化工安全工程概论_07工业腐蚀与预防措施要素.ppt

第七章 工业腐蚀与预防措施 第一节 工业腐蚀及其危害 一、工业腐蚀概述 腐蚀是指材料在周围介质作用下产生的破坏。 材料的腐蚀原因有物理的、化学的、生物的、机械的等等。 工业腐蚀主要是由于原材料中含有的以及过程中生成腐蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中微量的氯和溶解氧也会产生腐蚀作用。 腐蚀按环境或起因分：大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀、生物腐蚀、水腐蚀、非水溶液腐蚀等。 按腐蚀结果或表现形式分：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等等。 二、腐蚀机理 1.化学腐蚀是指周围介质对金属发生化学作用而造成的破坏。有金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀等。 金属氧化是金属在高温或干燥的气体中与氧发生反应产生的腐蚀。 高温硫化是指含硫介质在高温下与金属发生作用生成硫化物的腐蚀过程。特别是在有水蒸汽存在的条件下，腐蚀会加重。 渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与钢接触分解成游离碳，并渗入钢内形成碳化物的过程。脱碳是指钢中渗碳体在高温下与气体介质发生化学反应引起渗碳体脱碳过程。 2.电化学腐蚀金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或组成的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解，造成材料失效。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，使电极电位较负的金属发生溶解腐蚀，此为电偶腐蚀，或接触腐蚀。 三、腐蚀的危害与损失 污染环境的物质大部分是腐蚀性物质。 1969-1970年腐蚀造成的经济损失占国民经济总收入的2.0-4.2% 化学工业中腐蚀会引发各种事故。 第二节 工业腐蚀的典型类型 一、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，也称为均匀腐蚀。局部腐蚀是指金属结构特定区域或部位上的腐蚀。 全面腐蚀的速度以金属结构单位时间内、单位面积的质量损失表示；也可用金属每年腐蚀的深度，即金属构件每年变薄的程度来表示。 金属材料的腐蚀等级 二、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。 1.腐蚀机理缝隙积液流动不畅，使峰内为构成浓差电池，发生阳极溶解和阴极还原反应。 阳极反应： Me→Me++e 阴极反应： O2+2H2O+4e →OH- 积液流动不畅，氧很难补充，腐蚀产物起阻塞作用，产生多金属离子，使缝内外电平衡破坏，促进溶液内氯离子等迁入缝内形成金属盐，盐水解形成游离酸加速金属溶解速度，金属离子的增多，由于自催化作用使腐蚀更加严重。 2.影响因素 缝宽在0.10-0.12mm间最易腐蚀，一般腐蚀的缝隙宽度约为0.025-3.125mm. 缝内外面积比越大，阴极反应场所越多，阳极反应加速，腐蚀加快； 溶解氧量越大，缝隙反应加剧；溶液中氯离子增加，缝隙腐蚀加重；腐蚀溶液的PH如果处在使缝外金属钝化的状态下，则PH值降低会使腐蚀加剧。 三、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。金属表面的露头、错位、介质不均匀等为点蚀源。 介质对空蚀的影响：氯化物、溴化物、次氯酸盐等溶液及含氯离子的天然水最易产生空蚀。氯化亚铜、氯化亚铁等与氧化剂同时存在会使孔蚀加剧。介质中的OH-、NO3-、SO4-、ClO4-与存在溶液中 氯离子比值达到一定值时，对孔蚀有抑制作用，否则，作用增强。增加溶液的流速，可降低孔蚀。 四、氢损伤包括氢腐蚀与氢脆，是由于氢的作用引起材料性能下降的一种现象。 1.氢腐蚀在高温高压下，氢引起钢组织结构变化，使其机械性能恶化。氢气在高温高压下在钢表面分解为H，H经化学吸附透过金属表面固溶体，向钢内部扩散，H在夹杂物和金属交界处形成H2或与碳化合生成甲烷。封闭聚集形成高压造成应力集中，引起微裂纹生成。 常见钢氢腐蚀有软钢或钢表面可见鼓泡，微观组织沿晶界可见许多微裂纹。被腐蚀的钢强度、塑性下降，容易脆断。不能用脱氢的方法恢复机械性能。 2.氢脆是指氢扩散到金属内部，使金属材料发生脆化的现象。在未脆断前在100-150℃间进行热处理，保温24小时可消除脆性。 第三节 应力腐蚀裂纹 一、应力腐蚀概述 金属或合金在应力，特别是拉伸应力作用下，处在特定的腐蚀环境中，材料在外观上没有多大变化，但却产生了裂纹，此为应力腐蚀裂纹。外观无明显变化，发展迅速，预测困难，因而，更危险。 应力腐蚀裂纹消除一般通过改变材料来解决。平时要特别注意焊缝部位是否发生了应力腐蚀裂纹。 化学工业中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，碱、催化剂等也能引起应力腐蚀裂纹。 二、应力腐蚀的机理与特征 机械化学效应