针对普通碳钢管道、法兰阀门等钢质 构件自然环境&工业腐蚀一、大气腐蚀定义:由大气中的 水、氧、酸性污染物 等物质的作用而引起 的腐蚀,称为大气腐 蚀1,干燥的大气腐蚀 2,潮湿的大气腐蚀---大气条件下钢材的腐蚀实质 上是水膜下的电化学腐 蚀 3,可见液膜下的大气腐蚀 ---指空气中的相对湿度 在 100%左右或在雨中 及其它水溶液中产生的 腐蚀此时,水分在金 属表面已成液滴凝聚, 存在肉眼可见的水膜大气环境腐蚀性分类 按照国标GB /T 15957-1995《大气环境腐蚀性分类》腐蚀类型腐蚀速率 mm/a腐蚀环境等级名称环境气体类型相对湿度( 年平均)%大气环境ⅰ无腐蚀70 60~75 75 60~75 75 60~75工业大气 海洋大气ⅵ强腐蚀1~5D75工业大气大气中腐蚀性气体的腐蚀程度空气相对湿度,%气体类别腐蚀程度 ≤60A弱腐蚀B弱腐蚀C中腐蚀D强腐蚀 61~75A弱腐蚀B中腐蚀C中腐蚀D强腐蚀 75A中腐蚀B中腐蚀C强腐蚀D强腐蚀腐蚀性气体的分类气体分类名称浓度,mg/m3名称浓度,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0.1~1氟化氢0.05~5氯化氢0.05~5硫化氢0.01~5C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5.1~10D二氧化硫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大气腐蚀的影响因素 水的影响 SO2的影响 海洋大气的影响其他影响通过分析大气中的相对湿度、PH 值、含盐量、氯离 子、硫化物等项目,确定大气的腐蚀性。
大气腐蚀采取的防腐蚀措施防腐蚀方法的选择 钢种的选用 腐蚀裕量的确定 涂层防腐蚀 非金属涂层 热喷涂金属覆盖层通常碳钢的大气腐蚀速率取决于湿度、温度、降水 量、凝露以及大气组成、灰尘、含盐量、大气污染等二、 海水腐蚀海水腐蚀综述:海水是一种十分复杂的腐蚀环境,其中含有多 种无机盐类、有机物以及溶解的气体、悬浮 物、胶体、生物等海水是含有3%~3.5%氯 化钠、PH值为8左右的良好电解质,而氯离子 具有强烈的侵蚀活性,钢在海洋环境中的腐蚀 是十分严重的影响海水腐蚀的主要因素氧气的含量---它可以与铁化合形成铁锈 PH值对腐蚀---随金属而异,通常水的酸性越 大,腐蚀性越强海水中的钙、镁在碱性条件下会形成碳酸盐、 碳酸氢盐的沉积物 海水的温度随其地理位置和深度而异 附着生物对金属腐蚀的影响1、生物的代谢作用与尸体的腐败产物所引起的局部环境的 酸度变化; 2、附着生物的生长过程破坏金属表面的保护膜;3、附着部分的边缘,形成缝隙造成局部氧的浓度差异,引起金属表面电化学不均匀性; 4、有些细菌可以直接参与电化学腐蚀过程;5、在金属表面形成一个隔离层,使层内介质与外部海水的交 换受阻。
6、多数金属来说,附着生物能够降低平均腐蚀率,而加剧其 局部腐蚀海水中金属的腐蚀海洋大气区 浪花飞溅区 潮差区 海水全浸区 海泥区 海水中的PH 值、含盐量、氯离子、硫化物、硝酸根等 项目,确定海水的腐蚀性三、 土壤腐蚀背景:土壤是一种极其复杂且不均匀的固、液、气三 相体系,金属的腐蚀性能与其电阻率、溶解离子的种 类和数量、含水量、温度、透气性、PH值、氧化还原 电位、微生物影响等因素有着密切的关系根据有关技术文献报导,对照土壤腐蚀性能等级分类 表,在土壤腐蚀性强的地区,钢管的平均腐蚀速率可 达0.125mm/a,最大局部孔蚀深度可达1~1.75mm/a, 厚度为6mm的钢管在4~6年内便会出现腐蚀穿孔现象 ,在土壤腐蚀性为中等的地区,钢管运行10~15年之 后也将会腐蚀穿孔,导致泄漏事故这是造成埋地管 网产生严重腐蚀的外界因素土壤中理化性质 对钢质管道腐蚀速度影响因素土壤电阻率含盐量氯离子和硫酸根离子含量含水量土壤微生物含量氧化还原电位 PH值等参照SY/T 0087-95《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方 法标准》土壤理化性质﹠ 腐蚀强度腐蚀等级极强强中等弱极弱土壤的电阻率(.m)0~55~3030~5050~100100土壤含盐量%0.750.10~0.750.05~0.100.01~0.058.5氧化还原电位(mv)200钢材的腐蚀速率、穿孔年限﹠ 土壤腐蚀性 碳钢管壁的平均腐蚀深度一般应控制在≤0.125mm/a,铜、 铜合金和不锈钢应控制在≤0.005mm/a。
腐蚀速率,mm/a腐蚀穿孔年限,a / mm腐蚀性>0.1251~3强0.04~0.1253~5较强0.01~0.045~10中0.0025~0.0110~25弱<0.0025>25极弱土壤电阻率﹠ 土壤腐蚀定义:土壤电阻率是表征土壤导电性能的指 标,常用作判断土壤腐蚀性的最基本参 数以土壤电阻率来划分土壤的腐蚀性是 各国的常用方法,即电阻率小,腐蚀性强 ;电阻率大,腐蚀性弱土壤电阻率﹠ 土壤腐蚀(Ω·m) SY/T 0087-95《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》腐蚀蚀性中国前苏苏 联联英国日本美国(1 )美国(2)美国(3 )法国极强<5<9<7.5<5强<205~109~23<20<10<205~15中等20~5010~2023~5020~4510~1007.5~10020~4515~25弱>5020~ 10050~ 10045~60100~100045~60很弱>100>100>60>1000>10060~100>30土壤含盐量﹠ 土壤腐蚀背景:钢铁在土壤、水中的腐蚀过程是氧的去 极化过程,属电化学腐蚀 土壤、水中总是溶解有一定数量的盐和氧气钢铁氧 化时生成一些氧化物:氧化亚铁(FeO)、氧化铁( Fe2O3)和磁性氧化铁(Fe3O4)。
有水存在时,腐蚀 结果就生成这些氧化物的水化物:氢氧化亚铁 [Fe(OH)2]和氢氧化铁[Fe(OH)3],腐蚀过程中的氧化反 应按下列方向进行: Fe → Fe2+ + 2e Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 4 Fe(OH)2 +O2+2H2O → 4 Fe(OH)3土壤含水量﹠ 金属的腐蚀速度腐蚀速度与水中的含氧量和氧在水中的扩散速 度有关当土壤中有适当的含水量(12~25% )和足够的氧时,腐蚀速度就很大土壤中钢管的腐蚀过程是电化学反应过程土壤含水量﹠ 土壤腐蚀性土壤含水量 特征含水量, %腐蚀蚀速率特 点土壤含水量 特征含水量, %腐蚀蚀速率特点没有水分0没有发生连续的 水层25~40腐蚀速率降低含水量增加 到临界值10~12腐蚀速率增 加到最大值连续水层继 续增加﹥ 40较低的恒定腐 蚀速率保持临界 值含水量12~25保持最大腐 蚀速率土壤PH值﹠ 土壤腐蚀土壤PH值值腐蚀蚀性<4.5强4.5~6.5中6.5~8.5弱土壤中的微生物﹠ 金属腐蚀土壤中的微生物对金属腐蚀有很大影响,主要为厌氧的硫酸盐还 原菌和好氧的硫杆菌、铁细菌等,其中以硫酸盐还原菌危害最大 ,它参加电极反应的作用是将可溶的硫酸盐转化为硫化氢,并和 铁作用生成硫化亚铁。
其电极反应为: 阳极过程:Fe → Fe2++2e 阴极过程:H++e → H 细菌参加的阴极反应为原子氢和硫酸盐作用,即: 8H+SO42- → S2-+4H2O 二次腐蚀产物: Fe2++S2- → FeS Fe2++2OH- → Fe(OH)2 总反应式: 4Fe + SO42- + 4H2O = FeS + 2OH- + 3Fe(OH)2谢谢。