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1、化工厂的材料与腐蚀 （第一部分）拜耳技术工程（上海）有限公司赵志农化工厂的材料与腐蚀 （第一部分）拜耳技术工程（上海）有限公司赵志农2010年年9月月15日，日，MTI 技术论坛技术论坛Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 2赵志农材料与腐蚀专家赵志农材料与腐蚀专家教育背景：教育背景： 金属物理学 工作经验：工作经验： 2008 ，拜耳技术工程（上海）有限公司，材料与腐蚀专家，负责拜耳工厂维护及在建项目及外部客户的材料与腐蚀工作。 19842008，天华化工机械及自动化研究设计院（原化工部化工机械研究院），负责石油化工设备的腐蚀问题研究和
2、重大事故的失效分析工作 资质证书：资质证书： 国家注册高级工程师， 国家注册三类压力容器、压力管道检验师 机械工程学会失效分析分会的失效分析专家 中国腐蚀与防护学会化工过程委员会秘书长。 化工部化肥司压力容器联络网的秘书长。 核工业部科技进步三等奖 专长：专长： 电子显微镜操作，熟悉电子显微镜的微区分析技术，金属材料的金相分析，金属设备及构件的断口分析技术，具备比较丰富的失效分析经验Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 3大纲大纲1. 腐蚀概念腐蚀概念2. 腐蚀类型腐蚀类型3. 材料及其耐腐蚀特性材料及其耐腐蚀特性4. 案例分析案例分析5
3、. 腐蚀防护和检测腐蚀防护和检测1. 腐蚀概念腐蚀概念Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 5什么叫腐蚀？腐蚀的定义：材料或设备，受环境影响而发生变质、失效以及除了纯机械性破坏以外的一切破坏现象，称之为腐蚀。什么叫腐蚀？腐蚀的定义：材料或设备，受环境影响而发生变质、失效以及除了纯机械性破坏以外的一切破坏现象，称之为腐蚀。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 6什麽叫金属腐蚀？金属腐蚀的定义：金属在环境介质的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理溶解而产生的破坏。金属腐蚀是包括金属材料
4、和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系。什麽叫金属腐蚀？金属腐蚀的定义：金属在环境介质的作用下，由于化学反应、电化学反应或物理溶解而产生的破坏。金属腐蚀是包括金属材料和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 7金属均匀腐蚀的三级标准一般来说，当金属腐蚀速小于金属均匀腐蚀的三级标准一般来说，当金属腐蚀速小于0.1mm.a-1时，或小于时，或小于35mpy 时，就算是耐腐蚀的了。时，就算是耐腐蚀的了。耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度/ mm.a-1耐蚀耐蚀11.02. 腐蚀类
5、型腐蚀类型Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 9按腐蚀环境分类：按腐蚀环境分类： 大气腐蚀大气腐蚀 海水腐蚀海水腐蚀 土壤腐蚀土壤腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀按腐蚀破坏形式分类按腐蚀破坏形式分类 均匀腐蚀均匀腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀按腐蚀机理分类:按腐蚀机理分类: 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 物理腐蚀物理腐蚀按腐蚀形态分类：按腐蚀形态分类：均匀腐蚀均匀腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀孔蚀孔蚀晶间腐蚀晶间腐蚀选择性腐蚀选择性腐蚀腐蚀磨损腐蚀磨损应力腐蚀应力腐蚀氢损伤金属腐蚀的分类氢损伤金属腐蚀的分类Materials and Corrosion
6、in Chemical Plant Page 10环境腐蚀环境腐蚀 - 大气腐蚀大气腐蚀由大气中的水、氧、酸性物质的作用而引起的腐蚀，称为大气腐蚀。 腐蚀性气体的分类见下表由大气中的水、氧、酸性物质的作用而引起的腐蚀，称为大气腐蚀。 腐蚀性气体的分类见下表气体类别气体类别名称名称浓度浓度 mg/m3名称名称浓度浓度 mg/m3A二氧化碳2000氮的氧化物2000氮的氧化物0.1-5二氧化硫0.5-10氯0.1-l 氟化氢0.05-5硫化氢0.01- 5 氯化氢0.05-5C二氧化硫11-200氮的氧化物5.1-25 氟化氢5.1-10氯1.1-5 硫化氢5.1-100氯化氢5.1-10 D二氧
7、化硫201-1000氮的氧化物26-100 氟化氢11-100氯5.1-10 硫化氢100氯化氢11-100 Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 11环境腐蚀环境腐蚀 - 海水腐蚀海水可认为是海水腐蚀海水可认为是0.5mol/L的的NaCl溶液（盐浓度约溶液（盐浓度约3.5），钢的腐蚀性比其它浓度更强烈。海水中氧含量氧含量愈高，腐蚀速率愈大，海水流速愈高，氧供应愈充分，金属腐蚀率也愈大。碳钢和低合金钢在全浸条件下的腐蚀形式主要表现钢铁表面产生腐蚀麻点、蚀斑、蚀坑，甚至出现单个较深较大的腐蚀溃疡坑。），钢的腐蚀性比其它浓度更强烈。海水中氧
8、含量氧含量愈高，腐蚀速率愈大，海水流速愈高，氧供应愈充分，金属腐蚀率也愈大。碳钢和低合金钢在全浸条件下的腐蚀形式主要表现钢铁表面产生腐蚀麻点、蚀斑、蚀坑，甚至出现单个较深较大的腐蚀溃疡坑。 滩涂区滩涂区 海洋大气区海洋大气区 飞溅区飞溅区 全浸区全浸区Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 12环境腐蚀环境腐蚀 - 土壤腐蚀土壤腐蚀 电偶腐蚀管道使用中的所有腐蚀现象在本质上都属电偶腐蚀。电偶腐蚀中，电流流出的部位叫阳极，电流流进的部位叫阴极。电偶腐蚀又可分为两类：电偶腐蚀管道使用中的所有腐蚀现象在本质上都属电偶腐蚀。电偶腐蚀中，电流流出的部
9、位叫阳极，电流流进的部位叫阴极。电偶腐蚀又可分为两类： 在同一电解质里存在不同的金属在同一电解质里存在不同的金属 不同金属不同金属 同一金属不同表面条件同一金属不同表面条件 轧制氧化皮轧制氧化皮 同一金属处在不同的电解质里同一金属处在不同的电解质里 土壤种类土壤种类 含氧浓度含氧浓度 温度温度 电解质移动速度电解质移动速度 杂散电流腐蚀当管线铺设在电气线路、发电厂附近或构筑物正处于外加直流电的保护时，就会发生腐蚀。由于电流杂散电流腐蚀当管线铺设在电气线路、发电厂附近或构筑物正处于外加直流电的保护时，就会发生腐蚀。由于电流“偏离偏离”了其预定通道，所以称作了其预定通道，所以称作“杂散电流杂散电流
10、”。这种电流流入管子的那些部位，就成为阴极而受到保护。相反，电流离开管子的那些部位，就成为阳极而受到腐蚀。这种电流流入管子的那些部位，就成为阴极而受到保护。相反，电流离开管子的那些部位，就成为阳极而受到腐蚀。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 13细菌腐蚀受到许多因素的影响，如土壤所含水份，土壤呈中性或酸性，有机质（树叶、树根、木质纤维）的类型和丰富程度，不可缺少的化学盐类，所有这些都是作为细菌食物必不可少的。此外，管子周围的土壤温度也适合细菌的繁殖。环境腐蚀细菌腐蚀受到许多因素的影响，如土壤所含水份，土壤呈中性或酸性，有机质（树叶、树
11、根、木质纤维）的类型和丰富程度，不可缺少的化学盐类，所有这些都是作为细菌食物必不可少的。此外，管子周围的土壤温度也适合细菌的繁殖。环境腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 14按腐蚀环境分类：按腐蚀环境分类： 大气腐蚀大气腐蚀 海水腐蚀海水腐蚀 土壤腐蚀土壤腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀按腐蚀破坏形式分类按腐蚀破坏形式分类 均匀腐蚀均匀腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀按腐蚀机理分类:按腐蚀机理分类: 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 物理腐蚀物理腐蚀按腐蚀形态分类：按腐蚀形态分类：均匀腐蚀均匀腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀孔蚀孔蚀晶间腐蚀
12、晶间腐蚀选择性腐蚀选择性腐蚀腐蚀磨损腐蚀磨损应力腐蚀应力腐蚀氢损伤金属腐蚀的分类氢损伤金属腐蚀的分类Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 15均匀腐蚀和局部腐蚀均匀腐蚀和局部腐蚀均匀腐蚀均匀腐蚀又称全面腐蚀，是一种常见的腐蚀形态,主要集中在金属表面上，化学或电化学反应在全部暴露的金属表面或大部分面积上均匀地腐蚀。腐蚀结果使金属变薄或体积减小。如碳钢在强酸中发生的腐蚀。均匀腐蚀的危险性相对较小，因为知道了腐蚀率，即可推知材料的使用寿命，并在设计时加以考虑。又称全面腐蚀，是一种常见的腐蚀形态,主要集中在金属表面上，化学或电化学反应在全部暴露的
13、金属表面或大部分面积上均匀地腐蚀。腐蚀结果使金属变薄或体积减小。如碳钢在强酸中发生的腐蚀。均匀腐蚀的危险性相对较小，因为知道了腐蚀率，即可推知材料的使用寿命，并在设计时加以考虑。从重量上来看，均匀腐蚀代表金属的最大的破坏。但是从技术观点来看，这类腐蚀并不重要，因为根据比较简单的试验，就可以准确估计设备的寿命。从重量上来看，均匀腐蚀代表金属的最大的破坏。但是从技术观点来看，这类腐蚀并不重要，因为根据比较简单的试验，就可以准确估计设备的寿命。局部腐蚀局部腐蚀在性质上更危险，更难于预测。而且它们又都是局部性的，腐蚀局限在结构的特定区域或部位上，其结果就引起设备、机器、工具的意外或过早的损坏。在性质上
14、更危险，更难于预测。而且它们又都是局部性的，腐蚀局限在结构的特定区域或部位上，其结果就引起设备、机器、工具的意外或过早的损坏。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 16局部腐蚀和全面腐蚀的主要区别局部腐蚀和全面腐蚀的主要区别项目全面腐蚀局部腐蚀腐蚀形态项目全面腐蚀局部腐蚀腐蚀形态腐蚀分布在整个金属表面上。腐蚀集中在一定的区域，其它部位基本不腐蚀。腐蚀电池腐蚀电池阴/阳极在金属表面上变换不定，不可辨别。阴极和阳极在金属表面上基本不变，可以辨别。电极面积电极面积阴/阳极面积基本相等。阴极面积阳极面积。电势电势阳极电势=阴极电势=腐蚀电势。 阳
15、极电势阴极电势。腐蚀产物腐蚀产物有的可能会对金属有保护作用。 对金属没有保护作用。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 17局部腐蚀和全面腐蚀的区别局部腐蚀和全面腐蚀的区别 - 腐蚀极化图腐蚀极化图从腐蚀极化图也可看出局部腐蚀与全面腐蚀的区别。由于局部腐蚀阴、阳极间有欧姆电压降从腐蚀极化图也可看出局部腐蚀与全面腐蚀的区别。由于局部腐蚀阴、阳极间有欧姆电压降IRL，其中，其中I为腐蚀电流强度，为腐蚀电流强度，RL为溶液电阻。因此阳极电势为溶液电阻。因此阳极电势A比阴极电势比阴极电势C低，二者之差等于低，二者之差等于IRL。全面腐蚀可忽略溶液
16、电阻，即全面腐蚀可忽略溶液电阻，即IRL趋于趋于0，使阴、阳极极化曲线交于一点，因此阴、阳极电势相等，都等于腐蚀电势。这样对于全面腐蚀，可把整个金属表面既看成阳极，又看成阴极，故稳态腐蚀下，不但阴、阳极电流强度相等，而且电流密度也相等。，使阴、阳极极化曲线交于一点，因此阴、阳极电势相等，都等于腐蚀电势。这样对于全面腐蚀，可把整个金属表面既看成阳极，又看成阴极，故稳态腐蚀下，不但阴、阳极电流强度相等，而且电流密度也相等。Materials and Corrosion in Chemical Plant Page 18按腐蚀环境分类：按腐蚀环境分类： 大气腐蚀大气腐蚀 海水腐蚀海水腐蚀 土壤腐蚀土壤腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀按腐蚀破坏形式分类按腐蚀破坏形式分类 均匀腐蚀均匀腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀按腐蚀机理分类:按腐蚀机理分类: 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化
