腐蚀经济测算与管理

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1、第十一章第十一章 腐蚀经济测算与管理腐蚀经济测算与管理11.1 11.1 尤里格的估算尤里格的估算腐蚀经济损失可分为直接的和间接的两大类。1. 1. 直接损失直接损失 （1）直接损失为更换被腐蚀的结构、机器或其零部件所需的费用。 (2)采用不锈钢及耐蚀合金比采用碳钢所增加的费用； (3)涂层加热镀锌、电镀镍、油漆等的费用； (4)添加缓蚀剂的费用； (5)干燥贮存金属设备及零部件的费用。2. 2. 间接损失间接损失 间接损失较难估算，一般包括如下五方面：* 停工；* 产品损失。* 产品的污染。* 降低产品效率。* 腐蚀余量设计。 由于缺乏恰当的腐蚀速度数据或者缺乏控制腐蚀的措 施为了“安全”，

2、经常给予金属构件“充裕”的腐蚀余量。 至于腐蚀导致的人身安全事故，例如容器的爆炸、化工设备的突然破坏、飞机、火车、汽车的事故等造成的经济损失更难估算，还导致重大的社会及政治影响。11.2 11.2 霍尔报告霍尔报告 霍尔报告是霍尔委员会于1971年向英国技术部提出的报告，按行业列出1970年英国的腐蚀费用。 从统计可以看出如下两个问题：(1)腐蚀损失最多的四个部门(运输、海洋、建筑和石化)。 其腐蚀占整个腐蚀损失的7766。而采用现有的腐蚀防护技术，可分别节省损失的2857、1964、25及833。因此，在这四个部门中，石化工业重视腐蚀问题已采取了不少措施，可进一步节省的百分数最低；而在运输及

3、建筑两大部门，则大有潜力可控，应大力开发已有防蚀技术的应用。(2)总的看来，在估计腐蚀的1365亿英镑中，若能利用现有的腐蚀防护技术，可节省2271。霍尔报告还指出，石油及化工部门由于腐蚀是工厂及产品的主要问题，而航空部门由于安全原因，都十分重视腐蚀和防护。但是，在另一些部门，例如运输、建筑、海洋部门片面认为腐蚀和生物死亡一样是不可避免的，它是一种不可救药的疾病，在经济上不值得控制，因而也就不值得主管它。11.3 NBS11.3 NBSBCLBCL模型模型 NBS S与BCL合作，在执行美国国会关于调查研究美国腐蚀的年损失时，首先分析了过去这类工作存在的一些局限性，即数据库小；腐蚀费用的有关定

4、义的结构松散：经济分析技术的应用不够。 为了克服这些局限性，NBS S与BcL的腐蚀专家与经济学家合作，搜集足够的工业数据提出一个经济模型，从而确定腐蚀的经济效应。腐蚀费用腐蚀费用包括如下的四方面共十二项： (a)资本费用；更换设备及建筑；富裕容量；多余的设备。 (b)控制费用：维修费；腐蚀控制。 (c)设计费用：建筑材料；腐蚀余量；特殊工艺。 (d)相关费用：产品损失；技术支持：保险；零件及设备存货。提出计算总腐蚀费用总腐蚀费用 的方法。对于不同工业界对腐蚀重要性应有所评价。 11.4 11.4 腐蚀管理腐蚀管理1 1 . . 腐蚀失效分析腐蚀失效分析 失效的机理或失效的形式失效的原因是由于

5、材料的性能满足不了服役(或制造、试车、储运)时的力学、化学、热学等外界条件。 因此，按失效机理或失效形式，将失效分为：变形、断变形、断裂、腐蚀、磨损、烧损、物理性能降级等。裂、腐蚀、磨损、烧损、物理性能降级等。对于广泛使用的金属结构材料，腐蚀、磨损及断裂腐蚀、磨损及断裂是三种主要失效方式。分析方法分析方法现场调查： *对破坏部位照相； *听取负责人、操作者等介绍情况； *了解工作条件，如化学介质的温度、浓度、PH值、杂质等，以及有无载荷、载荷类型及大小等； *取样。实验室分析： 分两步进行：（1)收集数据。腐蚀形貌及产物分析，材料力学性能的查阅或测定；金相组织及断口(若是应力腐蚀断型事故)形貌

6、的观察；依据逻辑推理，初步确定失效原因和机理；（2)进行验证性实验或/和前人结果，验证所提出的原因和机理。提出防止或挽救措施。 失效分析应证据充分，推理严密。2.2.失效与管理失效与管理 失效的原因涉及到设计、材料、工艺(包括冶金及机械制造)及使用四方面的工作，设计思想是否正确，所选材料是否恰当，工艺是否合适，使用是否正确，四者之一都可导致失效。 A 设计设计 采用强度设计时，当工作应力确定后，强度越高则安全系数越大。 此外，设计还规定了材料和工艺。因此说，设计对失效起了主导作用。 B 材料材料 腐蚀发生在材料的表面，对腐蚀失效进行分析时，材料的耐蚀性是一个基础问题。材料也包括涂层材料，要从技

7、术和经济两方面选择最佳的防护技术，这些技术也包括耐蚀材料和防护涂层的对比。 C 工艺工艺 良好的材料需要合适的工艺来保证。例如，对于造船工处来说，引入了焊接工艺来提高生产率，但也引入了脆断问题；与此相对应，对于奥氏体不锈钢，应用了焊接工艺，也迎来了晶间腐蚀问题。 D 使用使用 用户对于设备及其工作环境的正确监护，可使设备“延年益寿”抵制腐蚀失效。 综上所述，为了全面管理腐蚀以及其他失效，应综合考虑：设计是主导，材料是基础，工艺是保证，使用是监护设计是主导，材料是基础，工艺是保证，使用是监护。3. 3. 防腐蚀对策的经济评价方法防腐蚀对策的经济评价方法 腐蚀问题本质上也是个经济问题。防腐蚀工作的

8、义务就是用最经济的办法解决所在单位的腐蚀问题。正因为如此，防腐蚀工作者应能从各种防腐蚀方法中选择最有效、最经济的方法。关于经济评价的直接计算方法，在我国尚未有统一的标准。我国目前与国际核算接轨，主要以NACE防蚀法的经济性技术委员会(T-3C)推荐并公开的方法为基准，进行比较评价各种防腐蚀对策的经济性。目前此方法已对世界各国防腐蚀工作者产生很大帮助。（此内容参考有关资料） 第十章第十章 思考题思考题1防腐蚀设计包括哪几个方面?2选材的原则及应考虑的因素是什么?3防腐蚀结构设计应遵循的原则是什么4防腐蚀措施大体分哪几类?5 防腐蚀强度设计应注意哪几点?6防腐蚀工艺设计中应注意哪些问题?本课程复习

9、题本课程复习题1指出高温氧化理论(Wagner)要点， 结合金属氧化的等效电池模型推导 出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。2. 图有哪些作用? 举例说明。 并请参考右图，确定1000下， Fe、Al、Mg、Cr、Ni氧化所需 的平衡氧分压（分解压）。3.举例说明有哪些可能的阴极去极化剂? 当有几种阴极去极化剂同时存在时， 如何判断哪一种发生还原的可能性最大? 自然界中最常见的阴极去极化反应是什么?4.何谓析氢腐蚀与吸氧腐蚀? 发生析氢腐 蚀和吸氧腐蚀的必要条件是什么? 5. 产生选择性腐蚀的根本原因是什么?哪些合金材料易产生选择性腐蚀？试述黄铜脱锌的机理及控制措施。6. 室温

10、下，铁在质量分数为0.03的氯化钠溶液中发生的的腐蚀为：FeFe2十+2e，测得其腐蚀电位Ecorr=0.350V，假设电阻可以忽略不计，试计算该腐蚀体系中阴、阳极的控制程度，并分析该腐蚀控制过程。（已知 = -0.440V， =0.401V， =1.6510-15，0.21atm下氧气的分压为2.13104Pa）7. 画出金属的阳极钝化曲线，并说明该曲线上各特性区和特性点的物理意义。8.什么叫电偶腐蚀?用混合电位理论阐述其基本原理。影响电偶腐蚀的主要因素是什么?9.点蚀产生的条件和诱发因素是什么?衡量材料耐点蚀性能优劣的电化学指标有哪些?10应力腐蚀的特征是什么? 应力腐蚀阳极溶解的机理是什

11、么?影响应力腐蚀的主要因素是什么?11试分析比较防止应力腐蚀断裂和氢脆的主要措施。12何谓腐蚀疲劳? 与纯机械疲劳和应力腐蚀断裂相比有何特点?13.画出Fe-H2O体系的简化电位-pH图，标出腐蚀区、免蚀区、钝态区。为了使铁不受腐蚀，使铁的状态条件移出腐蚀区的可能途径有那些？14请根据下图解释阴极保护原理；阴极保护的基本参数是什么?15.按缓蚀剂的作用机理，缓蚀剂可分为几种类型？简要说明缓蚀的电化学原理。 16.防腐设计包括哪几个方面？试设计油罐的防腐方案。17.试述大气腐蚀的过程。为什么铝在大气中有较好的耐腐蚀性（从表面膜形成规律方面阐述） 18. 根据国际标准ISO12944，试设计西南交大一游泳馆钢结构的涂装防腐方案。 该游泳馆采用大跨度双箱梁-钢棒拉杆组合结构形式，要求钢结构能保持30 年以上的防腐蚀年限。