金属腐蚀与防护.ppt

五、金属腐蚀的防护
1.概述
腐蚀破坏的形式是很多的，在不同的条件下引起的金属腐蚀的原因是各不相同的，而且影响因素也非常复杂，因此，根据不同的条件采用的防护技术也是多种多样的。在实践中常用的是以下几类防腐技术：⑴合理选材：根据不同介质和使用条件，选用合适的金属材料和非金属材料；
⑵介质处理：包括除去介质中促进腐蚀的有害部分(例如锅炉给水的除氧)、调节介质的pH值及改变介质的程度等；⑶阴极保护：利用电化学原理，将被保护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀；
⑷阳极保护：对于钝化溶液和易钝化的金属组成的腐蚀体系，可采用外加阳极电流的方法，使被保护金属设备进行阳极钝化以降低金属的腐蚀；
⑸添加缓蚀剂：向介质中添加少量能阻止或减慢金属腐蚀的物质以保护金属；⑹金属表面覆盖层：在金属表面喷、衬、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质以及将金属进行磷化、氧化处理，使被保护金属表面与介质机械隔离而降低金属腐蚀；
⑺合理的防腐设计及改进生产工艺流程，以减轻或防止金属腐蚀。2.合理选材
为了保证设备的长期安全运转，合理选材、正确设计、精心制造及良好的维护管理等几个方面的工作密切结合，是十分重要的。而材料选择是其中最重要的一环。在选材时首先考虑介质的性质、温度、压力。
介质的性质是氧化性还是还原性，其浓度如何；含不含杂质，杂质的性质如何，杂质是减缓腐蚀的还是加速腐蚀的，如果是加速腐蚀的，其加速的原因是什么。
此外，对介质的导电性、pH值及生成腐蚀产物的性质等，都要了解清楚。材料加工工艺性能的好坏往往是决定该材料能否用于生产的关键。例如，高硅铸铁在很多介质中耐蚀性能很好。但因其又硬又脆，切削加工困难，只能采用铸造工艺，而且成品率较低，使设备成本费增高，限制了它的应用。此外．在选材时还要考虑材料的价格和来源，要有经济观点。具有一定耐腐蚀的金属材料有很多，包括各种合金钢如铬钢(铬的质量分数大于0.12)和铬镍钢(一般铬和镍的质量分数分别为0.18和0.08)、铝合金如铝硅合金、铝镁合金、铝镁铜合金和钛合金如钛铝钼合金等。根据不同腐蚀介质和不同机械性能的要求，应选用不同的耐腐蚀金属。〖不锈钢〗以铁碳合金为主体，在冶炼过程中加入其它合金元素而得的合金钢。
一般泛指的不锈钢包括：不锈钢、耐酸钢及耐热钢的通称。
严格说来，不锈钢是指在空气中能抵抗腐蚀的钢；耐酸钢是指在某些化学介质中能抵抗腐蚀的钢；耐热钢则是指在高温下能抗氧化、抗蠕变并耐一定介质腐蚀的钢。这里只讨论耐酸不锈钢。⑴奥氏体不锈钢
在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。奥氏体是C溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，具有面心立方晶体结构，用字母A或者γ表示。
奥氏体不锈钢无磁性，具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。⑵铁素体不锈钢
铁素体也是一种铬镍钢，它是C溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体,具有体心立方晶体结构,用字母F或者α表示。
它的铬质量分数在11.5%～32.0%范围内。随着铬含量的提高，其耐酸性能也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。⑶马氏体不锈钢
用M表示，是指碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
这类钢中铬的质量分数为11.5%～18.0%，但碳的质量分数最高可达0.6%。碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。在这些耐腐蚀的金属材质做成的钢管中，防腐性能较好的是13Cr油管。这种钢管是由日本川琦制铁株式会社生产，其主要指标和特性如下：
①化学成份：Cr为13%、C为0.2%、S为0.001%；
②温度与腐蚀速度：试验表明，13Cr钢管在50℃～250℃范围内、CO2分压高达3MPa、NaCl溶液为3.5%的水溶液中，其最大腐蚀速度为1mm.a-1，在温度小于50℃，其腐蚀极低；③CO2分压与腐蚀速度：通过试验证明，在温度为80℃、CO2分压对13Cr钢材的腐蚀速度影响不大。在二氧化碳分压(Pco2)为1MPa时，腐蚀速度仅为0.5mm.a-1。
④抗硫化氢应力腐蚀性能：在温度80℃时，13Cr钢材抗硫化氢应力腐蚀能力非常强。3.介质处理
处理介质的目的是改变介质的腐蚀性，以降低介质对金属的腐蚀作用。
通常采用除去介质中有害成分、调节介质的pH值、降低气体介质中的水分等方法进行介质处理。⑴去除介质中的有害成分
①热力法除氧
这种方法的原理主要是提高温度以减小氧的溶解度，其次是把水蒸气通进水面上气体所占空间用以减小氧的分压。
温度越高，加热时间越长，加热蒸气中游离的C02浓度越低，则重碳酸根的分解率越高，其出水的pH值也就