安全概论7第七章2课时

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1、化工安全概论化工安全概论第七章第七章第七章第七章 工业腐蚀与预防措施工业腐蚀与预防措施工业腐蚀与预防措施工业腐蚀与预防措施 授课教师授课教师：和萌林和萌林700第七章2化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹第四节第四节 腐蚀监测技术腐蚀监测技术第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施 700目录第七章第七章 工业腐蚀与预防措施工业腐蚀与预防措施3化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危

2、害工业腐蚀及其危害711腐蚀腐蚀是指材料在周围介质作用下产生的破坏。腐蚀是指材料在周围介质作用下产生的破坏。腐蚀的原因是多方面的，可以是化学的、物理的、生物的、的原因是多方面的，可以是化学的、物理的、生物的、机械的等等。机械的等等。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 工业腐蚀工业腐蚀主要是由于原材料中含有的以及过程中生主要是由于原材料中含有的以及过程中生成的腐蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中的微量氯成的腐蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中的微量氯和溶解氧也会产生腐蚀作用。和溶解氧也会产生腐蚀作用。4化工安全概论第七章化工安全概论第

3、七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害711腐蚀的形式腐蚀的形式是多种多样的。是多种多样的。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 按照腐蚀的按照腐蚀的环境或起因环境或起因可分为：可分为：大气腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀海洋腐蚀海洋腐蚀生物腐蚀生物腐蚀水腐蚀水腐蚀非水溶液腐蚀非水溶液腐蚀按照腐蚀的按照腐蚀的结果或表现形式结果或表现形式可分为：可分为： 有点腐蚀有点腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹腐蚀疲劳腐蚀疲劳磨损腐蚀磨损腐蚀腐蚀无处不在，种类繁多。为了制定防腐对策，需腐蚀无处不在，种类繁多。为了

4、制定防腐对策，需要对装置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以要对装置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以及运转条件等进行详尽研究，加大力度、综合治理，从及运转条件等进行详尽研究，加大力度、综合治理，从而防止或减缓腐蚀性破坏。而防止或减缓腐蚀性破坏。 5化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害71211. 化学腐蚀化学腐蚀化化学学腐腐蚀蚀是是指指周周围围介介质质对对金金属属发发生生化化学学作作用用而而造造成成的破坏。的破坏。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 工业中常见的化学腐蚀有工业

5、中常见的化学腐蚀有:金属氧化金属氧化高温硫化高温硫化渗碳渗碳脱碳脱碳氢腐蚀氢腐蚀 金金属属在在干干燥燥或或高高温温气气体体中中可可与与氧氧反反应造成腐蚀。应造成腐蚀。 氧化过程可表示为氧化过程可表示为 2Me+O22MeO 含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化氢等，含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化氢等，在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。 特别是在有水蒸气存在的条件下，二氧化特别是在有水蒸气存在的条件下，二氧化硫与水反应生成亚硫酸，硫化氢则成为氢硫硫与水反应生成亚硫酸，硫化氢则成为氢硫酸，高温硫化腐蚀状况会加重。酸，高温硫化腐蚀状况会加重。 渗碳渗碳是指

6、一氧化碳、烃类等含碳物是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与钢接触分解成游离碳，质在高温下与钢接触分解成游离碳，并渗入钢内形成碳化物的过程。并渗入钢内形成碳化物的过程。 指钢中渗碳体在高温下与气体介质指钢中渗碳体在高温下与气体介质如水蒸气、氢、氧等，发生化学反应如水蒸气、氢、氧等，发生化学反应引起渗碳体脱碳的过程。渗碳和脱碳引起渗碳体脱碳的过程。渗碳和脱碳均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。 氢腐蚀是指氢介质与金属中的碳反氢腐蚀是指氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的过程。应使金属脱碳的过程。6化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀

7、及其危害71222. 电化学腐蚀电化学腐蚀金金属属材材料料与与电电解解质质溶溶液液接接触触时时，由由于于不不同同组组分分或或组组成成的的金金属属材材料料之之间间形形成成原原电电池池，其其阴阴、阳阳两两极极之之间间发发生生的的氧氧化化还还原原反反应应使使某某一一组组分分或或组组成成的的金金属属材材料料溶溶解解，造造成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 两种不同金属在溶液中直接接触，因其电极电位不两种不同金属在溶液中直接接触，因其电极电位不同而构成腐蚀电池，使电极电位

8、较负的金属发生溶解腐同而构成腐蚀电池，使电极电位较负的金属发生溶解腐蚀，则称之为电偶腐蚀，或接触腐蚀。工程上不乏不同蚀，则称之为电偶腐蚀，或接触腐蚀。工程上不乏不同金属材料间的接触，电偶腐蚀这类电化学腐蚀屡屡发生。金属材料间的接触，电偶腐蚀这类电化学腐蚀屡屡发生。 7化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害713化化学学腐腐蚀蚀伴伴随随世世界界工工业业化化进进程程的的是是环环境境污污染染的的加加重重和和人人类类生生存存条条件件的的恶恶化化。污污染染环环境境的的物物质质大大多多是是腐腐蚀蚀性性物质，所以腐蚀现象无时不在，随处可见。物质，所以腐蚀现象无时不

9、在，随处可见。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中，腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中，腐蚀所造成的经济损失占很大比例。腐蚀所造成的经济损失占很大比例。8化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害713一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 19641973年间，日本金属工业公司处理设备损伤年间，日本金属工业公司处理设备损伤事故事故1009起，有起，有985起与腐蚀有关，占起与腐蚀有关，

10、占97.62。美、英、俄、德等国美、英、俄、德等国19691970年调查资料表明，年调查资料表明，腐蚀造成的直接损失占国民经济总收入的腐蚀造成的直接损失占国民经济总收入的24.2。美国每年汽车事故损失美国每年汽车事故损失300亿美元，火灾损失亿美元，火灾损失110亿美亿美元，洪水损失元，洪水损失4.3亿美元，风灾损失亿美元，风灾损失17亿美元，地震损失亿美元，地震损失4亿美元，而腐蚀造成的损失达亿美元，而腐蚀造成的损失达 700亿美元亿美元，远远超出上述其余各项的总和。，远远超出上述其余各项的总和。 9化工安全概论第七章化工安全概论第七章第一节第一节 工业腐蚀及其危害工业腐蚀及其危害713在化

11、学工业中，所用原材料及生产过程中的中间产在化学工业中，所用原材料及生产过程中的中间产品、副产品、产品等大部分具有腐蚀性。品、副产品、产品等大部分具有腐蚀性。腐蚀性介质对建筑物、厂房、设备基础、各种构架、腐蚀性介质对建筑物、厂房、设备基础、各种构架、道路、地沟等，都会造成腐蚀性破坏，可能致使建筑物道路、地沟等，都会造成腐蚀性破坏，可能致使建筑物临危、厂房倒塌、设备基础下陷、构架毁坏、管道变形临危、厂房倒塌、设备基础下陷、构架毁坏、管道变形开裂，造成重大事故。开裂，造成重大事故。一、工业腐蚀概述一、工业腐蚀概述二、腐蚀机理二、腐蚀机理三、腐蚀的危害与损失三、腐蚀的危害与损失 在化工生产中，大量酸、

12、碱等腐蚀性介质，严重地在化工生产中，大量酸、碱等腐蚀性介质，严重地腐蚀着机械、设备，管路、阀门、垫片、填料等，致使腐蚀着机械、设备，管路、阀门、垫片、填料等，致使设备壁厚变薄、强度下降，设备、管路、阀门泄漏，内设备壁厚变薄、强度下降，设备、管路、阀门泄漏，内容物向外泄放或散逸，引起中毒、火灾、爆炸等事故发容物向外泄放或散逸，引起中毒、火灾、爆炸等事故发生。电气、仪表等设施，会因腐蚀而引起绝缘破坏、接生。电气、仪表等设施，会因腐蚀而引起绝缘破坏、接触不良，致使电气、仪表失灵，引发各类事故。触不良，致使电气、仪表失灵，引发各类事故。 10化工安全概论第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的

13、典型类型工业腐蚀的典型类型7211全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程度全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程度相同的腐蚀，也称作均匀腐蚀。相同的腐蚀，也称作均匀腐蚀。一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤在全面腐蚀中，金属以一定的速度被腐蚀介质所溶在全面腐蚀中，金属以一定的速度被腐蚀介质所溶解，金属结构逐渐变薄。而局部腐蚀是指金属结构特定解，金属结构逐渐变薄。而局部腐蚀是指金属结构特定区域或部位上的腐蚀。区域或部位上的腐蚀。另一种重要腐蚀类型另一种重要腐蚀类型应力腐蚀应力腐蚀下一节单独介绍下一节单独介绍 思考题：思考题： 常见常见的

14、工业腐蚀的典型类的工业腐蚀的典型类型有哪几种？型有哪几种？11化工安全概论第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型7212一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤全全面面腐腐蚀蚀的的速速度度，以以金金属属结结构构单单位位时时间间内内，单单位位面面积积的的质质量量损损失失表表示示，如如mgdm-2.d-1，gm-2.h-1；也也可可用用金金属属每每年年腐腐蚀蚀的的深深度度，即即金金属属构构件件每每年年变变薄薄的的程程度度来来表表示，如示，如mma-1。金属材料的耐腐蚀性按其腐蚀速度分为四个等级：金属材料的耐腐蚀性按

15、其腐蚀速度分为四个等级：等级等级腐蚀速率腐蚀速率mma-1腐蚀特性腐蚀特性10.05优良优良20.050.5良好良好3 0.51.5可用，腐蚀较重可用，腐蚀较重4 1.5不宜，腐蚀严重不宜，腐蚀严重12化工安全概论第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型722缝隙腐蚀是在电解质溶液中，金属与金属、金属与非金缝隙腐蚀是在电解质溶液中，金属与金属、金属与非金属之间的狭缝内发生的腐蚀。在管道连接处，衬板、垫片处，属之间的狭缝内发生的腐蚀。在管道连接处，衬板、垫片处，设备污泥沉积处，海生物附着处，以及设备外部尘埃、腐蚀设备污泥沉积处，海生物附着处，以及设备外部尘埃、腐

16、蚀产物附着处，金属涂层破损处，均易产生缝隙腐蚀。产物附着处，金属涂层破损处，均易产生缝隙腐蚀。一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤一般为电化学腐蚀。缝隙可使溶液侵入，也可使其流动一般为电化学腐蚀。缝隙可使溶液侵入，也可使其流动受阻。缝宽在受阻。缝宽在0.100.12mm间最易腐蚀，一般腐蚀的缝隙宽间最易腐蚀，一般腐蚀的缝隙宽度约为度约为0.0253.125mm。缝内外面积比越大，则提供阴极反。缝内外面积比越大，则提供阴极反应的场所越多，从而加速了缝内的阳极反应，使腐蚀加快。应的场所越多，从而加速了缝内的阳极反应，使腐蚀加快。 13化工安全概论

17、第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型723孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的腐蚀，简孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的腐蚀，简称孔蚀，也称作小点腐蚀。金属表面由于露头、错位、称孔蚀，也称作小点腐蚀。金属表面由于露头、错位、介质不均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破坏，成介质不均匀等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破坏，成为点蚀源。点蚀源在某段时间内呈活性状态，电极电位为点蚀源。点蚀源在某段时间内呈活性状态，电极电位较负，与表面其他部位构成局部腐蚀微电池。在大阴极、较负，与表面其他部位构成局部腐蚀微电池。在大阴极、小阳极的条件下，点蚀源的金属迅速被溶解形成孔

18、洞。小阳极的条件下，点蚀源的金属迅速被溶解形成孔洞。一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤氯氯化化物物、溴溴化化物物、次次氯氯酸酸盐盐等等溶溶液液，及及含含氯氯离离子子天天然然水水的的存存在在，最最易易产产生生孔孔蚀蚀。氯氯化化亚亚铜铜、氯氯化化亚亚铁铁或或卤卤素素离离子子与与氧氧化化剂剂同同时时存存在在，则则能能加加剧剧孔孔蚀蚀。当当介介质质中中OH-、NO3-、SO42-等等阴阴离离子子与与溶溶液液中中的的Cl-比比值值达达一一定定值值时，对孔蚀有抑制作用，否则其作用相反。时，对孔蚀有抑制作用，否则其作用相反。增增加加溶溶液液流流速速，能能

19、消消除除金金属属表表面面滞滞流流状状态态，有有降降低低孔蚀作用的倾向。孔蚀作用的倾向。 14化工安全概论第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型72411. 氢腐蚀氢腐蚀在在高高温温高高压压下下，氢氢引引起起钢钢组组织织结结构构变变化化，使使其其机机械械性能恶化，称为氢腐蚀。性能恶化，称为氢腐蚀。一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤氢氢腐腐蚀蚀是是指指H2在在高高温温高高压压下下在在钢钢表表面面分分解解为为H。H经经化化学学吸吸附附透透过过金金属属表表面面固固溶溶体体，向向钢钢内内部部扩扩散散。H在在夹夹杂杂

20、物物与与金金属属交交界界处处形形成成H2，或或与与碳碳化化合合生生成成甲甲烷烷(CH4)。H2和和CH4不不能能重重溶溶或或扩扩散散，封封闭闭聚聚集集形形成成高高压压造造成成应应力力集中，引起微裂纹生成。集中，引起微裂纹生成。化学工业用钢常见的氢腐蚀有以下特征：软钢或钢化学工业用钢常见的氢腐蚀有以下特征：软钢或钢表面可见鼓泡，微观组织沿晶界可见许多微裂纹。被腐表面可见鼓泡，微观组织沿晶界可见许多微裂纹。被腐蚀的钢强度、塑性下降，容易脆断。氢腐蚀与氢脆不同，蚀的钢强度、塑性下降，容易脆断。氢腐蚀与氢脆不同，不能用脱氢的方法使钢材恢复其机械性能。不能用脱氢的方法使钢材恢复其机械性能。15化工安全概

21、论第七章化工安全概论第七章第二节第二节 工业腐蚀的典型类型工业腐蚀的典型类型72422. 氢脆氢脆氢氢脆脆是是指指氢氢扩扩散散到到金金属属内内部部，使使金金属属材材料料发发生生脆脆化化的现象。的现象。一、全面腐蚀一、全面腐蚀二、缝隙腐蚀二、缝隙腐蚀三、孔腐蚀三、孔腐蚀四、氢损伤四、氢损伤一一般般认认为为氢氢溶溶于于钢钢后后残残留留在在位位错错处处，当当氢氢达达饱饱和和状状态态后后，对对位位错错起起钉钉孔孔的的作作用用，使使滑滑移移难难以以进进行行，从从而而使使钢呈现出脆性。钢呈现出脆性。氢氢脆脆具具有有可可逆逆性性，未未脆脆断断前前在在100150间间适适当当热热处处理理，保保温温24h可可消

22、消除除脆脆性性。氢氢脆脆不不同同于于应应力力腐腐蚀蚀，无无须须腐蚀环境，而且在常温下更容易发生氢脆。腐蚀环境，而且在常温下更容易发生氢脆。合金钢碳化物组织状况对氢脆有直接影响，氢脆开合金钢碳化物组织状况对氢脆有直接影响，氢脆开裂容易程度顺序为：马氏体裂容易程度顺序为：马氏体500回火马氏体回火马氏体粗层状粗层状珠光体珠光体细层状珠光体细层状珠光体球状珠光体。合金钢强度级别越球状珠光体。合金钢强度级别越高，其氢脆敏感性越大。高，其氢脆敏感性越大。 16化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹731金属或合金在应力，特别是拉伸应力的作用下，又金属或合金在应力，特别

23、是拉伸应力的作用下，又处在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变处在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变化，如未产生全面腐蚀或明显变形，但却产生了裂纹。化，如未产生全面腐蚀或明显变形，但却产生了裂纹。这种现象称作应力腐蚀裂纹。因此，在全面腐蚀较严重这种现象称作应力腐蚀裂纹。因此，在全面腐蚀较严重的情形下，不易产生应力腐蚀裂纹。应力腐蚀外观无变的情形下，不易产生应力腐蚀裂纹。应力腐蚀外观无变化，裂纹发展迅速且预测困难，因而化，裂纹发展迅速且预测困难，因而更具危险性更具危险性。一、应力腐蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应

24、力腐蚀的影响因素 17化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹731一、应力腐蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应力腐蚀的影响因素 应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。所以，。所以，只要消除只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素一个因素，便可以防，便可以防止裂纹的产生。实际上既无法完全消除装置在制造时的残余止裂纹的产生。实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力，又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。采用上述方法防应力，又无法使装

25、置完全摆脱腐蚀性环境。采用上述方法防止应力腐蚀止应力腐蚀几乎是不可能的几乎是不可能的。因此，一般是通过改变材料的。因此，一般是通过改变材料的方法解决这个问题。此外，焊缝部位由于热应变作用会产生方法解决这个问题。此外，焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力，而加热冷却的热循环过程，也会使材质发很大的残余应力，而加热冷却的热循环过程，也会使材质发生变化。所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意，认生变化。所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意，认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。 18化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹731一

26、、应力腐蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应力腐蚀的影响因素 金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀裂纹。不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。随裂纹。不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。随着各种金属材料应用范围的不断扩大，腐蚀环境的种类也出着各种金属材料应用范围的不断扩大，腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。现增多的趋势。化学工业中的应力腐蚀，是由于原材料中所含的杂质或化学工业中的应力腐蚀，是由于原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造

27、成的。在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。另外，为了防止腐氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。另外，为了防止腐蚀所加入的碱，再生重整等过程中使用的催化剂，也是能引蚀所加入的碱，再生重整等过程中使用的催化剂，也是能引起应力腐蚀裂纹的物质。起应力腐蚀裂纹的物质。 19化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹732对于应力腐蚀机理，比较成熟的学说有四种：对于应力腐蚀机理，比较成熟的学说有四种：机械化学效应机械化

28、学效应闭塞电池理论闭塞电池理论表面膜理论表面膜理论氢脆理论氢脆理论一、应力腐蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应力腐蚀的影响因素 机械化学效应理论机械化学效应理论认为，金属材料在认为，金属材料在应力作用下在应力集中处迅速变形屈服应力作用下在应力集中处迅速变形屈服成为腐蚀电池阳极区，与金属表面腐蚀成为腐蚀电池阳极区，与金属表面腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池，从而使金属沿特定的狭窄区域迅电池，从而使金属沿特定的狭窄区域迅速溶解开裂。速溶解开裂。 闭塞电池理论闭塞电池理论认为，某些几何因认为，

29、某些几何因素使金属裂纹引发点处电解液流动素使金属裂纹引发点处电解液流动不畅形成闭塞电池。该处为阳极，不畅形成闭塞电池。该处为阳极，其他处为阴极，闭塞区内的金属溶其他处为阴极，闭塞区内的金属溶解。之后的自催化作用使金属溶解解。之后的自催化作用使金属溶解加速，发展成裂纹。加速，发展成裂纹。 表面膜理论表面膜理论认为，金属表面膜在认为，金属表面膜在应力作用下受到破坏露出新表面，应力作用下受到破坏露出新表面，新表面因与有保护膜部分存在电位新表面因与有保护膜部分存在电位差异而构成腐蚀电池阳极，发生溶差异而构成腐蚀电池阳极，发生溶解形成裂纹源。应力集中，使裂纹解形成裂纹源。应力集中，使裂纹进一步发展。进一

30、步发展。 氢脆理论氢脆理论认为，在应力作用下，认为，在应力作用下，金属腐蚀生成的氢被金属吸收，产金属腐蚀生成的氢被金属吸收，产生氢应变铁素体或高活化氢化物，生氢应变铁素体或高活化氢化物，使金属材料脆化而出现裂纹，并沿使金属材料脆化而出现裂纹，并沿氢脆部位向前扩展，导致破裂。氢脆部位向前扩展，导致破裂。20化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹732一、应力腐蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应力腐蚀的影响因素 应力腐蚀与全面腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀不同，有自应力腐蚀与全面腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀不同，有自

31、己的显著特征。己的显著特征。产生应力腐蚀的金属材料主要是合金，纯金属较少。产生应力腐蚀的金属材料主要是合金，纯金属较少。引起应力腐蚀裂纹的主要是拉应力，压应力虽能引引起应力腐蚀裂纹的主要是拉应力，压应力虽能引起应力腐蚀，但并不明显。起应力腐蚀，但并不明显。应力腐蚀裂纹呈枯枝状、锯齿状，其走向垂直于应应力腐蚀裂纹呈枯枝状、锯齿状，其走向垂直于应力方向。力方向。应力腐蚀裂纹，根据金属材料所处的腐蚀环境，可应力腐蚀裂纹，根据金属材料所处的腐蚀环境，可以是晶间型、穿晶型或混合型。以是晶间型、穿晶型或混合型。 21化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733一、应力腐

32、蚀概述一、应力腐蚀概述二、应力腐蚀的机理与特征二、应力腐蚀的机理与特征三、应力腐蚀的影响因素三、应力腐蚀的影响因素 1. 不锈钢应力腐蚀不锈钢应力腐蚀2. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀22化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733111. 不锈钢应力腐蚀不锈钢应力腐蚀(1) 氯化物氯化物工工艺艺介介质质中中的的氯氯化化物物和和冷冷却却水水中中的的氯氯离离子子是是产产生生应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹的的重重要要原原因因。实实验验研研究究结结果果表表明明，氯氯化化物物的的浓浓度度越越高高，产产生生应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹的的时时间间越越短短。即即使

33、使氯氯离离子子含含量量只只有有十十万万分分之之一一，也也会会在在短短时时间间内内产产生生裂裂纹纹。腐腐蚀蚀温温度度对对应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹的的影影响响很很大大。随随着着温温度度的的上上升升，裂裂纹纹的的敏敏感感性性显显著著增增加加，产产生生裂裂纹纹的的时时间间大大大大缩缩短短，裂裂纹纹成长的速度明显增大。成长的速度明显增大。在在100350的食盐水中进行的应力腐蚀裂纹实验的食盐水中进行的应力腐蚀裂纹实验显示，如果温度在显示，如果温度在300以上，不易产生裂纹，这是因为以上，不易产生裂纹，这是因为大量的点腐蚀迅速导致全面腐蚀，因而观察不到腐蚀裂大量的点腐蚀迅速导致全面腐蚀，因而观察不到腐蚀裂

34、纹。水中的溶氧对氯化物形成的应力腐蚀裂纹起促进作纹。水中的溶氧对氯化物形成的应力腐蚀裂纹起促进作用。只要水中有溶氧，氯离子的含量只有百万分之一就用。只要水中有溶氧，氯离子的含量只有百万分之一就会产生应力腐蚀裂纹。会产生应力腐蚀裂纹。 23化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733121. 不锈钢应力腐蚀不锈钢应力腐蚀(1) 氯化物氯化物(2) 碱碱从使用烧碱的纯碱工业的腐蚀实例和事故调查中知从使用烧碱的纯碱工业的腐蚀实例和事故调查中知道，道，由碱液引起的应力腐蚀裂纹较少。由碱液引起的应力腐蚀裂纹较少。实际上，因为碱与氯离子同时存在，很难断定哪一个是应力腐实

35、际上，因为碱与氯离子同时存在，很难断定哪一个是应力腐蚀的主要影响因素。但是，在高温锅炉一类的容器中，即使没有氯蚀的主要影响因素。但是，在高温锅炉一类的容器中，即使没有氯离子存在也会产生裂纹。如果有氧和氧化剂的存在，则会加速裂纹离子存在也会产生裂纹。如果有氧和氧化剂的存在，则会加速裂纹的生成。由碱引起的应力腐蚀裂纹，过去说是锅炉水质问题，其实的生成。由碱引起的应力腐蚀裂纹，过去说是锅炉水质问题，其实都可以归结为氢氧化钠的原因。在石油炼制中，氯化物分解生成氯都可以归结为氢氧化钠的原因。在石油炼制中，氯化物分解生成氯化氢，为了抑制氯化氢的腐蚀作用，采用添加氢氧化钠的方法。但化氢，为了抑制氯化氢的腐蚀

36、作用，采用添加氢氧化钠的方法。但是由于加入过量的氢氧化钠，又产生了应力腐蚀裂纹的问题。在制是由于加入过量的氢氧化钠，又产生了应力腐蚀裂纹的问题。在制氢装置中，采用钾系催化剂，可形成氢氧化钾，也会造成应力腐蚀氢装置中，采用钾系催化剂，可形成氢氧化钾，也会造成应力腐蚀裂纹。裂纹。24化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733131. 不锈钢应力腐蚀不锈钢应力腐蚀(1) 氯化物氯化物(2) 碱碱(3) 硫化物硫化物加加氢氢脱脱硫硫装装置置发发生生的的应应力力腐腐蚀蚀为为晶晶间间型型裂裂纹纹，这这是是因因硫硫化化物物，更更确确切切地地说说是是因因连连多多硫硫酸酸所

37、所致致。不不锈锈钢钢中中夹夹杂杂的的铁铁的的硫硫化化物物，可可与与空空气气中中的的水水分分和和氧氧反反应应生生成成连连多多硫硫酸酸或或亚亚硫硫酸酸，导导致致产产生生裂裂纹纹。在在实实验验室室中中，敏敏化化的的不不锈锈钢钢，即即使使是是亚亚硫硫酸酸或或低低pH值值的的硫硫化化氢氢溶溶液液，也也能能使使其其产生应力腐蚀裂纹。产生应力腐蚀裂纹。由硫化物引起的应力腐蚀裂纹与材质有密切关系。由硫化物引起的应力腐蚀裂纹与材质有密切关系。不锈钢经过敏化处理，会析出碳化铬，使结晶晶间铬含不锈钢经过敏化处理，会析出碳化铬，使结晶晶间铬含量减少，材质的耐腐蚀性降低，易产生晶间裂纹。硫化量减少，材质的耐腐蚀性降低，

38、易产生晶间裂纹。硫化物与氯化物共存的环境下，对各种不锈钢装置的检验表物与氯化物共存的环境下，对各种不锈钢装置的检验表明，在明，在80以上，裂纹发生率急剧增加，即使是耐应力以上，裂纹发生率急剧增加，即使是耐应力腐蚀的不锈钢也变得无效。腐蚀的不锈钢也变得无效。 25化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733212. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀(1) 硫化氢硫化氢对石油工业中高强钢制球形储罐的调查结果查明，对石油工业中高强钢制球形储罐的调查结果查明，液化石油气中所含的硫化氢在有水分存在的条件下，会液化石油气中所含的硫化氢在有水分存在的条件下，会

39、引起应力腐蚀裂纹。引起应力腐蚀裂纹。26化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733222. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀(1) 硫化氢硫化氢(2) 碱碱对对于于铆铆接接结结构构装装置置，往往往往在在应应力力集集中中的的铆铆钉钉孔孔处处发发生生裂裂纹纹，铆铆钉钉孔孔处处的的氢氢氧氧化化钠钠浓浓度度一一般般在在30以以上上。对对于于碳碳钢钢，碱碱液液浓浓度度在在1075之之间间容容易易发发生生裂裂纹纹，但但即即使使浓浓度度在在1左左右右也也会会发发生生裂裂纹纹。对对于于低低合合金金钢钢，在在其其焊焊接接区区容容易易发发生生应应力腐蚀裂纹，材质不

40、同，裂纹的敏感性也不尽相同。力腐蚀裂纹，材质不同，裂纹的敏感性也不尽相同。碱引起的应力腐蚀裂纹在碱引起的应力腐蚀裂纹在330以上的高温时，随着温度以上的高温时，随着温度的上升，裂纹生长速度加快；但当温度降低至的上升，裂纹生长速度加快；但当温度降低至30以下时，以下时，裂纹不再生长。碱引起的应力腐蚀裂纹需要有非常高的应力，裂纹不再生长。碱引起的应力腐蚀裂纹需要有非常高的应力，所以在残余应力较高的焊缝部位容易产生裂纹。所以在残余应力较高的焊缝部位容易产生裂纹。 27化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733232. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀

41、(1) 硫化氢硫化氢(2) 碱碱(3) CO-CO2混合气混合气在在湿湿性性CO-CO2混混合合气气的的环环境境中中，会会产产生生应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹。如如煤煤气气装装置置(含含CH4 、H2 、CO2 、CO 及及微微量量残残余余O2) 混混合合气气中中CO、CO2单单独独存存在在时时不不会会产产生生裂裂纹纹，仅仅在在共共存存时时才才产产生生裂裂纹纹。混混合合气气中中CO的的分分压压越越高高，产产生生裂裂纹纹的极限应力就越低，裂纹生长的速度也越快。的极限应力就越低，裂纹生长的速度也越快。碳钢必须在高应力条件下才会发生碳钢必须在高应力条件下才会发生CO-CO2的应力腐的应力腐蚀裂纹。在湿性

42、蚀裂纹。在湿性CO-CO2的条件下，即使是高铬钢也会产的条件下，即使是高铬钢也会产生裂纹。如果使混合气体保持干性，即在其露点以上，生裂纹。如果使混合气体保持干性，即在其露点以上，就可以防止裂纹。就可以防止裂纹。 28化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733242. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀(1) 硫化氢硫化氢(2) 碱碱(3) CO-CO2混合气混合气(4) 硝酸盐硝酸盐在有硝酸盐存在的碳钢建筑物或装置中，会产生应在有硝酸盐存在的碳钢建筑物或装置中，会产生应力腐蚀裂纹。在硝酸盐中，硝酸铵最容易产生裂纹，而力腐蚀裂纹。在硝酸盐中，硝酸铵

43、最容易产生裂纹，而且且随着硝酸铵的浓度增大，裂纹的敏感性增强。腐蚀温随着硝酸铵的浓度增大，裂纹的敏感性增强。腐蚀温度越高，越容易产生裂纹。度越高，越容易产生裂纹。碳钢仅在屈服点附近高压力碳钢仅在屈服点附近高压力下，才会产生应力腐蚀裂纹，而在焊接区一类的微观组下，才会产生应力腐蚀裂纹，而在焊接区一类的微观组织中，存在着容易产生裂纹的部分。织中，存在着容易产生裂纹的部分。 29化工安全概论第七章化工安全概论第七章第三节第三节 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹733252. 碳钢、低合金钢应力腐蚀碳钢、低合金钢应力腐蚀(1) 硫化氢硫化氢(2) 碱碱(3) CO-CO2混合气混合气(4) 硝酸盐硝酸盐(5)

44、液氨液氨对于储存液氨的高强钢球形储罐，每次开罐检查时，都发现大对于储存液氨的高强钢球形储罐，每次开罐检查时，都发现大量的裂纹。美国一个装置试验委员会报告，大约有量的裂纹。美国一个装置试验委员会报告，大约有3的储罐平均的储罐平均三年内就会发生裂纹。这些裂纹主要发生在冷加工的封头或筒体的三年内就会发生裂纹。这些裂纹主要发生在冷加工的封头或筒体的焊接部分附近。而且，越是高强材料，冷加工或焊接条件越是恶劣，焊接部分附近。而且，越是高强材料，冷加工或焊接条件越是恶劣，越容易发生裂纹。由于液氨的应力腐蚀裂纹很难在实验室模拟再现，越容易发生裂纹。由于液氨的应力腐蚀裂纹很难在实验室模拟再现，而且发生裂纹的时间

45、很长，在这方面的研究成果报道不多。而且发生裂纹的时间很长，在这方面的研究成果报道不多。 30化工安全概论第七章化工安全概论第七章第四节第四节 腐蚀监测技术腐蚀监测技术741材料腐蚀造成材料缺陷或材质变化，其电参数亦引材料腐蚀造成材料缺陷或材质变化，其电参数亦引起相应改变。这类方法是应用腐蚀的电响应监测腐蚀。起相应改变。这类方法是应用腐蚀的电响应监测腐蚀。常用的有以下几种方法。常用的有以下几种方法。一、电参数监测法一、电参数监测法二、物理监测技术二、物理监测技术三、腐蚀环境监测法三、腐蚀环境监测法(1) 电阻法电阻法(2) 极化阻力法极化阻力法(3) 电位法电位法(4) 涡流技术法涡流技术法 该

46、法应用金属横截而积因腐蚀而该法应用金属横截而积因腐蚀而减小，从而引起电阻改变的原理，减小，从而引起电阻改变的原理，进行腐蚀速度的检测。它不受介质进行腐蚀速度的检测。它不受介质状态的限制，常用于运转设备的腐状态的限制，常用于运转设备的腐蚀检测。蚀检测。 对电解液中正在腐蚀的金属施加一个对电解液中正在腐蚀的金属施加一个小的电压，会产生一定的电流，电压与小的电压，会产生一定的电流，电压与电流的比值称为极化阻力。极化阻力与电流的比值称为极化阻力。极化阻力与腐蚀速度成反比。通过极化阻力的测定腐蚀速度成反比。通过极化阻力的测定可以确定腐蚀速度。该法限于电解液中可以确定腐蚀速度。该法限于电解液中的运转设备均

47、匀腐蚀的测定，测得的为的运转设备均匀腐蚀的测定，测得的为瞬时腐蚀速度。如果与电阻法联合使用，瞬时腐蚀速度。如果与电阻法联合使用，会得到较全面的腐蚀信息。会得到较全面的腐蚀信息。 腐蚀状况与腐蚀电位存在一定关腐蚀状况与腐蚀电位存在一定关系，通过电位测量可确定腐蚀程度系，通过电位测量可确定腐蚀程度与腐蚀类型。电位法可用于局部腐与腐蚀类型。电位法可用于局部腐蚀与均匀腐蚀的监测，但不能提供蚀与均匀腐蚀的监测，但不能提供总腐蚀和腐蚀速度的准确数据。总腐蚀和腐蚀速度的准确数据。 把金属物体置于交流馈电线圈电场内，把金属物体置于交流馈电线圈电场内，其表面会产生涡流。在腐蚀裂纹或蚀坑其表面会产生涡流。在腐蚀裂

48、纹或蚀坑处，涡流受到干扰，使激励线圈反电势处，涡流受到干扰，使激励线圈反电势改变，或在次级线圈内产生变化。该变改变，或在次级线圈内产生变化。该变化经检波、放大可转换为视觉显示化经检波、放大可转换为视觉显示 通常把线圈做成探头，在被测表面上通常把线圈做成探头，在被测表面上移动进行测定。它可用于检查腐蚀表面、移动进行测定。它可用于检查腐蚀表面、设备内壁，也可测定铁磁材料的非金属设备内壁，也可测定铁磁材料的非金属涂层或非铁覆盖层厚度。涂层或非铁覆盖层厚度。 31化工安全概论第七章化工安全概论第七章第四节第四节 腐蚀监测技术腐蚀监测技术742一、电参数监测法一、电参数监测法二、物理监测技术二、物理监测

49、技术三、腐蚀环境监测法三、腐蚀环境监测法(1) 超声波技术超声波技术 (2) 氢监测技术氢监测技术 该技术是由一压电晶体发出的声脉冲射向待测材料，该技术是由一压电晶体发出的声脉冲射向待测材料，声脉冲会受到材料前面、后面及两面之间大缺陷的反射。声脉冲会受到材料前面、后面及两面之间大缺陷的反射。反射波由同一压电晶体或接收压电晶体检拾，经放大后反射波由同一压电晶体或接收压电晶体检拾，经放大后在阴极射线示波器上显示。示波器的时间坐标给出材料在阴极射线示波器上显示。示波器的时间坐标给出材料厚度和缺陷位置。缺陷尺寸可由缺陷波幅得到。厚度和缺陷位置。缺陷尺寸可由缺陷波幅得到。 通过对氢气量的测定可测得金属的

50、腐蚀速度。氢气量通过对氢气量的测定可测得金属的腐蚀速度。氢气量的测定通常用探氢针来完成。其原理是吸收的氢通过的测定通常用探氢针来完成。其原理是吸收的氢通过12mm的钢，扩散至接通压力表的狭窄的环状空间。的钢，扩散至接通压力表的狭窄的环状空间。由测得的压力增加速度估算扩散到钢中的氢气量，进而由测得的压力增加速度估算扩散到钢中的氢气量，进而估计钢的腐蚀程度。估计钢的腐蚀程度。 32化工安全概论第七章化工安全概论第七章第四节第四节 腐蚀监测技术腐蚀监测技术743一、电参数监测法一、电参数监测法二、物理监测技术二、物理监测技术三、腐蚀环境监测法三、腐蚀环境监测法(1) 化学法化学法 (2) 挂片法挂片

51、法 过程物料构成了设备的腐蚀环境。采用化学分析的方过程物料构成了设备的腐蚀环境。采用化学分析的方法，测定物料的法，测定物料的PH值、氧浓度、缓蚀剂浓度等与腐蚀值、氧浓度、缓蚀剂浓度等与腐蚀有关的参数，以了解腐蚀状况。该法不能直接测定腐蚀有关的参数，以了解腐蚀状况。该法不能直接测定腐蚀速度，但可提供发生腐蚀转化的条件，也可鉴别发生两速度，但可提供发生腐蚀转化的条件，也可鉴别发生两种不同形态腐蚀的界线。种不同形态腐蚀的界线。 将材料试片挂在腐蚀物料中，保持一定时间后确定其将材料试片挂在腐蚀物料中，保持一定时间后确定其腐蚀状况。应用该法可对比评价相同材料设备的腐蚀状腐蚀状况。应用该法可对比评价相同材

52、料设备的腐蚀状况，也可用于对其他腐蚀监测方法的验证。况，也可用于对其他腐蚀监测方法的验证。 33化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑751缝隙是引起腐蚀的重要因素之一。因此在结构设计、缝隙是引起腐蚀的重要因素之一。因此在结构设计、连接形式上，应采取合理结构，避免出现缝隙。进行焊连接形式上，应采取合理结构，避免出现缝隙。进行焊接时，应用双面焊、连续焊，避免搭接焊或点焊。接时，应用双面焊、连续焊，避免搭接焊或点焊。设备死角积液处是发生严重腐蚀的部位。因此在设设备死角积液处是发生严重腐蚀的部位。因此在设计时应尽量减少设备死角，消除积液对设备的腐蚀

53、。计时应尽量减少设备死角，消除积液对设备的腐蚀。 一、防腐设计一、防腐设计二、选材防腐考虑二、选材防腐考虑34化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑752防止或减缓腐蚀的重要途径是正确地选择工程材料。防止或减缓腐蚀的重要途径是正确地选择工程材料。除考虑一般技术经济指标外，还需考虑工艺条件及其在除考虑一般技术经济指标外，还需考虑工艺条件及其在生产过程中的变化。要根据介质性质、浓度、杂质、腐生产过程中的变化。要根据介质性质、浓度、杂质、腐蚀产物，物料化学反应、温度、压力、流速等工艺条件，蚀产物，物料化学反应、温度、压力、流速等工艺条件，以及材料的

54、耐腐蚀性能，综合选择材料。以及材料的耐腐蚀性能，综合选择材料。应应用用于于腐腐蚀蚀性性介介质质中中的的推推荐荐耐耐腐腐蚀蚀材材料料可可查查有有关关资资料。料。 一、防腐设计一、防腐设计二、选材防腐考虑二、选材防腐考虑35化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200036化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200037化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200038化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的

55、防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200039化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200040化工安全概论第七章化工安全概论第七章第五节第五节 设计和选材的防腐考虑设计和选材的防腐考虑75200041化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施761阳极保护阳极保护：在腐蚀介质中，将被腐蚀金属通以阳极：在腐蚀介质中，将被腐蚀金属通以阳极电流，在其表面形成有很强耐腐蚀性的钝化膜，借以保电流，在其表面形成有很强耐腐蚀性的钝化膜，借以保护金属，称为阳极保护。护金属，称为阳极保护。一、电化学保护一、电化学保护二、

56、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 阴极保护阴极保护：阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两：阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两种。外加电流法是把直流电源负极与被保护金属连接，种。外加电流法是把直流电源负极与被保护金属连接，正极与外加辅助电极连接，电源对被保护金属通入阴极正极与外加辅助电极连接，电源对被保护金属通入阴极电流，使腐蚀受到抑制。牺牲阳极法又称作护屏保护，电流，使腐蚀受到抑制。牺牲阳极法又称作护屏保护，它是将电极电位较负的金属与被保护金属连接构成腐蚀它是将电极电位较负的金属与被保护金属连接构成腐蚀电池。电位较负的金属电池。电位较负的金

57、属(阳极阳极)在腐蚀过程中流出的电流抑在腐蚀过程中流出的电流抑制了被保护金属的腐蚀。制了被保护金属的腐蚀。 思考题：思考题： 工业上常用的防腐蚀措施工业上常用的防腐蚀措施有哪几种有哪几种 ？42化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施762 1能够阻止腐蚀介质对金属的腐蚀或降低腐蚀速率的能够阻止腐蚀介质对金属的腐蚀或降低腐蚀速率的物质称为物质称为缓蚀剂缓蚀剂。一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 缓蚀剂可分为缓蚀剂可分为无机缓蚀剂无机缓蚀剂和和有机缓蚀剂有机缓蚀剂两大类型。

58、两大类型。无机缓蚀剂有氧化性缓蚀剂，如硝酸钠、亚硝酸钠、无机缓蚀剂有氧化性缓蚀剂，如硝酸钠、亚硝酸钠、铬酸盐、重铬酸盐等；铬酸盐、重铬酸盐等；有机缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉、有机缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉、有机硫等。有机硫等。43化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施762 2缓蚀剂的缓蚀作用可分别用缓蚀剂的缓蚀作用可分别用吸附理论吸附理论、成膜理论成膜理论、电化学理论电化学理论来解释。来解释。一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 吸附理论吸附理论

59、认为，缓蚀剂吸附于金属表面，形成一层认为，缓蚀剂吸附于金属表面，形成一层连续的吸附膜，在腐蚀性介质和金属之间起隔离作用，连续的吸附膜，在腐蚀性介质和金属之间起隔离作用，阻止对金属的腐蚀。阻止对金属的腐蚀。成膜理论成膜理论认为，缓蚀剂与腐蚀性介质反应生成难溶认为，缓蚀剂与腐蚀性介质反应生成难溶化合物，在金属表面布上一层难溶金属膜，对金属起屏化合物，在金属表面布上一层难溶金属膜，对金属起屏蔽作用，阻止对金属的腐蚀。蔽作用，阻止对金属的腐蚀。电化学理论电化学理论认为，加入缓蚀剂，对金属阳极腐蚀或认为，加入缓蚀剂，对金属阳极腐蚀或阴极腐蚀起阻滞作用，降低腐蚀速率，从而达到缓蚀目阴极腐蚀起阻滞作用，降低

60、腐蚀速率，从而达到缓蚀目的。的。 44化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施762 3一般说来，一般说来，缓蚀效率随缓蚀剂浓度增大而增大，但缓蚀效率随缓蚀剂浓度增大而增大，但当浓度达到一定值后，缓蚀剂浓度增加，缓蚀效率反而当浓度达到一定值后，缓蚀剂浓度增加，缓蚀效率反而下降。下降。如铬酸盐、重铬酸盐、过氧化氢等氧化性缓蚀剂如铬酸盐、重铬酸盐、过氧化氢等氧化性缓蚀剂就属于这种类型。在较低温度下，缓蚀效率较高。就属于这种类型。在较低温度下，缓蚀效率较高。一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四

61、、非金属保护层 温度升高，吸附作用下降，腐蚀加重。在某一温度温度升高，吸附作用下降，腐蚀加重。在某一温度范围内，缓蚀作用是稳定的。范围内，缓蚀作用是稳定的。有时升高温度会提高缓蚀有时升高温度会提高缓蚀效率，这是因为形成的反应产物膜或钝化膜质量好。效率，这是因为形成的反应产物膜或钝化膜质量好。腐蚀性介质的流速增大一般会降低缓蚀效率。但有腐蚀性介质的流速增大一般会降低缓蚀效率。但有时腐蚀性介质的流动会使缓蚀剂分布均匀，反而会提高时腐蚀性介质的流动会使缓蚀剂分布均匀，反而会提高缓蚀效率。缓蚀效率。 45化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施763 11. 保护

62、层及其类型保护层及其类型2. 化学转化膜化学转化膜一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 金属保护层是指金属保护层是指用较强耐腐蚀性的金属或合金，覆用较强耐腐蚀性的金属或合金，覆于较差耐腐蚀性金属表面的金属层。于较差耐腐蚀性金属表面的金属层。金金属属保保护护层层有有：衬衬里里金金属属层层、表表面面合合金金化化金金属属层层、化化学学镀镀金金属属层层、离离子子镀镀金金属属层层、喷喷镀镀金金属属层层、热热浸浸镀镀金金属层属层、电镀金属层电镀金属层等多种类型。等多种类型。衬里金属层衬里金属层是将较强耐腐蚀性的金属，如铅、

63、钛、铝等是将较强耐腐蚀性的金属，如铅、钛、铝等衬覆于设备内部的防腐方法。这是化工防腐中广泛应用的一衬覆于设备内部的防腐方法。这是化工防腐中广泛应用的一种方法，具有安全可靠的特点。主要有：种方法，具有安全可靠的特点。主要有：衬不锈钢衬不锈钢如如0Cr13、0Cr17Ti、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti等；等；衬钛衬钛如如TA1、TA2等；等；衬铝衬铝如各号纯铝如各号纯铝;衬铅或搪铅衬铅或搪铅 表表面面合合金金化化金金属属层层是是采采用用渗渗透透、扩扩散散等等工工艺艺，使使金金属属表表面面生生成成某某种种合合金金表表面面层层，以以防防腐腐蚀蚀或或摩摩擦擦。化化学学镀镀金金属属层层

64、是是采采用用化化学学反反应应，在在金金属属表表面面镀镀镍镍、锡锡、铜铜、银银等等以以防防腐腐蚀蚀。离离子子镀镀金金属属层层是是在在减减压压下下，使使金金属属或或合合金金蒸蒸气气部部分分离离子子化化，在在高高能能作作用用下下，对对被被保保护护金金属属表表面面进进行溅射、沉积以获得镀层。行溅射、沉积以获得镀层。喷镀金属层喷镀金属层是将金属、合金或金属陶瓷喷射于被保是将金属、合金或金属陶瓷喷射于被保护金属表面的防腐方法。热浸镀金属层是在钢铁构件表护金属表面的防腐方法。热浸镀金属层是在钢铁构件表面热浸上铝、锌、铅、锡及其合金的防腐方法。电镀金面热浸上铝、锌、铅、锡及其合金的防腐方法。电镀金属层是应用电

65、化学原理，以金属表面为阴极，获得电沉属层是应用电化学原理，以金属表面为阴极，获得电沉积表面层以保护金属的方法。积表面层以保护金属的方法。46化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施763 22. 化学转化膜化学转化膜为为获获得得优优质质保保护护层层，被被保保护护金金属属的的表表面面必必须须预预处处理理，除除去去氧氧化化皮皮、锈锈蚀蚀产产物物以以及及油油污污等等不不洁洁物物质质，同同时时获获得得适适当当的的粗粗糙糙度度。而而后后进进行行化化学学或或电电化化学学反反应应，形形成成具具有有良良好好附附着着力力、耐耐腐腐蚀蚀的的反反应应产产物物膜膜，称称为为化化学

66、学转转化化膜膜或或化学转化层。化学转化层。化学转化膜有多种，在此仅做简单说明。化学转化膜有多种，在此仅做简单说明。一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 对于钢铁氧化膜，其转化过程为氧化，称为发蓝。对于钢铁氧化膜，其转化过程为氧化，称为发蓝。用磷酸处理形成磷酸盐膜，称为磷化。用磷酸处理形成磷酸盐膜，称为磷化。用草酸处理形成草酸盐膜，称为草酸化。用草酸处理形成草酸盐膜，称为草酸化。用铬酸盐处理形成钝化膜称为钝化处理。用铬酸盐处理形成钝化膜称为钝化处理。进行阳极化处理则形成阳极氧化膜。进行阳极化处理则形成阳极氧化膜。

67、 47化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施764 一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 非金属保护层是指非金属保护层是指用非金属材料覆盖于金属或非金用非金属材料覆盖于金属或非金属设备或设施表面，防止腐蚀的保护层属设备或设施表面，防止腐蚀的保护层。非金属保护层分为非金属保护层分为衬里衬里和和涂层涂层两类。两类。前者多用于液态介质对设备内部腐蚀的防护；后者前者多用于液态介质对设备内部腐蚀的防护；后者多用于腐蚀性气体对环境腐蚀的防护。敷设金属和非金多用于腐蚀性气体对环境腐蚀的

68、防护。敷设金属和非金属保护层，都需要对敷设主体表面进行预处理。金属表属保护层，都需要对敷设主体表面进行预处理。金属表面的预处理是为了去污，便于敷设金属保护层；非金属面的预处理是为了去污，便于敷设金属保护层；非金属表面的预处理，也是为了去污，提高表面黏结力。表面的预处理，也是为了去污，提高表面黏结力。 48化工安全概论第七章化工安全概论第七章第六节第六节 材料的防腐措施材料的防腐措施764 一、电化学保护一、电化学保护二、缓蚀剂的应用二、缓蚀剂的应用三、金属保护层三、金属保护层四、非金属保护层四、非金属保护层 1. 防腐衬里防腐衬里防防腐腐衬衬里里常常用用的的有有玻玻璃璃钢钢衬衬里里、橡橡胶胶衬

69、衬里里、塑塑料料衬衬里里等等。这这些些衬衬里里都都需需要要应应用用相相应应的的胶胶接接剂剂与与设设备备内内表表面面黏黏接接在在一一起起。如如玻玻璃璃钢钢衬衬里里用用玻玻璃璃钢钢胶胶液液，把把玻玻璃璃布布黏黏接接在在设设备备内内表表面面上上。橡橡胶胶衬衬里里胶胶接接剂剂，是是把把胶胶板板溶溶于于汽汽油油或或其其他他溶溶剂剂中中制制成成，在在设设备备里里面面胶胶接接硬硬质质或或半半硬硬质质橡橡胶胶。塑塑料料衬衬里里是是把把聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚丙丙烯烯板板材材衬衬在在钢钢或或混混凝凝土设备内表面上。土设备内表面上。2. 防腐涂层防腐涂层涂涂层层是是涂涂料料涂涂刷刷于于物物体体表表面面后后，形形成成

70、一一种种坚坚韧韧、耐耐磨磨、耐耐腐腐蚀蚀的的保保护护层层。当当涂涂料料是是由由两两种种或或两两种种以以上上成成膜膜物物质质组组成成时时，起起决决定定作作用用的的一一种种称称为为主主料料，其其余余称称为为辅辅料料。涂涂料料是是按按成成膜膜物物质质，即即涂涂料料分分类类。如如酚酚醛醛及及改改性性酚酚醛醛树树脂脂涂涂料料、环环氧氧及及改改性性环环氧氧树树脂脂涂涂料料、呋呋喃喃及及改改性性呋呋喃喃树树脂脂涂涂料料、乙乙烯烯类类涂涂料料、聚聚氨氨酯酯涂涂料料等等。上上述述涂涂料料常常用于涂刷设备内壁，起防腐作用。用于涂刷设备内壁，起防腐作用。涂刷建、构筑物的防腐涂料有：各色过氯乙烯防腐涂刷建、构筑物的防腐涂料有：各色过氯乙烯防腐漆、各色乙烯防腐漆、各色环氧硝基磁漆、冷固化环氧漆、各色乙烯防腐漆、各色环氧硝基磁漆、冷固化环氧涂料、沥青耐酸漆、有机硅耐热漆等。涂料、沥青耐酸漆、有机硅耐热漆等。化工安全概论化工安全概论结结结结 束束束束授课教师授课教师：和萌林和萌林结束第七章第七章第七章第七章个人观点供参考，欢迎讨论！