精選水工藝設(shè)備基礎(chǔ)

水工藝設(shè)備基礎(chǔ)

2006-12

給水排水工程專(zhuān)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。3/14/20232材料腐蝕分類(lèi)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(lèi)型腐蝕機(jī)理腐蝕環(huán)境分類(lèi)依據(jù)3/14/20233金屬材料腐蝕分類(lèi)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(lèi)溶液工業(yè)水中液態(tài)金屬3/14/20234金屬材料腐蝕分類(lèi)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3/14/20235設(shè)備材料腐蝕圖片3/14/20236設(shè)備材料腐蝕圖片3/14/202372.1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3/14/202382.1.1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)的開(kāi)展3/14/202392.1.1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。3/14/2023102.1.1概述鍋爐爐管的腐蝕溶解氧腐蝕〔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；3/14/2023112.1.1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。3/14/2023122.1.2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。3/14/2023132.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理1、金屬的化學(xué)腐蝕純氧化復(fù)原過(guò)程，金屬被氧化，腐蝕介質(zhì)被復(fù)原；氣體腐蝕、非電解質(zhì)溶液腐蝕；反響進(jìn)行中沒(méi)有電流產(chǎn)生?！?〕金屬氧化及其氧化膜大多數(shù)金屬氧化在其外表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。3/14/2023142.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理3/14/2023152.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理3/14/2023162.1.2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。①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℃，外表上就開(kāi)始形成多孔、疏松的“氧化皮〞。3/14/2023172.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理②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。3/14/2023182.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理③

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)反響，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局部或全部恢復(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)生反響。防止：降低含碳量、加合金元素。3/14/2023192.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理④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%〕。3/14/2023202.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理〔3〕防止鋼鐵氣體腐蝕的方法合金化：參加元素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，在金屬外表形成耐高溫氧化的陶瓷覆蓋層。3/14/2023212.1.2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(lèi)導(dǎo)體、金屬外表的微觀區(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。3/14/202322金屬腐蝕原電池分類(lèi)依據(jù)電極尺寸：宏觀和微觀腐蝕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3/14/202323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；外表氧化膜不完整。引起金屬外表電極電位的不同。電極電位較低作陽(yáng)極〔腐蝕〕，較高作陰極。3/14/2023252.1.2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)反響緩慢造成；濃差極化：電極反響物〔或反響生成物〕輸運(yùn)緩慢造成；電阻極化：在電極外表上生成了具有保護(hù)作用的氧化膜或不溶性的腐蝕產(chǎn)物等引起的。3/14/2023262.1.2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(chēng)為鈍化劑。成相膜理論：當(dāng)金屬溶解時(shí)，可在金屬外表生成一層致密的、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，而只要在金屬外表或局部外表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。3/14/2023272.1.2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)外加電流或電位到達(dá)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。3/14/2023282.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理〔4〕氫去極化和氧去極化腐蝕①氫去極化腐蝕以氫離子復(fù)原反響為陰極過(guò)程的腐蝕稱(chēng)為氫去極化腐蝕，簡(jiǎn)稱(chēng)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H＋·nH2O→H＋＋nH2O形成吸附氫原子H＋＋M〔e〕→MH〔電化學(xué)步驟〕吸附氫原子脫附MH＋MH→H2＋2M〔脫附步驟〕氫分子形成氣泡，從外表逸出。3/14/2023292.1.2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)、外表狀態(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，析氫反響加快，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)極反響和陰極反響都將加快。3/14/2023302.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理②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，析氫反響的電位較負(fù)，一般金屬腐蝕過(guò)程的陰極反響往往不是析氫反響，而是溶液中的氧的復(fù)原反響，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為負(fù)。

3/14/2023312.1.2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)電極外表的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的外表；氧在金屬外表進(jìn)行復(fù)原反響。3/14/2023322.1.2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)散和電極反響速度加快，因此在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高腐蝕速度加快。3/14/202333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：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：活化方案；濃差極化陰極反響產(chǎn)物：以氫氣溢出，電極外表溶液得到附加攪拌；產(chǎn)物只能靠擴(kuò)散或遷移離開(kāi)，無(wú)氣泡溢出。3/14/2023342.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理3、金屬腐蝕破壞的形態(tài)3/14/2023352.1.2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)金屬外表，結(jié)果使金屬構(gòu)件截面尺寸減小，直至完全破壞?？刂疲汉侠磉x材、留有裕量；施加保護(hù)性覆蓋層；緩蝕劑；電化學(xué)保護(hù)。3/14/2023362.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理〔2〕局部腐蝕腐蝕集中在金屬外表局部地區(qū)，而其它大局部外表幾乎不腐蝕，稱(chēng)為局部腐蝕。3/14/2023373/14/2023382.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理①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(chēng)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；添加環(huán)緩蝕劑。3/14/2023392.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理②小孔腐蝕小孔腐蝕：金屬外表局部出現(xiàn)向深處開(kāi)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(chēng)孔蝕或點(diǎn)蝕?？刂疲汉辖鸬某煞趾徒M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、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。3/14/2023402.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理③縫隙腐蝕

縫隙腐蝕：腐蝕發(fā)生在縫隙內(nèi)。發(fā)生和開(kāi)展機(jī)理與孔蝕很相似，存在縫隙是外表缺陷，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。盡可能防止形成縫隙和積液的死角。對(duì)不可防止的縫隙，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5×10－6mol/L，這樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池。3/14/2023412.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理④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。腐蝕從外表沿著晶界深入內(nèi)部，外表看不出腐蝕跡象，可用金相顯微鏡看出呈網(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。3/14/202342晶間腐蝕2.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理⑤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，其中一局部元素被腐蝕浸出，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(chēng)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。3/14/2023442.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理〔3〕應(yīng)力作用下的腐蝕①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(chēng)為應(yīng)力腐蝕。大致過(guò)程為：金屬外表生成的保護(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開(kāi)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。3/14/2023452.1.2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：陰極析氫反響在金屬外表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。3/14/2023462.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理防止：正確選材:防止構(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)，參加適當(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)3/14/2023472.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理②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)防止應(yīng)力集中；改善介質(zhì)條件；電化學(xué)保護(hù)。3/14/2023482.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理③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(chēng)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3/14/2023492.1.2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(chēng)之為微生物腐蝕，也簡(jiǎn)稱(chēng)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。①影響主要表達(dá)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。3/14/2023502.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理②常見(jiàn)的細(xì)菌腐蝕：厭氧性細(xì)菌腐蝕：硫酸鹽復(fù)原菌〔SRB〕，使硫酸鹽復(fù)原成硫化物，生成硫化氫，進(jìn)而與鐵反響形成硫化鐵，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(lèi)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。3/14/2023512.1.2腐蝕與防護(hù)基本原理③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(lèi)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〔pH>9.0，溫度T>50℃〕、排泄積水、改善通氣條件、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)件外表光滑、在有機(jī)涂層中參加適量殺菌劑等方法。陰極保護(hù)：陰極保護(hù)使構(gòu)件外表附近形成堿性環(huán)境，抑制細(xì)菌活動(dòng)。3/14/202352自然環(huán)境中的腐蝕大氣腐蝕〔空氣中的水和氧〕濕度、溫度、大氣成分影響因素土壤腐蝕〔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)淡水腐蝕：氧去極化過(guò)程3/14/2023532.1.2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3/14/2023542.1.3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)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3/14/2023552.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)〔1〕防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：①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。3/14/2023562.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)②防止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，防止滯留的液體、沉積物遺留在出口管及底部造成濃差腐蝕或沉積物腐蝕。3/14/2023572.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)③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，防止大陰極小陽(yáng)極的危險(xiǎn)連接。3/14/2023582.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)④防止縫隙腐蝕

連接除焊接外還有鉚接、銷(xiāo)釘連接、螺栓連接、法蘭連接等。3/14/2023592.1.3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。防止加料時(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。3/14/2023602.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)⑤防止液體的湍流腐蝕

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意防止過(guò)度的湍流、渦流。防止外形和形狀的突變，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，防止直角彎曲。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)。

3/14/2023612.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)⑥防止應(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。3/14/2023622.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)⑦設(shè)備和構(gòu)筑物的位置要合理設(shè)備裝置的布置應(yīng)盡量防止相互之間可能產(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)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，要盡量防止布置電氣設(shè)備或未做防腐處理的其他設(shè)備。3/14/2023632.1.3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。①腐蝕裕量的選擇：根據(jù)材料腐蝕速度取恰當(dāng)裕量。②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，有可能做出適宜可靠的設(shè)計(jì)。3/14/2023642.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)③材料耐蝕強(qiáng)度特性的變化在加工及施工處理時(shí)，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?！?〕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。3/14/2023652.1.3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)?！?〕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)。3/14/2023662.1.3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，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。3/14/2023672.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)①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）3/14/2023682.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)②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）3/14/2023692.1.3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)。3/14/2023702.1.3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。Fe－H2O體系的電位E－pH簡(jiǎn)圖

3/14/2023712.1.3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）3/14/2023722.1.3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)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小；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〕。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)，電位的偏離可能造成腐蝕速度加快。3/14/2023732.1.3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)析氫反響對(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，選擇適宜的陽(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)。3/14/2023742.1.3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①除去介質(zhì)中的有害成分除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。3/14/2023752.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)②控制介質(zhì)的pH值③降低氣體介質(zhì)的濕度用枯燥劑吸收水分；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1—Au、Pt；2—Al、Zn、Pb；3—Fe、Cd、Mg、Ni等3/14/2023762.1.3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)。①分類(lèi)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(lèi)、胺類(lèi)、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〕。3/14/2023772.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)②

緩蝕機(jī)理吸附理論：極性基團(tuán)定向吸附排列在金屬的外表，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，在金屬外表生成具有保護(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。3/14/2023782.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)③

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。3/14/2023792.1.3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〕外表沉積出金屬而成為鍍層的工藝過(guò)程。2、化學(xué)鍍是利用一種適宜的復(fù)原劑，使溶液中的金屬離子復(fù)原并沉積在基體外表的過(guò)程。它也被稱(chēng)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；外表上可以獲得均勻鍍層；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。3/14/2023802.1.3設(shè)備腐蝕防護(hù)技術(shù)3、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜轉(zhuǎn)化膜：金屬外表的原子層與某些特定介質(zhì)的陰離子反響后，在金屬外表生成的膜層。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，在金屬外表生成的膜層。3/14/2023812.1.3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。滲鍍：將一種或幾種元素從外表擴(kuò)散到基體金屬中去，形成滲層，以改變外表層的化學(xué)成分及組織，從而改善金屬材料外表性能。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)嵩矗ㄟ^(guò)特殊設(shè)備-噴槍?zhuān)瑢⑼繉硬牧霞訜嶂寥廴诨蚪咏廴跔顟B(tài)，高速?lài)娭凉ぜ獗?，并形成防護(hù)層的過(guò)程。3/14/2023822.1.3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。3/14/2023832.1.3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)外外表上粘合一層有機(jī)涂料覆蓋層，將腐蝕介質(zhì)與基體外表隔離開(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。3/14/202384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3/14/202385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、大局部有機(jī)酸及大多數(shù)有機(jī)溶劑、二氧化硫、氯化氫及大局部PH<7的酸性鹽類(lèi)等均耐蝕。用于玻璃鋼襯里、磚板襯里。

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3/14/202387玻璃鋼3/14/202388聚四氟乙烯簡(jiǎn)稱(chēng)F4，享有‘塑料王〞的美譽(yù)，采用F4襯里，F(xiàn)30噴涂及PO滾塑等新工藝3/14/2023892.1.4材料的選擇1、材料選取的基本原則材料的耐蝕性能要滿足要求；材料的物理、機(jī)械和加工工藝性能要滿足要求；要力求最好的經(jīng)濟(jì)效益。3/14/2023902.1.4材料的選擇2、選材時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備或構(gòu)件的工作環(huán)境；參考已有的腐蝕數(shù)據(jù)資料；從事故調(diào)查的分析記錄中吸取教益；腐蝕試驗(yàn)；經(jīng)濟(jì)與耐用的綜合考慮；防護(hù)措施；加工性能、焊接性能，加工后是否會(huì)降低其耐蝕性能，否則會(huì)前功盡棄；3/14/2023912.2設(shè)備的保溫?zé)崴┙o系統(tǒng)中的加熱設(shè)備、貯熱設(shè)備、蒸汽管道、熱水管道及某些凝結(jié)水管道都必須保溫。保溫良好的管網(wǎng)的熱損失一般為總輸送熱量的5％～8％，而保溫結(jié)構(gòu)費(fèi)用約為管網(wǎng)成本的25％～40％，由此可見(jiàn)，熱水供給系統(tǒng)中的設(shè)備和管道的保溫對(duì)保證熱水的水溫、節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約投資都有重要意義。3/14/2023922.2.1保溫的目的保溫的目的主要包括3個(gè)方面：〔1〕減少熱損失，節(jié)能，降低總費(fèi)用平時(shí)運(yùn)行費(fèi)用〔曲線A〕保溫費(fèi)用〔曲線B〕總費(fèi)用曲線C3/14/2023932.2.1保溫的目的〔2〕滿足熱水用戶的使用要求設(shè)備和管道的保溫設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足用戶的使用要求，保證最不利用水點(diǎn)對(duì)水溫的要求〔3〕滿足一定的勞動(dòng)衛(wèi)生條件，保障人身安全，防止?fàn)C傷蒸汽管道保溫層外外表允許的最高溫度與外外表的材質(zhì)有關(guān)，當(dāng)保溫層外外表包上金屬皮時(shí)，外外表溫度不得超過(guò)55℃，當(dāng)保溫層外外表為非金屬材料時(shí)，外外表溫度不得超過(guò)60℃;凝結(jié)水管道及附件保溫層外外表允許的最高溫度與環(huán)境溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度小于5℃時(shí)，保溫層外外表允許的最高溫度為40℃；其他情況下為50℃。為滿足上述要求，以下情況應(yīng)設(shè)置保溫：1〕當(dāng)管道或設(shè)備外外表的溫度>50℃時(shí)；2〕要求介質(zhì)溫度保持穩(wěn)定的管道和設(shè)備；3〕為防止管道、設(shè)備中的介質(zhì)凍結(jié)或結(jié)晶時(shí)；4〕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；5〕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。3/14/2023942.2.2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0．3MPa。無(wú)毒腐蝕作用可燃物少吸水率低易于制造成型價(jià)格廉價(jià)為了使保溫層不受損壞，延長(zhǎng)使用壽命，在保溫層外面通常還要加一層保護(hù)層內(nèi)含可燃物及有