《化工设备材料及其选择_化工设备腐蚀与防腐以及选择详解》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工设备材料及其选择_化工设备腐蚀与防腐以及选择详解(20页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第六节 化工设备的腐蚀及防腐措施 一. 金属的腐蚀 1.化学腐蚀 金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀 。 特点:1)腐蚀产物在金属表面; 2)腐蚀过程中无电流产生。 腐蚀产物特性: 1)致密而稳定,与金属结合牢固钝化膜 钝化作用; 2)不稳定,与金属结合不牢固脱落 活化作用。 (1)金属的高温氧化及脱碳 金属在高温下的气体腐蚀。 解决方法:冶炼时加入铬,硅或铝 不起皮钢 脱碳反应: Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 温度700时脱碳作用。 力学性能下降。 (2)氢腐蚀 铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力: 压力/MPa温
2、度/压力/MPa温度/ 310300280 3040220210 1020270240 4060210200 2030230220 6080200190 第一阶段:氢脆 以原子状态侵入钢材内部,聚集,使 钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。 第二阶段:氢侵蚀 发生化学反应: Fe3C+2H2=3Fe+CH4 危害:1)甲烷在晶界聚集,成为裂纹源; 2)甲烷在钢材表面鼓泡,降低力学性能; 3)渗碳体还原为铁素体,体积减小,产生 组织应力,促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条 件,加重氢侵蚀钢材组织成为网格。 2.电化学腐蚀 金属与电解液接触发生电化学反映。 三个环节: 发生电化学腐蚀必备条件: 1)
3、同一金属中有不同电位的组织成分 或存在不同电位的金属; 2)阳极和阴极互相连接; 3)阳极和阴极同处在连通的电解液中 。 晶间腐蚀和应力腐蚀 均属于电化学腐蚀。 1.晶间腐蚀 腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处,腐蚀破坏 金属晶粒间的结合力,使之强度和塑性完全丧 失。“内部瓦解”作用。 不锈钢有晶间腐蚀可能: 在450850 之间,生成(CrFe)23C6,沿晶界析出 ,晶界成为贫铬带。在电化学行为中,贫铬带成为阳 极,晶粒成为阴极,形成微电池。 解决办法: 1)钢中加入Ti和Nb元素; 2)减少不锈钢中的碳含量。 2.应力腐蚀 亦称腐蚀开裂金属在腐蚀性介质和拉应力共 同作用下产生的破坏形式。 腐
4、蚀断裂过程分三个阶段: 1)孕育阶段机械裂纹。 2)裂纹扩展裂纹尖端为高度应力集中区, 出现微电池。 3)破坏阶段。 裂纹扩展应力腐蚀: 二.金属腐蚀的评定方法: 1)质(重)量变化评定法 试验测定,单位表面、单位时间腐蚀 引起的质(重)量变化量。 2)腐蚀深度评定法 用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速 度。 三. 金属腐蚀破坏的形式 危险性较小, 壁厚有保证即可。 危险性较大, 隐蔽; 穿孔泄漏; 局部应力过大 。 四. 金属设备的防腐措施 1.衬覆保护层 1)金属保护层电镀,喷镀,衬里等。 2)非金属保护层 非金属衬里瓷砖,石墨板,水玻璃胶泥; 防腐涂料防腐漆,环氧树脂等。 2.电化学保护
5、1)阳极保护被保护设备接直流电源阳极, 生成“钝化膜”。 2)阴极保护 牺牲阳极保护。 3.添加缓蚀剂 腐蚀性介质中加入少量缓蚀剂,降低 或停止腐蚀作用。 注意! 1)不影响产品(介质)质量; 2)符合性; 3)种类和用量要经试验确定。 第七节. 化工设备材料的选择 要考虑: 设备的操作条件压力、温度、介质特性 、操作特点; 材料的使用性能力学性能、物理性能、 化学性能; 加工工艺性能焊接性能、热处理性能、 冷弯性能及其他冷热加工性能; 经济合理性及设备结构材料价格、制造 费用和使用寿命。 选材一般原则: 1.压力容器用钢材应符合GB150-1998钢制压力 容器的要求,设计压力不大于35MP
6、a。接受 压力容器安全技术监察规程的监督。 2.压力容器承压件用普通碳钢钢板的适用范围: 钢板牌号 使用温度 设计压 力 MPa 壳体厚度 mm 其他限制 Q235-B 03501.620 不得用于高度毒性和 极度危害介质 Q235-C 04002.530 3.设计温度应在允许使用温度范围内 。见书p46表1-30。 4.耐腐蚀 !同时考虑正常生产、停车、空料 、内填料等的实际情况。 5.经济性好 6.其他 (1)高压设备应优先选用低合金高、中强 度钢,从而节省钢材。 (2)承受刚度控制的设备,不宜采用高强 度材料。 (3)1Cr18Ni9Ti 钢材使用温度不高于 500时,许用应力按0Cr18Ni10Ti 选取 。