埋地钢质管道腐蚀与防护教案分析.ppt

埋地钢质管道腐蚀与防护 1.金属材料的腐蚀与防护 1、腐蚀概念 腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。 材料 环境介质 发生作用 所以说： 腐蚀问题无处不在。 材料腐蚀分类 材料腐蚀分类 材料腐蚀分类 1.2 腐蚀与防护基本原理 3、金属腐蚀破坏的形态 1.2 腐蚀与防护基本原理 （1）全面腐蚀 特征：腐蚀分布在整个金属表面，结果使金属 构件截面尺寸减小，直至完全破坏。 控制： 合理选材、留有裕量； 施加保护性覆盖层； 缓蚀剂； 电化学保护。 1.2 腐蚀与防护基本原理 （2）局部腐蚀 腐蚀集中在金属表面局部地区，而其它大部分表面几乎不腐蚀，称为局部腐蚀。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ① 电偶腐蚀 电偶腐蚀形态：两种金属在同一介质中接触，腐蚀电位不相等，便有电偶电流流动，电位较低金属局部腐蚀,电位较高的金属，溶解速度减小。亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。 防止办法： 正确选取材料，选取电偶序中相距较近的合金； 消除面积效应，减小阴极面积； 添加环缓蚀剂。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ② 小孔腐蚀 小孔腐蚀形态：金属表面局部出现向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不被腐蚀或者只有轻微腐蚀，也称孔蚀或点蚀。 控制办法： 合金的成分和组织：孔蚀的敏感性与合金的成分、组织以及冶金质量有密切的关系。 介质的组成和状况：尽量降低介质中卤素。 缓蚀剂：硝酸盐、铬酸盐、硫酸盐及碱等。 阴极保护：金属电极电位控制在孔蚀保护电位以下。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ③ 缝隙腐蚀 缝隙腐蚀形态：腐蚀发生在缝隙内。 发生和发展机理与孔蚀很相似，存在缝隙是表面缺陷，缝隙内是缺氧区，成为阳极而迅速被腐蚀。 防止办法：消除缝隙。 尽可能避免形成缝隙和积液的死角。 对不可避免的缝隙，要采取相应的保护措施。 尽量控制介质中溶解氧的浓度，使溶氧浓度低于5×10－6mol/L，这样在缝隙处就很难形成氧浓差电池。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ④ 晶间腐蚀 金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。 腐蚀形态：腐蚀从表面沿着晶界深入内部，外表看不出腐蚀迹象，可用金相显微镜看出呈网状腐蚀，失去强度。 贫化理论：晶界与晶内的电极电位的形成，形成一晶界区为阳极，晶粒本体为阴极的腐蚀微电池。 控制办法：材料本身的成分和组织。奥氏体不锈钢敏化型晶间腐蚀为例： 降低钢的含碳量； 稳定化处理； 重新固溶处理。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ⑤ 选择性腐蚀 含有不同成分的金属材料，在一定的条件下，其中一部分元素被腐蚀浸出，只剩下其余组分构成的海绵状物质，强度和延性丧失，称为选择性腐蚀，例如黄铜在腐蚀介质中被锌浸出，灰口铸铁脱铁。 腐蚀形态：多元合金在电解质溶液中由于组元之间化学性质的不均匀，构成腐蚀电池。 1.2 腐蚀与防护基本原理 （3）应力作用下的腐蚀 ① 应力腐蚀开裂: 腐蚀和拉应力同时作用下使金属产生破裂，称为应力腐蚀。大致过程为：金属表面生成的保护膜在拉应力作用下产生局部腐蚀，产生孔蚀或缝隙腐蚀，孔蚀或缝隙腐蚀一方面向纵深发展，一方面由于拉应力作用使缝隙两端的膜反复破裂，腐蚀沿着与拉应力垂直的方向前进，造成裂缝 严重时发生断裂。 发生的三个必要条件：敏感的合金、特定的介质和一定的静应力。 1.2 腐蚀与防护基本原理 应力腐蚀的机理： 阳极溶解机理：应力腐蚀裂纹的形成与扩展是阳极通道的形成与其延伸的过程。 氢脆机理：阴极析氢反应在金属表面形成的吸附氢原子渗入内部引起氢脆，是导致应力腐蚀的主要原因。 1.2 腐蚀与防护基本原理 防止办法： 正确选材: 避免构成应力腐蚀体系，减轻应力腐蚀的敏感性。 合理设计、改进制造工艺 ：尽量减小应力集中效应。 改善环境介质：消除或减少介质中促进应力腐蚀的有害物质，加入适当的缓蚀剂。 电化学保护：外加电流极化，使金属的电位远离应力腐蚀敏感区 1.2 腐蚀与防护基本原理 ② 腐蚀疲劳 腐蚀介质和交变应力协同作用所引起的材料破坏的现象。 腐蚀特点： 没有真实的疲劳极限； 在任何腐蚀介质中都可能发生； 性能与载荷频率、应力以及载荷波形有密切关系； 裂纹往往是多源的。 防止办法： 正确选材；合理设计、改进制造工艺 和结构设计应避免应力集中；改善介质条件；电化学保护。 1.2 腐蚀与防护基本原理 ③ 磨损腐蚀 流体介质与金属之间或金属零件间的相对