材料设备的腐蚀防护与保温课件.pptxVIP

材料設備的腐蝕防護與保溫

§2.1材料設備的腐蝕與防護一、概述腐蝕是材料與它所處環境介質之間發生作用而引起材料的變質和破壞。1、腐蝕的危害腐蝕所造成的危害非常嚴重：腐蝕不僅會帶來巨大的經濟損失、造成資源和能源的嚴重浪費，而且還會污染人類生存的環境、引發災難性事故。（1）經濟損失巨大（2）資源和能源浪費嚴重（3）引發災難性事故（4）造成環境污染2、腐蝕與防護科學的發展（1）遠在5000年前我們的祖先就採用火漆作為木、竹器的防腐塗層。出土的春秋戰國時期的武器，有的至今毫無銹蝕，原因是其表面有一層緻密的含鉻的黑色氧化物保護層。如勾踐劍。

§2.1材料設備的腐蝕與防護（2）18世紀下半葉開始的工業革命，促進了腐蝕與防護科學理論研究的發展。（3）近30多年來，隨著核能技術、海洋工程、航空航太、環境科學與工程技術等現代工業的崛起以及設備運行向高速、高溫、高壓方向的發展，使原來大量使用著的不銹鋼和高強度合金構件不斷出現嚴重的腐蝕問題，從而促使許多相關學科展開了對腐蝕問題的綜合研究，使今日的腐蝕與防護科學發展成為一門融合了多種學科的新興邊緣學科，並形成了包含腐蝕電化學、腐蝕金屬學、環境敏感斷裂力學、生物腐蝕學和防護系統工程學等許多學科分支。（4）現在電化學保護技術已在我國的海洋開發，石油化學工業，地下結構和裝置等方面獲得了極廣泛的應用，並逐步走向規範化、法令化階段；緩蝕劑的理論研究與實際應用，正在建立我國自己的體系；各種耐蝕材料和表面保護技術的開發及推廣應用獲得了很大的發展；防腐蝕設計和防腐蝕技術管理日益受到普遍的重視。

§2.1材料設備的腐蝕與防護二、腐蝕與防護基本原理1、金屬的化學腐蝕金屬的化學腐蝕是指金屬與環境介質發生化學作用，生成金屬化合物並使材料性能退化的現象。（1）金屬氧化及其氧化膜自然界中除金、鉑等金屬在一般情況下不氧化而呈單質形式外，大多數金屬都以氧化物（礦石）形式存在。除少數金屬（如鉬、鎢）高溫氧化所生成的氧化物具有揮發性外，大多數金屬氧化的結果都是在其表面上形成一層氧化物固相膜。金屬表面上的氧化膜阻隔了金屬與介質之間的物質傳遞，將減慢金屬繼續氧化的速度。但金屬氧化膜要對金屬起到良好的保護作用，還必須滿足以下條件：

§2.1材料設備的腐蝕與防護①生成的金屬膜必須緻密、完整，能把金屬表面全部遮蓋住。②金屬氧化物本身是穩定、難熔和不揮發的，不易與介質作用而被破壞。③氧化膜與基體結合良好，有相近的熱脹係數，不會自行或受外界作用而剝離脫落。④氧化膜有足夠的強度、塑性，足以經受一定的應力、應變的作用。（2）鋼鐵的氣體腐蝕①高溫氧化：鋼鐵在空氣中加熱，在較低溫度（200~300℃）表面便出現可見的氧化膜。在570℃以下時，生成的氧化物為結構緻密、保護作用較好的Fe3O4和Fe2O3；溫度超過570℃時，在氧化膜內層生成FeO。FeO的結構疏鬆，晶格缺陷密度高，金屬離子和氧離子容易遷移，氧化速度急劇增大。溫度高於800℃，表面上就開始形成多孔、疏鬆的“氧化皮”。②脫碳：脫碳是指在腐蝕過程中，除了生成氧化皮層外，與氧化皮層相連的內層滲碳體Fe3C與介質中的氧、氫、二氧化碳、水等作用(見P48頁），生成的氣體降低了膜的保護作用。防止：增加氣體介質中CO和CH4的含量或在鋼中添加鋁和鎢。

§2.1材料設備的腐蝕與防護③氫蝕:溫度超過200~300℃，壓力高於30.4MPa時，氫將對鋼產生顯著作用，使鋼劇烈脆化，造成氫蝕。氫蝕包括可逆氫脆和氫蝕兩個階段。在第一階段是可逆氫脆，氫被鋼的表面所吸收，並以原子狀態沿晶界向鋼的內部擴散。雖然這些氫原子並未與鋼的組分起化學反應，也未改變其組織，但卻降低了鋼的韌性，使鋼變脆。在一定條件下韌性又可以部分或全部恢復。第二階段是氫蝕階段。在該階段，侵入並擴散到鋼中的氫與不穩定化合物發生反應防止：降低含碳量、加合金元素④鑄鐵的腫脹：鑄鐵的腫脹實際上是一種晶間氣體腐蝕。腐蝕性氣體沿晶界、石墨夾雜物和細微裂縫滲入到鑄鐵內部，發生氧化作用。由於氧化物的生成，鑄鐵體積變大，產生腫脹，其強度大大降低。防止：見適量矽（5%—10%）

§2.1材料設備的腐蝕與防護（3）防止鋼鐵氣體腐蝕的方法a.合金化:元素Cr、Al、Si等改善鋼鐵材料抗氧化性能最有效的合金元素，與氧的親和力比鐵強，在氧化性介質中首先與氧結合形成極穩定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，這些氧化物結構緻密，能夠牢固地與金屬基體結合，形成有效的保護層。b.改善介質:通過設法改善介質成分，可以減輕乃至消除某些特定環境條件下的腐蝕危害。c.應用保護性覆蓋層：利用金屬或非金屬塗層將金屬和氣體介質隔離開來，是防止氣體腐蝕的有效途徑。實質是抗氧化合金元素的表面合金化。