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* * 金属与介质之间单纯由化学变化所引起的腐蚀(无电流产生)。 钝化作用 活化作用 2. 金属腐蚀的分类 2.1 化学腐蚀 2.1.1 金属的高温氧化及脱碳 防止办法:可添加适量的合金元素如铬、硅、铝等。 2.1.2 氢腐蚀 在较低的温度和压力下,氢气一般对普通碳钢不会有明显的腐蚀,但在高温高压下则能使材料的机械性能和塑性发生显著下降; 在合成氨工业中,就需要特别注意氢腐蚀现象的发生; 氢腐蚀分为两个阶段: 氢脆阶段:氢气直接被钢材吸附,并以原子状态向钢材内部扩散,溶解在铁素体中形成固溶体,此时并未发生化学变化,但是钢材显著变脆,塑性减少。 氢侵蚀阶段:这时氢气与渗碳体发生化学反应 这一化学反应常发生在晶界处,生成的甲烷气聚集在晶界原有的微观孔隙中,形成局部高压,引起应力集中,使晶界变宽,发生更大的裂纹,或在钢材表层夹杂等缺陷中形成鼓泡,使机械性能降低。 防止办法: 降低钢中的碳含量,使其没有渗碳体的析出; 添加合金元素,如铬、钛、钼、钨、钒等,形成稳定的碳化物 2.2 电化学腐蚀 电化学腐蚀:有电流产生; 电化学腐蚀发生的三个必要条件 阳极过程 阴极过程 电子流动 3. 金属腐蚀破坏的形式 两种相互接触的不同金属浸在腐蚀介质中,由于存在电位差,其中电位较低的金属往往会受到腐蚀; 防止办法:可将处于腐蚀介质中的不同金属连接用绝缘材料隔开。 4. 几种特殊的腐蚀形式 (1). 电偶腐蚀(双金属腐蚀) 避免电偶腐蚀的例子 金属在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂; 这里所说的拉应力,其来源可以是残余内应力、也可以是构件在使用过程中所承受的各种应力; 压应力不会产生应力腐蚀; 使材料发生应力腐蚀的介质不是一般的介质,而是特定的介质。 (2). 应力腐蚀 防止应力腐蚀的办法:合理选材、控制应力、减弱介质的浸蚀性、消除残余应力,避免应力集中。 金属部件在介质中,如若金属与金属或金属与非金属之间存在特别小的缝隙,使缝隙内的介质处于滞留状态,从而引起缝内金属的加速腐蚀。 几乎所有的金属和合金都会产生缝隙腐蚀,只是对腐蚀的敏感性有所不同,不锈钢的敏感性比碳钢高; 几乎所有的介质都可能产生缝隙腐蚀,其中以充气的含活性阴离子(如氯离子)的中性介质最易发生; (3). 缝隙腐蚀 应尽量避免形成缝隙,采用焊接比螺栓连接好; 罐体不要直接置于多孔性基底上,应加支架或支座; 设计的容器要能使液体能完全排净; 避免锐角和静滞区。 法兰连接垫片尽可能是不吸水的,如聚四氟乙烯材料。 防止缝隙腐蚀的方法: 在金属表面的局部地区出现向深处发展的腐蚀小孔,这些小孔有的孤立存在,有些则紧凑在一起,看上去像一片粗糙的表面,这种腐蚀形态称为点腐蚀; 破坏性大,而且不易发现; 易钝化的金属与合金如铝、钛合金,在含有氯离子的介质中很容易发生点腐蚀; 点腐蚀通常发生在静滞的液体中,提高流速会减轻点腐蚀,如打海水的水泵如连续运转使用很好,但一旦停止使用一段时间,就会发生点腐蚀; 防止办法:同缝隙腐蚀。 (4). 点腐蚀 腐蚀沿着晶界和它邻近区域产生和发展,而晶粒本身的腐蚀却很轻微,这种腐蚀称为晶间腐蚀; 晶间腐蚀会使晶粒间的结合力大大削弱,严重时使机械性能完全丧失,如遭受晶间腐蚀的不锈钢,表面看起来完好无损,一敲则成碎粒; 防止办法:在不锈钢中加入钛、铌;采用超低碳不锈钢,如00Cr18Ni19。 (5). 晶间腐蚀 同时存在着腐蚀和机械磨损,两者互相加速的腐蚀称为磨损腐蚀; 如:运动的螺旋桨可使液体蒸汽压降低,从而使液体蒸发成气泡,当到一定程度时,气泡破裂的冲击波(可达140MPa)使金属表面的保护膜受到破坏,加剧了腐蚀。 (6). 磨损腐蚀 用耐腐蚀性更强的金属或合金包覆在设备表面; 用非金属(如瓷砖、有机物)保护层。 5. 金属设备的防腐措施 衬覆保护层 电化学保护 阴极保护 阳极保护 在被保护金属设备上连接一个更负的电极(强阳极),促使阴极极化(牺牲阳极保护); 将被保护的金属设备与直流电源的负极相连,依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护; 被保护金属设备接阳极,形成钝化作用; 只有当金属在介质中能钝化时才能应用,技术复杂,用得不多。 添加缓蚀剂 腐蚀防护的基本途径 (1)提高金属本身的耐蚀性:如不锈钢、镍基合金 从材料的热力学稳定性和控制腐蚀动力学两个角度出发提高材料的抗蚀性; (2)改变环境(介质处理): 降低环境的腐蚀性,如除去大气中的SO2,在水溶液中除O2,改变溶液的pH值,在环境中加入缓蚀剂等; (3)采用覆盖层: 采用金属和非金属涂层、改变材料的表面结构,使材料表面具有耐蚀的特性; 采用衬里、防锈油、防锈纸等,将材料与腐蚀介质隔开, 腐蚀防护的基本途径 (4)采用
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