第六章 过程装备失效与材料的关系[参考].ppt

* * 磨损腐蚀 定义 高速流动的腐蚀介质(气体或液体)对金属材料造 成的腐蚀破坏叫做磨损腐蚀(erosion-Corrosion)， 简称磨蚀，也叫做冲刷腐蚀。 影响因素 耐磨损腐蚀性能与它的耐蚀性和耐磨性都有关系。 表面膜的保护性能和损坏后的修复能力，对材料耐磨损腐蚀性能有决定性的作用。 (3)流速对金属材料腐蚀的影响是复杂的，当液体流动有利于金属鈍化时，流速增加将使腐蚀速度下降。流动也能消除液体停滞而使孔蚀等局部腐蚀不发生。只有当流速和流动状态影响到金属表面膜的形成、破坏和修复时，才会发生磨损腐蚀。 (4)液体中含量悬浮固体颗粒(如泥浆、料浆)或气泡，气体中含有微液滴 (如蒸气中含冷凝水滴)，都使磨损腐蚀破坏加重。 典 型 腐 蚀 率 (mdd) 1英尺/每秒(1) 4英尺/每秒(2) 27英尺/每秒(3) 材 料 碳钢 铸铁 硅青铜 海革黄铜 Hydraulic青铜 G青铜 铝青铜(10%Al) 铝黄铜 GO-10CuNi(0.8%Fe) TO-30CuNi(0.05%Fe) Monel(Ni70Cu30) 316型不锈钢 Hastelloy C 钛 34 45 1 2 4 7 5 2 5 2 1 1 1 1 0 72 - 2 20 1 2 - - - - 1 1 0 - - 254 270 343 170 339 236 105 99 199 39 4 1 3 0 (1)浸入海潮中 (2)浸入人工海水沟中 (3)挂在浸没的转盘上 不 同 流 速 的 海 水 对 金 属 的 腐 蚀 磨损腐蚀的两种重要形式 ●●湍流腐蚀和冲击腐蚀 高速流体或流动截面突然变化形成了湍流或冲 击，对金属材料表面施加切应力，使表面膜破 坏，不规则的表面使流动方向更为紊乱，产生 更强的切应力，在磨损和腐蚀的协同作用下形 成腐蚀坑。 （a） （b） （c） （d） 湍流造成磨损腐蚀坑的机理 根据C。LOSS等，转引自《Conosion Processes》P177 ●●空泡腐蚀 空泡腐蚀(Cavitation erosion)又叫气蚀、穴蚀。当高速流体 流经形状复杂的金属部件表面，在液体中形成所谓空泡，在 空泡内只有微量的水汽或低压的空气，因而和周围高压区形 成很大的压力差，气泡受压力而破灭。气泡的反复生成和破 灭产生很大的机械力使表面膜局部毁坏，裸露出的金属受介 质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面可再鈍化，气泡破灭再使表面膜 破坏。 有的文献上将摩振腐蚀(fretting)也划归磨损腐蚀 。 （1）形成气泡 （2）气泡破灭，膜破坏 （3）重新成膜 （4）形成新气泡 （5）气泡破灭，膜毁坏 （6）重新成膜 空泡腐蚀各步骤示意图 （根据 Henlee） 冷焊 前 氧化颗粒 接触点 磨损 氧化理论 氧化物层 暴露的金属 氧化物颗粒 摩 振 腐 蚀 理 论 示 意 图 过程装备大多在腐蚀环境下操作，目前还没有在各种腐蚀条件下均耐蚀的工程材料，因此要针对不同的工况采取不同的防腐措施。 ①选材。选择耐腐蚀材料制造过程装备构件。 ②保护。选择适当的表面覆盖层可以隔离金属表面与腐蚀性介质的接触，有效的表面覆盖层能起到屏蔽作用。如各种电镀层、热浸镀和喷涂层、化学转化膜、有机和无机涂层等。 电化学保护可使金属材料腐蚀速度大大降低。常用牺牲阳极的阴极保护、外加电流阴极保护，在金属可以钝化时采用阳极保护。 防护方法 电化学保护 阴极保护 (1)保护原理 金属—电解质溶液腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。 (2) 两种阴极保护法 外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；而牺牲阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。牺牲阳极材料都是活泼的有色金属，常用的有锌、铝、镁。为了有效地发挥保护作用，牺牲阳极的电位要足够负，阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。 防护技术