、機(jī)械、加工性能的不足，采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)，并制定符合材料性能特點(diǎn)的使用規(guī)程；或者以物理、機(jī)械、加工性能為主，而對材料實(shí)施有效的防護(hù)技術(shù)，以保證其腐蝕速度達(dá)到要求的水平。

（2）材料的耐蝕性和物理、機(jī)械、加工

性能是材料18●經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）目標(biāo)是工程投資最少，回收年限最短。（2）腐蝕控制的費(fèi)用應(yīng)當(dāng)?shù)陀诟g造成的經(jīng)濟(jì)損失，包括直接損失和間接損失。（3）在實(shí)際選材工作中，材料來源和交貨時間起著重要的作用?！窠?jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）目標(biāo)是工程投資最少，回收年限最短。19●選材的一些基本原則

（1）單一材料往往難以同時滿足耐蝕性，物理、機(jī)械、加工性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，因此應(yīng)根據(jù)不同設(shè)備正確處理技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。（2）將兩種材料復(fù)合使用是一種有效而經(jīng)濟(jì)的方法。（3）所選材料應(yīng)滿足整合裝置的預(yù)定壽命，同時應(yīng)使裝置中各部分的材料均勻劣化。返回●選材的一些基本原則返回201.3

主要金屬材料簡介

●碳鋼和鑄鐵

碳鋼和鑄鐵來源廣、價格低。碳鋼強(qiáng)度大、塑性好、可鑄、可鍛、可切削加工、可焊接，制造容易。所以，碳鋼和鑄鐵廣泛用作結(jié)構(gòu)材料，碳鋼和鑄鐵的耐蝕性較差，在潮濕大氣和中性水中均不耐蝕。在酸溶液中鋼鐵是不能使用的。但在濃硫酸中可以使用碳鋼，但要防止?jié)饬蛩嵛♂專蔬m用于制作密閉容器和輸送管道。1.3主要金屬材料簡介●碳鋼和鑄鐵21

0.40.81.21.63.3

0.40.81.21.63.3含碳量對鐵碳合金在20%硫酸(25攝氏度)含碳量對鐵碳合金在30%硝酸(25中腐蝕速度的影響攝氏度)中腐蝕速度的影響

腐蝕影響因素腐蝕速度(小時.2米/克)200175150125100755050C.%20000150001000050000腐蝕速度(小時.2米/克)C.%0.40.81.21.622●普通低合金鋼

普通低合金鋼是在碳素鋼中加入少量合金元素(低于3%)而制得的，其優(yōu)點(diǎn)是改善鋼材的強(qiáng)度、韌性、塑性，加工工藝性能也較好，成本低。所以多數(shù)普低鋼的耐蝕性能和碳鋼相差不多，但特殊環(huán)境中耐蝕性大大優(yōu)于碳鋼。

1)耐大氣腐蝕低合金鋼

含有銅、磷、鉻等有效合金元素（16MnCu，9MnCuPTi，10PCuRe）。腐蝕速度比低碳鋼低30～40%。原因略●普通低合金鋼普通低合金鋼是在碳素鋼中加入少量合232)耐H2S腐蝕低合金鋼

一是加入鉬、鈮、釩、鈦等碳化物形成元素，以減少固溶體中的碳量；

二是采用精練技術(shù)以降低硫、磷等有害雜質(zhì)；

三是進(jìn)行回火處理，以獲取馬氏體高溫回火組織。其中12AlMoV、12Cr2MoAlV、40B等耐硫化氫腐蝕破壞性能較好。

2)耐H2S腐蝕低合金鋼一是加入鉬、鈮、釩、鈦等碳243)耐氫氮氨腐蝕的低合金鋼

合成氨系統(tǒng)和石油加氫系統(tǒng)中的設(shè)備材料處于高溫高壓氫腐蝕或高溫高壓氫氮氨腐蝕條件，后者除滲氫引起的鼓泡、開裂以外，還有滲氮引起的材料脆化。我國的抗氫腐蝕低合金鋼是加入鈮、釩、鈦、鉬等元素，以生成穩(wěn)定的碳化物和氮化物，減少因氫和碳反應(yīng)生成甲烷而造成的脫碳和腐蝕問題。如10MoWVNb鋼。3)耐氫氮氨腐蝕的低合金鋼合成氨系統(tǒng)和25

4)耐海水腐蝕低合金鋼

有效的合金元素有硅、銅、磷、鉬、錳、鉻、鋁、鎳、鎢、鈦等。我國發(fā)展耐海水腐蝕低合金鋼，主要研制了銅系、磷釩系、磷鈮稀土系、鉻鋁系。如10MnPNbRe，08PV，10CrAlNb鋼等。4)耐海水腐蝕低合金鋼有效的合金元26●高硅鑄鐵

當(dāng)鑄鐵中硅的含量達(dá)到14～17%時，稱為高硅鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：高硅鑄鐵在氧化性、中性及某些非氧化性酸中均有優(yōu)良的耐蝕性能(硝酸、硫酸、硫酸鹽)；耐磨損腐蝕性能也很好；硅鉬鑄鐵(3.5~4.0%Mo)，耐高溫鹽酸性能。原因：生成致密SiO2保護(hù)膜，且膜修復(fù)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：物理、機(jī)械和加工性能差，硬度大，質(zhì)地脆，強(qiáng)度低，膨脹系數(shù)大；加工困難。應(yīng)用：管道(件)、泵、閥門、塔節(jié)(鑄造形式)●高硅鑄鐵當(dāng)鑄鐵中硅的含量達(dá)到14～17%時，稱為高硅鑄27●不銹耐酸鋼

不銹鋼分為馬氏體、鐵素體、奧氏體、奧氏體—鐵素體雙相、沉淀硬化型鋼五大類(金相組織)。鉻是使不銹鋼獲得優(yōu)良耐蝕性的主要合金元素，所有不銹鋼的含鉻量都大于13%(原子分?jǐn)?shù)1/8)，鉻含量愈高，抗蝕愈強(qiáng)。鉻不銹鋼在氧化性環(huán)境中的耐蝕性，其表面易形成致密氧化物(鈍化)膜。

缺點(diǎn)：易發(fā)生局部腐蝕,特別是應(yīng)力腐蝕(占50%)●不銹耐酸鋼不銹鋼分為馬氏體、鐵素體、奧氏體、281)馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼是指具有馬氏體組織的鉻不銹鋼，其碳含量較高（2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18），含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性提高，而耐蝕性下降，因此主要用于制造要求高硬度部件(耐磨零件、彈性元件、切削工具),以及在弱腐蝕性介質(zhì)中使用。

1)馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼是指具有馬氏體組292)鐵素體不銹鋼

含鉻量在18~30%范圍內(nèi)的鉻不銹鋼為鐵素體鋼。作為耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂的不銹鋼種類得到迅速發(fā)展(比鉻鎳奧氏體不銹鋼好)。但普通鐵素體不銹鋼機(jī)械性能較低，沖擊韌性差，對晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕敏感性較高。而高純高鉻鐵素體不銹鋼如E-Brite26-1具有優(yōu)異的耐蝕性，特別是優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂，耐孔蝕和縫隙腐蝕，耐晶間腐蝕性能。2)鐵素體不銹鋼含鉻量在18~30%范圍內(nèi)303）奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼的基本型是Cr18Ni8~10。高溫強(qiáng)度、熱塑性、冷變形能力、可焊性都非常好，但導(dǎo)熱性、冷加工較差、有粘滯現(xiàn)象。

耐蝕性較鉻不銹鋼高（氧化性，中性，弱氧化性介質(zhì)）。缺點(diǎn)：局部腐蝕（晶間腐蝕，孔蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂）?？咕植扛g手段：提高Cr和Ni含量，或加入合金元素(Mo,Cu,Si,Ti或Nb)，或降低含碳量。3）奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼的基本型是Cr18314）鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼

鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼是在Cr18~27%、Ni4~8%的基礎(chǔ)上，隨用途不同分別加入Mn、N、Si、Cu、Ti等元素而形成的新型不銹鋼。具有強(qiáng)度高(0.2約為奧氏體不銹鋼的2倍)、導(dǎo)熱系數(shù)大、膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)；而且抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能、抗孔蝕和晶間腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，因此近些年得到了迅速的發(fā)展。4）鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼鐵素體—奧氏體雙相325）沉淀硬化型不銹鋼

為了既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)良的焊接性能，又具有馬氏體不銹鋼的高強(qiáng)度，發(fā)展沉淀硬化型(PH)不銹鋼是途徑之一。它是在最終形成馬氏體后，經(jīng)過時效處理析出碳化物和金屬間化合物產(chǎn)生沉淀硬化。這類鋼具有很高強(qiáng)度，如17-4PH,其屈服強(qiáng)度可達(dá)1290MPa。耐蝕性和一般不銹鋼相同。5）沉淀硬化型不銹鋼為了既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)33不銹鋼的合理選擇和正確使用

不銹鋼的品種和牌號很多，而耐蝕性相近，不同的是機(jī)械性能和加工性能。必須指出，不銹鋼不是萬能的，各類不銹鋼的耐蝕性有其自身的特點(diǎn)。因此，根據(jù)設(shè)備的具體環(huán)境條件進(jìn)行合理選擇。應(yīng)特別注意局部腐蝕問題。不銹鋼的合理選擇和正確使用不銹鋼的品種和牌號很34●

耐熱鋼

高溫高壓下工作的設(shè)備(裂解爐,轉(zhuǎn)化爐,鍋爐,蒸汽輪機(jī),熱交換器),必須使用耐熱鋼(合金)。

耐熱鋼，是指鐵含量超過一半的合金。以鐵為主，合金元素總量超過50%的合金稱為鐵基耐熱合金。以鎳為主或以鈷為主的合金則分別稱為鎳基耐熱合金和鈷基耐熱合金。耐熱鋼要求：優(yōu)良的高溫力學(xué)性能(熱強(qiáng)性、抗蠕變性)和抗高溫氧化性能。

●耐熱鋼高溫高壓下工作的設(shè)備(裂解爐,轉(zhuǎn)化爐,35●有色金屬

（1）鋁

鋁是活潑金屬，但鈍化傾向大，在很多介質(zhì)中生成保護(hù)性的表面氧化膜（鈍化膜）。該膜致密，與基體結(jié)合牢固，且自行修復(fù)能力強(qiáng)。例如：鋁在稀硫酸和發(fā)煙硫酸中穩(wěn)定，在大于80%硝酸中，鋁的耐蝕性優(yōu)于18—8型不銹鋼。

鋁可能發(fā)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕。鋁的比重小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。強(qiáng)度低，焊接性和鑄造性差，使用溫度不高。●有色金屬（1）鋁36（2）鈦

鈦是活潑金屬，其鈍化能力極強(qiáng)，且損傷后易于修復(fù)。所以鈦在很多腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性能。在氧化性溶液中，即使存在各種濃度的氯離子，鈦也是穩(wěn)定的。在大多數(shù)鹽溶液中，特別是在氯化物溶液中耐蝕性優(yōu)異，而且不會發(fā)生孔蝕。在潮濕氯氣中鈦的穩(wěn)定性很高，超過鎳基合金。但是，鈦極易吸氫而變脆，當(dāng)鈦表面被鐵玷污時有利于吸氫。（2）鈦鈦是活潑金屬，其鈍化能力極強(qiáng)，且損37●常見的一些選材實(shí)例堿溶液——鎳和鎳合金硝酸——不銹鋼濃硫酸——碳鋼稀硫酸——鉛氫氟酸——Monel（蒙耐爾）合金鹽酸——Hastelloy(哈氏）合金未污染大氣——鋁還原性和非污染溶液——銅氧化性溶液——含鉻的合金強(qiáng)氧化性溶液——鈦返回●常見的一些選材實(shí)例堿溶液——鎳和鎳合金返回382.結(jié)構(gòu)設(shè)計

腐蝕控制對結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)盡可能簡單，減少腐蝕電池形成的機(jī)會。（2）整體結(jié)構(gòu)比分段結(jié)構(gòu)好。集中附件、簡化主體2.結(jié)構(gòu)設(shè)計腐蝕控制對結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求39盡量集中附件、簡化主體設(shè)計不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安全閥盡量集中附件、簡化主體設(shè)計不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安40（3）設(shè)備表面狀態(tài)應(yīng)當(dāng)均勻、平滑、清潔，突出的緊固件的數(shù)目愈少愈好。例子：教材圖10-6（3）設(shè)備表面狀態(tài)應(yīng)當(dāng)均勻、平滑、清潔，突41(4)盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體

停滯、應(yīng)力集中、局部過熱等不均勻因素。

（5）注意材料相容性和設(shè)備之間的相互腐蝕性影響。（6）采用覆蓋層保護(hù)的設(shè)備(如襯里設(shè)備)有要足夠的強(qiáng)度和剛度，使用中不能變形。（7）方便設(shè)備清洗，維修和防腐蝕施工。(4)盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體

停滯、應(yīng)力集42表面簡單、平滑、清潔，避免尖角和切痕。焊縫應(yīng)整理和打磨，除去凸出物，填充凹孔隙，突出緊固件愈少愈好（上下對照）尖角粗糙雪痕圓角平滑[不良][良][I不良（焊接缺陷）][良][良（磨去凸出物][良（填充孔隙）][最好][較好]表面簡單、平滑、清潔，避免尖角和切痕。焊縫應(yīng)整理和打磨，除去43設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮表面清理、防腐蝕施工、檢查和維修的需要

HH/3HH/3不良良不良良管道油漆刷噴砂清理表面返回設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)考HH/3HH/3不良良不良良管道油漆刷噴砂清理表44■防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計的若干細(xì)則

（1）排液—防止液體停滯

設(shè)備外形應(yīng)避免積水，減少積水間隙，凹槽和坑洼；

貯罐和容器的內(nèi)部形狀應(yīng)有利于液體排放；

管道系統(tǒng)內(nèi)部要流線化，使流動順暢；

立式熱交換器的上端管束應(yīng)與管板平齊，臥式熱交換器最好向出口端稍傾斜，避免殘留液體；不使用易吸收水分和液體的絕緣、隔熱、包裝材料。■防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計的若干細(xì)則（1）排液—防止液體停滯45設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)應(yīng)避免積水

連續(xù)焊不良（易積水）良（可避免積水）排水孔處用連續(xù)焊形成園角設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)連續(xù)焊不良（易積水）良（可避免積水）排水孔處用46不良（聚積沉淀）不良（液體停滯）良良（臥式容器向出口傾斜）貯罐和容器應(yīng)有利于排液不良（聚積沉淀）不良（液體停滯）良良（臥式容器向出口傾斜）貯47立式熱交換器上端管束應(yīng)與管板平齊不良（液體殘留）良立式熱交換器上端管束應(yīng)與管板平齊不良（液體殘留）良48（2）消除溫度不均避免局部過熱：被焊組件的厚度不要相差很大；加熱盤管最好安裝在容器中心，不要緊靠器壁；和高溫氣體接觸的設(shè)備，要避免局部地區(qū)溫度偏低，即避免“冷點(diǎn)”。（2）消除溫度不均避免局部過熱：49熱景影響區(qū)薄壁不良薄壁良（原原度）不良良（對接焊）避免焊接中產(chǎn)生局部過熱熱景影響區(qū)薄壁不薄壁良（原原度）不良（對接焊）避免焊接中產(chǎn)生50蛇管加熱（置于容器中心）夾套加熱（復(fù)蓋面應(yīng)大）加熱方式對器壁溫差的影響蛇管加熱夾套加熱加熱方式對器壁溫差的影51避免高溫設(shè)備對周圍色構(gòu)件的熱影響熱管線熱構(gòu)件鞍座不良（接處局鄣過熱）熱管線冷構(gòu)件冷空氣流通良（減少接角面）石棉熱管最好冷構(gòu)件避免高溫設(shè)備對周圍色構(gòu)件的熱影響熱管線熱構(gòu)件鞍座不良（接處局52不良（鋼支柱散熱）良（避免形成冷凝液）保溫時避免形成“冷點(diǎn)“熱氣體冷凝液隔熱材料熱氣體不良（鋼支柱散熱）良（避免形成冷凝液）保溫時避免形成“冷點(diǎn)“53冷凝液引起腐蝕及設(shè)計改進(jìn)440℃560℃440℃560℃通測壓管穿孔通測壓管穿孔（冷凝液含HCl)通測壓管放液口放液口通測壓管烯烴氧化脫氫反應(yīng)器混合氣進(jìn)口烯烴，O?HCl,H?O冷凝液引起腐蝕及設(shè)計改進(jìn)440℃560℃440℃560℃通測54轉(zhuǎn)化管的結(jié)構(gòu)改進(jìn)原料氣入口轉(zhuǎn)化氣出口裂紋(b)熱底式原料氣入口轉(zhuǎn)化氣出口(a)冷底式?Mo鋼HK4o形成冷凝液轉(zhuǎn)化管的結(jié)構(gòu)改進(jìn)原料氣入口轉(zhuǎn)化氣出口裂(b)熱底式原料氣入口55（3）消除濃度不均

設(shè)置攪拌裝置；加入濃液時，加入管最好安裝在容器中心；管殼式熱交換器的氣液交界面是腐蝕嚴(yán)重的部位，這里容易造成有害成分濃縮、溫度不均勻、高速氣流沖刷。如有可能，提高液面使管束完全浸沒，是保護(hù)管束的有效措施。（3）消除濃度不均設(shè)置攪拌裝置；56濃溶液的進(jìn)口管應(yīng)安裝在容器中心不良良（避免濃度不均）稀溶液稀溶液濃溶液濃溶液局部濃度高濃溶液濃溶液的進(jìn)口管應(yīng)安裝在容器中心不良良（避免濃度不均）稀溶液稀57通氣管或安全閥良（液體飛濺?。┎涣迹ㄒ后w飛濺，使器壁積聚凝液和污垢）加液管插入容器中心減少飛濺通氣管良（液體飛濺?。┎涣迹ㄒ后w飛濺，使加液管插入容器中心58冷卻水折流板增加排氣管使水充滿上部氣相空間避免了干濕交替和氯離子濃縮常開閥排氣管立式不銹鋼水冷器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)冷卻水折流板增加排氣管使水充常開閥排氣管立式不銹鋼水冷器的結(jié)59合成氨氣體再沸器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)氣體進(jìn)口（低溫變換氣~167°C）換熱管：1Cr18N97i原結(jié)構(gòu)溶液出口(熱鉀堿溶液）115~118°C石棉繩氣體進(jìn)口溶液出口改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)（提高液面，使管束完全浸沒）合成氨氣體再沸器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)氣體（低溫變換換熱管：原結(jié)構(gòu)溶液出60（3）避免(或減少)電偶腐蝕影響

用絕緣材料把異金屬部件隔離；降低異金屬部件之間的電位差異；降低電偶對結(jié)合處環(huán)境的腐蝕性，保持干燥；增加異金屬部件在溶液中的距離(不要靠得太近)，使腐蝕電池溶液通路的電阻增加；用非金屬涂料層把異金屬部件涂復(fù)，最常用的是油漆涂料。但要注意不僅涂復(fù)陽極性部件，陰極部件也要涂復(fù)。（3）避免(或減少)電偶腐蝕影響用絕緣材料把異金屬部件隔離61用絕緣的方法防止電偶腐蝕絕緣墊片表銅軸承架鋼軸四氟乙烯軸套絕緣墊片絕緣套管管道閥用絕緣的方法防止電偶腐蝕絕緣墊片表銅軸鋼軸四氟乙絕緣墊片絕緣62用封閉的方法防止電偶腐蝕封閉（包括焊縫）封閉鋁填角鋼鋁鋁不銹鋼澆注包封化合物用封閉的方法封閉封閉鋁填角鋼鋁鋁不銹鋼澆注包63冷凝液鋁銅不良完全封閉鋁銅良上層結(jié)構(gòu)（鋁）螺釘（不銹鋼）潮濕的一邊支柱（鋼）平臺措施：（1）電偶結(jié)合部的位置距平臺（可能積水）不低于15CM（2）在潮濕的一邊結(jié)合部向下

冷凝液鋁銅不完全封閉鋁銅良上層結(jié)構(gòu)（鋁）螺釘（不銹鋼）潮濕的64碳鋼涂料層不銹鋼碳鋼[不良]涂料層[良][最好]全鄣用碳鋼一不銹鋼復(fù)合板出口牛奶桶（316型不銹鋼）碳鋼，內(nèi)表面涂漆碳鋼漆膜孔隙內(nèi)發(fā)生腐蝕造成穿孔。避免涂漆造成小陽極大陰極的電偶腐蝕電池

碳涂料層不銹鋼碳鋼[不良]涂料層[良][最好]全鄣用碳鋼一出65電纜銅合金管線鋁電纜道不良良銅排液管承液槽排液管鋁通道電纜銅合鋁電纜道不良良銅排液管承液槽排液管鋁通道66較厚的陽極性部件起陰極保護(hù)作用不銹鋼葉輪球鑄鐵泵殼（較厚）銅合金管束碳鋼外殼（足夠厚度）較厚的陽極性部件起陰極保護(hù)作用不銹鋼葉輪球鑄銅合金管束碳鋼67（4）避免縫隙

應(yīng)優(yōu)先選擇不可拆卸聯(lián)接方式；縫隙不可以避免時，采取措施防止形成閉塞條件；固體懸浮物質(zhì)的沉積也會造成縫隙。因此，在設(shè)計時應(yīng)考慮澄清和過濾的設(shè)施；裝置停工時，不要用易吸水材料包蓋設(shè)備；熱交換器管子和管板的連接方式，對很多腐蝕問題都有重要影響

（4）避免縫隙應(yīng)優(yōu)先選擇不可拆卸聯(lián)接方式；68用焊接代替鉚接和螺紡聯(lián)接不良不良較好較好不良（螺紋聯(lián)接）良（釬焊）用焊接代替鉚接和螺紡聯(lián)接不良不良較好較好不良（螺紋聯(lián)接）良（69

不良較好(角焊)最好(對接焊)不良(間斷焊)良(連續(xù)焊)選擇焊接工藝，避免縫隙不良較好(角焊)最好(對接焊)不良(間斷焊)良(連續(xù)焊70（a)螺絲擰緊焊接法蘭（B）插座焊接法蘭（C）插進(jìn)焊接法蘭（D）凸緣焊接法蘭選擇正確的法蘭結(jié)構(gòu)（a)螺絲擰緊焊接法蘭（B）插座焊接法蘭（C）插進(jìn)焊接法蘭（71不良（墊片空缺）良（墊片平齊）不良（墊片突出）良（墊片平齊）最好（“O”型密封圈）墊片的尺寸要適宜不良（墊片空缺）良（墊片平齊）不良（墊片突出）良（墊片平齊）72反應(yīng)環(huán)狀肋條防止冷凝液流入法蘭連接縫隙區(qū)可更換的分支管墊片套筒分支管設(shè)計使電解液不能浸透墊片，分支易于更換保持法蘭連接區(qū)干燥反應(yīng)環(huán)狀肋條防止可更換的分支管墊片套筒分支管設(shè)計使電解液不能73管板2.8mm?25.43.2mm容器壁支管熱電偶套管焊接部位適當(dāng)加大熱電偶套管和支管管壁的間隙，避免液體停滯加大管子和管板的間隙增大間隙尺寸，消除閉塞自查報告條件管板2.8mm?25.43.2mm容器壁支管熱電焊接適當(dāng)74貯罐貯罐裙邊工字鋼梁混凝土底座良混凝土底座貯罐的支承不良貯罐貯罐裙工字混凝土底座良混凝土底座貯罐的支承不良75混凝土底座墊板，連續(xù)密封焊鞍形支座良最好混凝土底座水平容器的支承混凝墊板，鞍形良最好混凝土底座水平容器的支承76熱交換器管子和管板的聯(lián)接背部深孔密封焊脹接常規(guī)型焊接絕熱環(huán)型焊接縫隙縫隙縫隙熱交換器管子和管板的聯(lián)接背部深孔密封焊脹接常規(guī)型焊接絕熱環(huán)型77（5）減少沖刷(磨損)

減少湍流和渦旋的形成(改善流體的流動狀態(tài)):流速要適當(dāng)。避免流動方向突然改變，以減小流體的沖擊作用。管道中流動截面積不要突然改變,避免擾動流動狀態(tài)。減少氣體中夾帶的氣泡，懸浮固體物質(zhì)，除去氣體和蒸氣中的冷凝液滴，可以大大降低液流和氣流對設(shè)備的磨損。（5）減少沖刷(磨損)減少湍流和渦旋的形成(改善流體的78避免流動方向突然變化d良不良最小3ddd最小長度3d最小半徑3d不良良良避免流動方向突然變化d良不良最小3ddd最小長最小半徑3d不79不良（螺紋聯(lián)接空穴）不良（墊片突出）不良（厚墊環(huán)）不良（接管突入容器）良（流線化）避免截面突然變化引起湍流不良（螺紋聯(lián)接空穴）不良（墊片突出）不良（厚墊環(huán)）不良（接管80從氣體中除去凝液，從液流除支空氣蒸汔發(fā)生囂貯氣罐凝液分離器氣動閥除氣器排氣閥液流除氣器泵從氣體中除去凝液，從液流除支空氣蒸汔貯凝液氣除氣器排氣閥液流81過濾網(wǎng)液流澄清地泵發(fā)動機(jī)潤滑油罐過濾器除去液流中懸浮固體污物過濾網(wǎng)液流澄清地泵發(fā)潤滑過濾器除去液流中懸浮固體污物82進(jìn)液鉆孔板堰板泵補(bǔ)充液回流液隔板泵吸入管減少泵吸入管中夾帶的空氣進(jìn)液鉆孔板堰板泵補(bǔ)充液回流液隔板泵吸入管減少泵吸入管中夾帶的83避免流體的直接沖擊折流板可折防沖板高壓蒸汽液流泥漿泵出口平臺平臺腿可拆防沖板避免流體的直接沖擊折流板可折高壓液流泥漿泵出口平臺平可拆84（6）相對位置

注意設(shè)備之間的相互影響，避免腐蝕液體泄漏，腐蝕性氣流，振動、高溫管道等造成的危害；裝置和設(shè)備的選址要考慮到風(fēng)向、水流等環(huán)境條件帶來的腐蝕問題。（6）相對位置注意設(shè)備之間的相互影響85注意設(shè)備之間的相互影響貯罐通風(fēng)道吹風(fēng)機(jī)蒸發(fā)器控制設(shè)備電氣設(shè)備（A）腐蝕液體泄漏（B）腐蝕性氣流注意設(shè)備之間的相互影響貯罐通風(fēng)道吹風(fēng)機(jī)蒸發(fā)器控制設(shè)備電氣（A86注意設(shè)備之間的相互影響其他設(shè)備泵形成氣泡加強(qiáng)件（C）廢汽排放（D）振動泵注意設(shè)備之間的相互影響其他泵形成氣泡加強(qiáng)件（C）廢汽排放（D87選擇適當(dāng)?shù)奈恢檬种匾黠L(fēng)向海水較好位置不好位置碼頭船舶水流廢水熱電廠不好位置較好位置（A）腐蝕性大氣（B）腐蝕性煙塵（C）污染的水流選擇適當(dāng)?shù)奈恢檬种匾黠L(fēng)向海水較好不好碼船水流廢熱不好88■襯里設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

（1）設(shè)備必須方便襯里施工和維修，盡可能簡單。（2）設(shè)備尺寸應(yīng)當(dāng)留出足夠余量，特別是接管，以保證在襯里施工后其直接能滿足工藝要求的容積和流量。（3）襯里設(shè)備的結(jié)構(gòu)必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。（4）要考慮襯里層增加的重量，特別是大型貯槽、容器、塔器襯磚板?！鲆r里設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求（1）設(shè)備必須方便襯里施工和維修893應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計

◆

應(yīng)力對腐蝕的影響

(1)如果材料在環(huán)境中發(fā)生均勻腐蝕，一般將根據(jù)強(qiáng)度要求設(shè)計設(shè)備壁厚，再加上腐蝕裕量。(2)如果材料的使用環(huán)境屬于發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)的特定環(huán)境，那么當(dāng)材料受到拉應(yīng)力時就可能發(fā)生SCC，導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕問題。返回3應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計◆應(yīng)力對腐蝕的影響返回90◆消除殘余應(yīng)力影響的措施

（1）避免局部應(yīng)力集中

（2）考慮設(shè)備因熱膨脹,震動,沖擊等引起的變形。（3）用熱處理消除殘余應(yīng)力（4）用表面噴丸,噴砂,錘打等方法消除表面拉應(yīng)力并引入壓應(yīng)力，即抵抗應(yīng)力腐蝕能力增強(qiáng)。（5）施加陰極保護(hù)可以使SCC不發(fā)生，已發(fā)生的裂紋停止生長?！粝龤堄鄳?yīng)力影響的措施（1）避免局部應(yīng)力集中91應(yīng)力的種類件數(shù)比例（％）加工殘余應(yīng)力5548.7焊接殘余應(yīng)力3531.0操作時熱應(yīng)力1715.0操作時工作應(yīng)力43.5安裝機(jī)器時的約束力21.8合計113100SCC事故按應(yīng)力的分類應(yīng)力的種類件數(shù)比例（％）加工殘余應(yīng)力559211010210310?10?40003000200010000

KliN/mm3/2斷裂時間tf(min)（超高強(qiáng)度鋼在純水中的應(yīng)力腐蝕）KI-tf曲線幾種超高強(qiáng)度鋼的KIcc

鋼種Kic(N/mm3/2)環(huán)境溫度oC截止時間(hr)Kiscc(N/MM3/2kkICCkIC40CrNiMo30CrNiMo30CrMnSiNi2A28Si2MnMoV馬氏體時效鋼21603360235031403.5%Nace3.5%nace純水純水20~258~1210~1515~2015~201001001001005007459226868046960.330.280.300.280.1811010210310?93050010001500200025003000Ki1000900800700600500400300200?20.60.40.20400600800100012001400一般碳素鋼流水鹽水

b(Mpa)腐蝕對疲勞性能的影響（表面腐蝕系數(shù)?2=C/構(gòu)件在干燥空氣中的疲勞限構(gòu)件腐蝕右的疲勞限）da/dt與Ki的關(guān)系（40CrNiMo鋼在室溫純水中）（已知擴(kuò)展速度da/dt，可求出破斷時間tf）SCC裂紋擴(kuò)展速率da/dt050010001500200094避免應(yīng)力集中消除熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力（觸媒干燥塔結(jié)構(gòu)改進(jìn)）[原結(jié)構(gòu)][環(huán)形結(jié)構(gòu)][U型結(jié)構(gòu)]列管增加U型膨脹節(jié)，受熱后可以膨脹實(shí)際使用來發(fā)生SCC現(xiàn)象列管改為環(huán)形，受熱后可以膨脹，減少了腐蝕破裂，但加工困難。通蒸汽溫度升高后，列管受熱膨脹，使列管與塔壁焊接處，管與法蘭焊接處發(fā)生腐蝕裂紋。圓角尖角列管列管避免應(yīng)力集中消除熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力[原結(jié)構(gòu)][環(huán)形結(jié)構(gòu)][U型95鋼種序號熱處理溫度和試驗(yàn)結(jié)果焊態(tài)650℃1hr680℃1hr720℃1hr750℃1hr850℃1hroCr18Ni10(80×7.25管材)1M.D(30)M.D(100)

N(>200)N(>200)N(150)N(150)2M.D(30)M.D(100)M.D(100)N(>200)N(150)N(150)oCr18Ni12Mo2(80×7.25管材)1M.D(30)M.D(100)

D(100)D(150)N(150)N(150)2M.D(30)M.D(100)

D(100)M.D(100)N(150)N(150)熱處理對焊接部位應(yīng)力腐蝕破裂的影響（熱處理消除殘余應(yīng)力）N----未破裂M---母材內(nèi)破裂D---焊縫內(nèi)破裂括號內(nèi)數(shù)字----試驗(yàn)時間鋼種序號熱處理溫度和試驗(yàn)結(jié)果焊態(tài)650℃1hr680℃96退火條件：保溫溫度625±25℃時間100分以上隔熱材料通風(fēng)孔大型液氨球型貯罐（3700M3，整體熱處理）材質(zhì)：5M50B板厚：33~35mm消除應(yīng)力退火用裝置的布置熱電偶(56支)控制室燃燒配管風(fēng)機(jī)噴燒器退火條件：隔熱通風(fēng)孔大型液氨球型貯罐消除應(yīng)力退火用裝置的布置97噴丸處理對oCr18Ni10不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的抑制效果(42%沸騰MgCl?試驗(yàn))未噴丸處理噴丸處理破斷時間（分）應(yīng)力（公斤／毫米2）30201010210310?噴丸處理對oCr18Ni10不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂未噴丸處理98第十章防腐蝕設(shè)計

耐蝕材料選擇選材依據(jù)耐蝕評價主要金屬材料、非金屬材料簡介第十章防腐蝕設(shè)計耐蝕材料選擇選材依據(jù)耐蝕評價主要金屬材料99結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要求若干細(xì)則結(jié)構(gòu)設(shè)計一般要求若干細(xì)則100應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計應(yīng)力對腐蝕的影響消除殘余應(yīng)力的措施應(yīng)力影響和強(qiáng)度設(shè)計應(yīng)力對腐蝕的影響消除殘余應(yīng)力的措施101

設(shè)計是設(shè)備制造過程的第一個最重要環(huán)節(jié)。所謂防腐蝕設(shè)計，包括耐蝕材料選擇(主體設(shè)備、零部件、覆層材料)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度校核中考慮腐蝕控制的要求，準(zhǔn)備采用的防護(hù)技術(shù)(如覆蓋層)提供必要的實(shí)施條件，對加工制造技術(shù)提出指示性意見等。

設(shè)計是設(shè)備制造過程的第一個最重要環(huán)節(jié)。1021.耐蝕材料選擇

1.1選擇的依據(jù)●設(shè)備（1）設(shè)備的用途

（2）加工要求和加工量（3）設(shè)備在整個裝置中所占的地位以及各設(shè)備之間的相互影響

（4）是否易于檢查、修理或更換（5）計劃的使用壽命

1.耐蝕材料選擇1.1選擇的依據(jù)103●腐蝕環(huán)境

（1）一般環(huán)境條件：介質(zhì)種類、濃度、溫度、壓力、流速、充氣等

（2）實(shí)際環(huán)境條件：原料和工藝水中的

雜質(zhì)；設(shè)備局部區(qū)域(如縫隙、死角)內(nèi)介質(zhì)的濃縮、雜質(zhì)的富集、及可能的局部過熱或局部溫度偏低；介質(zhì)條件變化的幅度等。

●腐蝕環(huán)境（1）一般環(huán)境條件：介質(zhì)種類、濃度、104●腐蝕影響(1)可能發(fā)生的腐蝕類型(2)對全面腐蝕有良好耐蝕性的材料，如不銹鋼，要特別注意可能發(fā)生的局部腐蝕問題。(3)腐蝕破壞的后果

返回●腐蝕影響(1)可能發(fā)生的腐蝕類型返回1051.2耐蝕材料評價●耐蝕性

I腐蝕數(shù)據(jù)的獲得

《CorrsionDataSurvey》手冊，其中▲金屬分冊包括26種金屬和合金在1196種腐蝕介質(zhì)中的腐蝕數(shù)據(jù)。

▲非金屬分冊包括36種非金屬材料在803種腐蝕性溶液和氣體中的腐蝕數(shù)據(jù)。1.2耐蝕材料評價●耐蝕性106圖例符號

腐蝕速度＜20mpy<

20~50mpy

>50mpy

硫酸%G.A.Nelson歸納腐蝕數(shù)據(jù)的方格圖

800溫700度600oC50040030021217512575鉛硫酸%8107介質(zhì)濃度%

溫度oc255080100120150硝酸<3040~60708090100

－－－－

X

－－

X

－

X

－

－

x

－

x

《左景伊腐蝕數(shù)據(jù)手冊》（鉻18鎳9不銹鋼）

圖例

－優(yōu)良速度＜0.05mm/y

良好腐蝕速度0.05~0.5mm/y

可用,但腐蝕較重腐蝕速度0.5~1.5mm/y

X

不適用，腐蝕嚴(yán)重腐蝕速度>1.5mm/y溫度oc2550108《腐蝕圖和選材圖》

（見下面三頁）

《腐蝕試驗(yàn)》

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)現(xiàn)場掛片試驗(yàn)實(shí)物試驗(yàn)《腐蝕圖和選材圖》

（見下面三頁）《腐蝕試驗(yàn)》109鋼在硫酸中的腐蝕圖

325

275

22517512575

6065707580859095100105110H2SO4%

>200mpy

20050~200mpy5020~50mpy205~20mpy

50~5mpy溫度0C鋼在硫酸中的腐蝕圖3256065110在此區(qū)沸點(diǎn)下不可使用哈氏合金B(yǎng)及D奈爾遜(Nelson)制作20406080100103.5H?so?%溫600度oC500

400300200100

沸點(diǎn)曲線10123458976硫酸的選材圖（腐蝕速度小于20mpy）在此區(qū)沸點(diǎn)下不可使用哈氏合金B(yǎng)及D奈爾遜111Nelson硫酸選材圖中各區(qū)合用的材料(包括金屬,非金屬)

1區(qū)10%鋁青銅(不含空氣)，IlliumG鎳鉻（銅鐵鐵)合金。哈氏合金B(yǎng)及D、Durimet20合金、Worthile鐵鎳鉻合金、鉛,銅(不含空氣）瀠乃爾合（不含空氣）、鉭、金、鉑、銀、鋯、Nilonel鎳鐵鉻合金、鎢、鉬,3.6型不銹鋼鐵(充氣，濃度到10%)。玻璃，酚醛（石棉)塑料，橡膠（到時170oF止）、不透性石墨2區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D.Durimet20合金(到150oF止),鉛,銅(不含空氣),Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)，蒙乃爾合金(不含空氣)10%鋁青銅(不含空氣).鎳鑄鐵(20%以下75oF)鉭,金,銀,鉑,鋯,Nionel鎳鐵笱合金，鎢,鉬,316型不銹鋼(含空氣，75oF,到25%)玻璃，酚醛(石棉)，塑料，橡膠(到170oF止)不透性石墨3區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，鉛,Worthile鐵鎳鉻保金.蒙乃爾合金(不含空氣)，鉭,金,鉑,鋯,鉬,玻璃,不透性石墨4區(qū)鋼、高硅鐵、哈氏合金B(yǎng)及D.鉛(到96%濃度),Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金，鎳鑄鐵,316型不銹鋼(濃度80%以上)，鉭,金,鉑,鋯,玻璃，不透性石墨(濃度96%以下)5區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D,Durimet20合金(到150oF止)，Worthite鐵鎳鉻合金(到150oF止)鉛(至175oF及96%)濃度.鉭,金,鉑,玻璃，不透性石墨(到175oF,濃度96%)6區(qū)高硅鐵，哈氏合金B(yǎng)及D(腐蝕速度20-50mpy),鉭,金,鉑,玻璃7區(qū)高硅鐵,鉭,金,鉑,玻璃8區(qū)鋼,18-8型不銹鋼，Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,哈氏合金c,金,鉑,玻璃9區(qū)18-8型不銹鋼,Durimet20合金,Worthite鐵鎳鉻合金,金鉑,玻璃10區(qū)金.鉑.玻璃Nelson硫酸選材圖中各區(qū)合用的材料(包括金屬,非金屬)112（3）不同材料組合時要考慮材料的相容性。

（4）重視設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，積累腐蝕數(shù)據(jù)、案例，特別是設(shè)備腐蝕破壞事故的有關(guān)資料。

Ⅱ耐蝕性評價中應(yīng)注意的幾個問題

（1）任何時候，任何情況下都不要假定或推測材料的使用環(huán)境條件。（2）要考慮材料優(yōu)點(diǎn)，更要注意材料弱點(diǎn)和腐蝕問題。

（3）不同材料組合時要考慮材料的相容性。

（4）重視設(shè)備113●物理、機(jī)械和加工性能（1）物理性能：密度、傳熱性、導(dǎo)電性、膨脹系數(shù)等。

機(jī)械性能：強(qiáng)度、塑性、韌性等。

加工性能：鑄造、切削、焊接性能等。

●物理、機(jī)械和加工性能（1）物理性能：密度、傳熱性、導(dǎo)電性、114

幾種材料的物理、機(jī)械性能

材料性能低碳鋼高硅鑄鐵低合金鋼鉛塑料硬

pvc工業(yè)耐酸瓷不透性石墨環(huán)氧玻璃鋼機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度公斤／毫米238－486－12751.2－2.33.5－6.32.8－5.50.7－2.58－12伸長率％25－350＞1535－505－151－6沖擊韌性公斤厘米/厘米2＞150＜0.12.8－3.2140－350

加工性能良好只宜鑄造良好不良可焊易加工硬而脆易機(jī)加工，不可焊，可粘良好幾種材料的物理、機(jī)械性能材料低碳鋼高硅鑄鐵低合金鋼115（2）材料的耐蝕性和物理、機(jī)械、加工

性能是材料技術(shù)指標(biāo)的兩個方面。

這兩個方面往往存在矛盾。根據(jù)具體情況有所偏重?；蛘咭阅臀g性為主，對材料物理、機(jī)械、加工性能的不足，采取適當(dāng)措施進(jìn)行彌補(bǔ)，并制定符合材料性能特點(diǎn)的使用規(guī)程；或者以物理、機(jī)械、加工性能為主，而對材料實(shí)施有效的防護(hù)技術(shù)，以保證其腐蝕速度達(dá)到要求的水平。

（2）材料的耐蝕性和物理、機(jī)械、加工

性能是材料116●經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）目標(biāo)是工程投資最少，回收年限最短。（2）腐蝕控制的費(fèi)用應(yīng)當(dāng)?shù)陀诟g造成的經(jīng)濟(jì)損失，包括直接損失和間接損失。（3）在實(shí)際選材工作中，材料來源和交貨時間起著重要的作用?！窠?jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）目標(biāo)是工程投資最少，回收年限最短。117●選材的一些基本原則

（1）單一材料往往難以同時滿足耐蝕性，物理、機(jī)械、加工性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，因此應(yīng)根據(jù)不同設(shè)備正確處理技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。（2）將兩種材料復(fù)合使用是一種有效而經(jīng)濟(jì)的方法。（3）所選材料應(yīng)滿足整合裝置的預(yù)定壽命，同時應(yīng)使裝置中各部分的材料均勻劣化。返回●選材的一些基本原則返回1181.3

主要金屬材料簡介

●碳鋼和鑄鐵

碳鋼和鑄鐵來源廣、價格低。碳鋼強(qiáng)度大、塑性好、可鑄、可鍛、可切削加工、可焊接，制造容易。所以，碳鋼和鑄鐵廣泛用作結(jié)構(gòu)材料，碳鋼和鑄鐵的耐蝕性較差，在潮濕大氣和中性水中均不耐蝕。在酸溶液中鋼鐵是不能使用的。但在濃硫酸中可以使用碳鋼，但要防止?jié)饬蛩嵛♂?，故適用于制作密閉容器和輸送管道。1.3主要金屬材料簡介●碳鋼和鑄鐵119

0.40.81.21.63.3

0.40.81.21.63.3含碳量對鐵碳合金在20%硫酸(25攝氏度)含碳量對鐵碳合金在30%硝酸(25中腐蝕速度的影響攝氏度)中腐蝕速度的影響

腐蝕影響因素腐蝕速度(小時.2米/克)200175150125100755050C.%20000150001000050000腐蝕速度(小時.2米/克)C.%0.40.81.21.6120●普通低合金鋼

普通低合金鋼是在碳素鋼中加入少量合金元素(低于3%)而制得的，其優(yōu)點(diǎn)是改善鋼材的強(qiáng)度、韌性、塑性，加工工藝性能也較好，成本低。所以多數(shù)普低鋼的耐蝕性能和碳鋼相差不多，但特殊環(huán)境中耐蝕性大大優(yōu)于碳鋼。

1)耐大氣腐蝕低合金鋼

含有銅、磷、鉻等有效合金元素（16MnCu，9MnCuPTi，10PCuRe）。腐蝕速度比低碳鋼低30～40%。原因略●普通低合金鋼普通低合金鋼是在碳素鋼中加入少量合1212)耐H2S腐蝕低合金鋼

一是加入鉬、鈮、釩、鈦等碳化物形成元素，以減少固溶體中的碳量；

二是采用精練技術(shù)以降低硫、磷等有害雜質(zhì)；

三是進(jìn)行回火處理，以獲取馬氏體高溫回火組織。其中12AlMoV、12Cr2MoAlV、40B等耐硫化氫腐蝕破壞性能較好。

2)耐H2S腐蝕低合金鋼一是加入鉬、鈮、釩、鈦等碳1223)耐氫氮氨腐蝕的低合金鋼

合成氨系統(tǒng)和石油加氫系統(tǒng)中的設(shè)備材料處于高溫高壓氫腐蝕或高溫高壓氫氮氨腐蝕條件，后者除滲氫引起的鼓泡、開裂以外，還有滲氮引起的材料脆化。我國的抗氫腐蝕低合金鋼是加入鈮、釩、鈦、鉬等元素，以生成穩(wěn)定的碳化物和氮化物，減少因氫和碳反應(yīng)生成甲烷而造成的脫碳和腐蝕問題。如10MoWVNb鋼。3)耐氫氮氨腐蝕的低合金鋼合成氨系統(tǒng)和123

4)耐海水腐蝕低合金鋼

有效的合金元素有硅、銅、磷、鉬、錳、鉻、鋁、鎳、鎢、鈦等。我國發(fā)展耐海水腐蝕低合金鋼，主要研制了銅系、磷釩系、磷鈮稀土系、鉻鋁系。如10MnPNbRe，08PV，10CrAlNb鋼等。4)耐海水腐蝕低合金鋼有效的合金元124●高硅鑄鐵

當(dāng)鑄鐵中硅的含量達(dá)到14～17%時，稱為高硅鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：高硅鑄鐵在氧化性、中性及某些非氧化性酸中均有優(yōu)良的耐蝕性能(硝酸、硫酸、硫酸鹽)；耐磨損腐蝕性能也很好；硅鉬鑄鐵(3.5~4.0%Mo)，耐高溫鹽酸性能。原因：生成致密SiO2保護(hù)膜，且膜修復(fù)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：物理、機(jī)械和加工性能差，硬度大，質(zhì)地脆，強(qiáng)度低，膨脹系數(shù)大；加工困難。應(yīng)用：管道(件)、泵、閥門、塔節(jié)(鑄造形式)●高硅鑄鐵當(dāng)鑄鐵中硅的含量達(dá)到14～17%時，稱為高硅鑄125●不銹耐酸鋼

不銹鋼分為馬氏體、鐵素體、奧氏體、奧氏體—鐵素體雙相、沉淀硬化型鋼五大類(金相組織)。鉻是使不銹鋼獲得優(yōu)良耐蝕性的主要合金元素，所有不銹鋼的含鉻量都大于13%(原子分?jǐn)?shù)1/8)，鉻含量愈高，抗蝕愈強(qiáng)。鉻不銹鋼在氧化性環(huán)境中的耐蝕性，其表面易形成致密氧化物(鈍化)膜。

缺點(diǎn)：易發(fā)生局部腐蝕,特別是應(yīng)力腐蝕(占50%)●不銹耐酸鋼不銹鋼分為馬氏體、鐵素體、奧氏體、1261)馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼是指具有馬氏體組織的鉻不銹鋼，其碳含量較高（2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18），含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性提高，而耐蝕性下降，因此主要用于制造要求高硬度部件(耐磨零件、彈性元件、切削工具),以及在弱腐蝕性介質(zhì)中使用。

1)馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼是指具有馬氏體組1272)鐵素體不銹鋼

含鉻量在18~30%范圍內(nèi)的鉻不銹鋼為鐵素體鋼。作為耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂的不銹鋼種類得到迅速發(fā)展(比鉻鎳奧氏體不銹鋼好)。但普通鐵素體不銹鋼機(jī)械性能較低，沖擊韌性差，對晶間腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕敏感性較高。而高純高鉻鐵素體不銹鋼如E-Brite26-1具有優(yōu)異的耐蝕性，特別是優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂，耐孔蝕和縫隙腐蝕，耐晶間腐蝕性能。2)鐵素體不銹鋼含鉻量在18~30%范圍內(nèi)1283）奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼的基本型是Cr18Ni8~10。高溫強(qiáng)度、熱塑性、冷變形能力、可焊性都非常好，但導(dǎo)熱性、冷加工較差、有粘滯現(xiàn)象。

耐蝕性較鉻不銹鋼高（氧化性，中性，弱氧化性介質(zhì)）。缺點(diǎn)：局部腐蝕（晶間腐蝕，孔蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂）?？咕植扛g手段：提高Cr和Ni含量，或加入合金元素(Mo,Cu,Si,Ti或Nb)，或降低含碳量。3）奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼的基本型是Cr181294）鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼

鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼是在Cr18~27%、Ni4~8%的基礎(chǔ)上，隨用途不同分別加入Mn、N、Si、Cu、Ti等元素而形成的新型不銹鋼。具有強(qiáng)度高(0.2約為奧氏體不銹鋼的2倍)、導(dǎo)熱系數(shù)大、膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)；而且抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能、抗孔蝕和晶間腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，因此近些年得到了迅速的發(fā)展。4）鐵素體—奧氏體雙相不銹鋼鐵素體—奧氏體雙相1305）沉淀硬化型不銹鋼

為了既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)良的焊接性能，又具有馬氏體不銹鋼的高強(qiáng)度，發(fā)展沉淀硬化型(PH)不銹鋼是途徑之一。它是在最終形成馬氏體后，經(jīng)過時效處理析出碳化物和金屬間化合物產(chǎn)生沉淀硬化。這類鋼具有很高強(qiáng)度，如17-4PH,其屈服強(qiáng)度可達(dá)1290MPa。耐蝕性和一般不銹鋼相同。5）沉淀硬化型不銹鋼為了既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)131不銹鋼的合理選擇和正確使用

不銹鋼的品種和牌號很多，而耐蝕性相近，不同的是機(jī)械性能和加工性能。必須指出，不銹鋼不是萬能的，各類不銹鋼的耐蝕性有其自身的特點(diǎn)。因此，根據(jù)設(shè)備的具體環(huán)境條件進(jìn)行合理選擇。應(yīng)特別注意局部腐蝕問題。不銹鋼的合理選擇和正確使用不銹鋼的品種和牌號很132●

耐熱鋼

高溫高壓下工作的設(shè)備(裂解爐,轉(zhuǎn)化爐,鍋爐,蒸汽輪機(jī),熱交換器),必須使用耐熱鋼(合金)。

耐熱鋼，是指鐵含量超過一半的合金。以鐵為主，合金元素總量超過50%的合金稱為鐵基耐熱合金。以鎳為主或以鈷為主的合金則分別稱為鎳基耐熱合金和鈷基耐熱合金。耐熱鋼要求：優(yōu)良的高溫力學(xué)性能(熱強(qiáng)性、抗蠕變性)和抗高溫氧化性能。

●耐熱鋼高溫高壓下工作的設(shè)備(裂解爐,轉(zhuǎn)化爐,133●有色金屬

（1）鋁

鋁是活潑金屬，但鈍化傾向大，在很多介質(zhì)中生成保護(hù)性的表面氧化膜（鈍化膜）。該膜致密，與基體結(jié)合牢固，且自行修復(fù)能力強(qiáng)。例如：鋁在稀硫酸和發(fā)煙硫酸中穩(wěn)定，在大于80%硝酸中，鋁的耐蝕性優(yōu)于18—8型不銹鋼。

鋁可能發(fā)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕。鋁的比重小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。強(qiáng)度低，焊接性和鑄造性差，使用溫度不高?！裼猩饘伲?）鋁134（2）鈦

鈦是活潑金屬，其鈍化能力極強(qiáng)，且損傷后易于修復(fù)。所以鈦在很多腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性能。在氧化性溶液中，即使存在各種濃度的氯離子，鈦也是穩(wěn)定的。在大多數(shù)鹽溶液中，特別是在氯化物溶液中耐蝕性優(yōu)異，而且不會發(fā)生孔蝕。在潮濕氯氣中鈦的穩(wěn)定性很高，超過鎳基合金。但是，鈦極易吸氫而變脆，當(dāng)鈦表面被鐵玷污時有利于吸氫。（2）鈦鈦是活潑金屬，其鈍化能力極強(qiáng)，且損135●常見的一些選材實(shí)例堿溶液——鎳和鎳合金硝酸——不銹鋼濃硫酸——碳鋼稀硫酸——鉛氫氟酸——Monel（蒙耐爾）合金鹽酸——Hastelloy(哈氏）合金未污染大氣——鋁還原性和非污染溶液——銅氧化性溶液——含鉻的合金強(qiáng)氧化性溶液——鈦返回●常見的一些選材實(shí)例堿溶液——鎳和鎳合金返回1362.結(jié)構(gòu)設(shè)計

腐蝕控制對結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)盡可能簡單，減少腐蝕電池形成的機(jī)會。（2）整體結(jié)構(gòu)比分段結(jié)構(gòu)好。集中附件、簡化主體2.結(jié)構(gòu)設(shè)計腐蝕控制對結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求137盡量集中附件、簡化主體設(shè)計不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安全閥盡量集中附件、簡化主體設(shè)計不良良入孔安全閥排出管排出管入孔安138（3）設(shè)備表面狀態(tài)應(yīng)當(dāng)均勻、平滑、清潔，突出的緊固件的數(shù)目愈少愈好。例子：教材圖10-6（3）設(shè)備表面狀態(tài)應(yīng)當(dāng)均勻、平滑、清潔，突139(4)盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體

停滯、應(yīng)力集中、局部過熱等不均勻因素。

（5）注意材料相容性和設(shè)備之間的相互腐蝕性影響。（6）采用覆蓋層保護(hù)的設(shè)備(如襯里設(shè)備)有要足夠的強(qiáng)度和剛度，使用中不能變形。（7）方便設(shè)備清洗，維修和防腐蝕施工。(4)盡量避免縫隙、死角、坑洼、液體

停滯、應(yīng)力集140表面簡單、平滑、清潔，避免尖角和切痕