过程装备腐蚀与防护闫康平二版第4章金属结构材料的耐蚀性.ppt

第四章 金属结构材料的耐蚀性 §4—1 金属耐蚀合金化原理 §4—2 常用结构材料的耐蚀性 18-8不锈钢（Cr18%, Ni8%-9% ;n=2) 在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定 在酸性介质中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的强弱有关） 不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏： 晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀 提高不锈钢抗孔蚀的能力： （1）减少溶液中的卤素离子的浓度（设计中尽量避免有溶液的滞留区，防止卤素离子的局部浓缩） （2）提高溶液的流速（防止杂质附着于金属表面，避免形成所谓的钝性-活性电池） （3）添加缓蚀剂 （4）增加Cr, Mo等可以提高孔蚀的击穿电位的合金元素 （5）采用阴极保护（使不锈钢的腐蚀电位往负方向移动至击穿电位以下） 铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性； 在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定； 常用于浓硝酸的生产中； 在大多数有机介质中有很好的耐蚀性； 对硫和硫化物有很好的耐蚀性； 在非氧化酸(盐酸、氢氟酸、硫酸)中不稳定，对卤素离子非常敏感，在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀,液流冲击也破坏钝化膜。 铝在碱溶液中不稳定： Al2O3 + 2NaOH→2NaAl2O3 + H2O （见下图4-12，4-13） 加入Cu, Mg,Mn等使铝强化，提高纯铝的强度 耐蚀铝合金主要有Al-Mn, Al-Mn-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg 在各种氧化性介质包括大气、土壤、沸水和过热蒸汽、沸腾铬酸、浓硝酸、浓硝酸的混酸、高温高浓度的硝酸中保持钝态稳定 ；在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性 钛对非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）不耐蚀，若添加少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与铂、钯等相接触，抑制钛的腐蚀（可以促使阳极钝化） 在稀碱溶液（20%NaOH）中是稳定的耐蚀，高浓度，高温下不耐蚀。 钛在无水或含水低于某一限量（2%）当存在氯气或含NO2 的硝酸等强氧化剂则会发生激烈的发火反应。 主要品种有：Ti-Pd, Ti-Ni, Ti-Mo, Ti-Ni-Mo合金 发生氢脆 钛和钛合金，因钛易吸收氢、氧、氮，特别是氢，发生氢脆 应力腐蚀破裂 发烟硝酸、N2O4 、醇系有机溶剂、高温氮化物、盐酸中应力存在下发生应力腐蚀 §4—3 结构材料选择原则 3.钛及钛合金 钛是热力学不稳定金属(E=-1.21V)，钝化能力强，钝化 区电势范围宽。 4. 高硅铸铁： 含14.5～18%Si的铁碳合金称高硅铸铁。 靠硅合金化获得钝化能力，遵循n/8定律(n=2)，表面钝化形成SiO2保护膜，在氧化性酸、盐、非氧化性酸中都有良好耐蚀性。 对能溶解SiO2膜的溶液或穿透SiO2膜的离子，如碱、氢氟酸、氟化物、卤素、亚硫酸不耐蚀。 SiO2 ＋ 2NaOH → Na2SiO3 ＋ H2O SiO2 ＋ 4HF → SiF4 ↑＋ 2H2O 高硅铸铁质硬、脆、抗热冲击能力差，防止温度急剧波动。 1. 碳钢与铸铁： 碳钢与铸铁是多相合金，组分有铁素体(Fe），渗碳体 (Fe3C)和石墨(C)，Fe的标准电势最低，是热力学不稳定元 素，电解质溶液中形成微电池，作阳极,被腐蚀。 Fe是可钝化金属，在足够钝化条件下获得稳定钝态。 如 85～100%硫酸，浓度大于50%硝酸，但钝态不稳定， 浓度大于90%发生过钝化。 还可形成稳定腐蚀产物。 二、可钝化或腐蚀产物稳定的金属 pH＞9.5，浓度不超过30%碱溶液中是耐蚀的，生成腐 蚀产物Fe(OH)3溶解度很小，紧密覆盖于钢铁表面起保护作 用。当碱浓度更高时，腐蚀产物是可溶性的，会引起强烈 腐蚀，在水中二次腐蚀产物[Fe(OH)2·Fe(OH)3]疏松，保护 性差，在水、氧作用下生成铁锈[nFeO·mFe2O3·pH2O]不断 腐蚀。 在非氧化性介质中耐蚀性差，如：HCl、浓度小于70% H2SO4、稀HNO3、H3PO4。乳酸、草酸、柠檬酸、大气、 土壤、海水等中性介质中不耐蚀。 铅耐硫酸，生成PbSO4溶解度极小，温度、浓度过高 生成可溶性Pb(SO4)2。铬酸(4%)、磷酸 (90%)、碳酸、 氢氟酸(50%)及大气、土壤中腐蚀产物溶解度很低。 铅在碱、硝酸、醋酸中不耐蚀。 纯铅很软、有毒。 常用来制作输送硫酸的泵、管、阀和设备衬里等，但不允许用于饮水、食品、医药品中。 2. 铅和铅合金： 铅标准电势低(-0.13v