1、第十章第十章 防腐蚀设计防腐蚀设计 耐蚀材料选择耐蚀材料选择u选材依据选材依据u耐蚀评价耐蚀评价u主要金属材料、非金属材料简介主要金属材料、非金属材料简介结构设计结构设计u一般要求一般要求u若干细则若干细则应力影响和强度设计应力影响和强度设计u应力对腐蚀的影响应力对腐蚀的影响u消除残余应力的措施消除残余应力的措施 设计是设备制造过程的第一个最重要环节。设计是设备制造过程的第一个最重要环节。所谓防腐蚀设计所谓防腐蚀设计，包括耐蚀材料选择，包括耐蚀材料选择(主体设备、主体设备、零部件、覆层材料零部件、覆层材料)，在结构设计和强度校核中，在结构设计和强度校核中考虑腐蚀控制的要求，准备采用的防护技术考
2、虑腐蚀控制的要求，准备采用的防护技术(如如覆盖层覆盖层)提供必要的实施条件，对加工制造技术提供必要的实施条件，对加工制造技术提出指示性意见等。提出指示性意见等。 1. 1. 耐蚀材料选择耐蚀材料选择 1.1 选择的依据选择的依据设备设备 （1）设备的）设备的用途用途 （2）加工加工要求和加工量要求和加工量 （3）设备在整个装置中所占的）设备在整个装置中所占的地位地位 以及各设备之间的相互以及各设备之间的相互影响影响 （4）是否易于）是否易于检检查、查、修修理或更换理或更换 （5）计划的使用）计划的使用寿命寿命 腐蚀环境腐蚀环境 （1 1）一般环境条件）一般环境条件：介质：介质种类、浓度、种类、
3、浓度、 温度温度、压力、流速、充气等、压力、流速、充气等 （2 2）实际环境条件）实际环境条件：原料和工艺水中的原料和工艺水中的 杂质杂质 ；设备；设备局部区域局部区域(如缝隙、死如缝隙、死 角角)内介质的浓缩、杂质的富集、内介质的浓缩、杂质的富集、 及可能的局部过热或局部温度偏低；及可能的局部过热或局部温度偏低； 介质介质条件变化条件变化的幅度等。的幅度等。 腐蚀影响腐蚀影响(1) 可能发生的可能发生的腐蚀类型腐蚀类型(2) 对全面腐蚀有良好耐蚀性的材料，如不锈对全面腐蚀有良好耐蚀性的材料，如不锈 钢，要特别注意可能发生的局部腐蚀问题。钢，要特别注意可能发生的局部腐蚀问题。 (3) 腐蚀破坏
4、的腐蚀破坏的后果后果 返回返回1.21.2 耐蚀材料评价耐蚀材料评价耐蚀性耐蚀性 I 腐蚀数据的获得腐蚀数据的获得 Corrsion Data Survey手册手册，其中其中 金属分册金属分册包括包括26种金属和合金种金属和合金 在在1196种腐蚀介质中的腐蚀数据。种腐蚀介质中的腐蚀数据。 非金属分册非金属分册包括包括36种非金属材料种非金属材料 在在803种腐蚀性溶液和气体中的腐蚀数据。种腐蚀性溶液和气体中的腐蚀数据。 图例图例符号符号腐蚀速度腐蚀速度 20mpy 50mpy硫酸硫酸%G.A.Nelson 归纳腐蚀数据的方格图归纳腐蚀数据的方格图 800 温温700 度度 600 C 500
5、 400 300 212 175 125 75铅铅介质介质浓度浓度% %温度温度 c c 25 50 80 100 120 150 硝酸硝酸 1.5 mm/y腐蚀图和选材图腐蚀图和选材图 （见下面三页）（见下面三页） 腐蚀试验腐蚀试验 实验室试验实验室试验 现场挂片试验现场挂片试验 实物试验实物试验钢钢在硫酸中的在硫酸中的腐蚀图腐蚀图 325 275 225 175 125 75 60 65 70 75 8 0 85 90 95 100 105 110H2SO4 %200 mpy 20050200 mpy502050 mpy20520 mpy 5 05 mpy温温度度0 0C C在此区沸点下不
6、可使在此区沸点下不可使用哈氏合金用哈氏合金B B及及D D奈尔逊奈尔逊(Nelson)制作制作 20 40 60 80 100 103.5 H so % 温温 600度度 C 500 400 300 200 100 沸点沸点曲线曲线101 2 3 4589 76硫酸的硫酸的选选材图材图（腐蚀速度小于（腐蚀速度小于20mpy）NelsonNelson硫酸选材图中各区合用的材料硫酸选材图中各区合用的材料( (包括金属包括金属, ,非金属非金属) ) 1区区10%铝青铜铝青铜(不含空气不含空气)，IlliumG镍铬（铜铁铁镍铬（铜铁铁)合金。哈氏合金合金。哈氏合金B及及D、 Durimet20合金、
7、合金、Worthile铁镍铬合金、铅铁镍铬合金、铅,铜铜(不含空气）潆乃尔合（不含空气）、不含空气）潆乃尔合（不含空气）、钽、金、铂、银、锆、钽、金、铂、银、锆、Nilonel镍铁铬合金、钨、钼镍铁铬合金、钨、钼,3.6型不锈钢铁型不锈钢铁(充气，浓度到充气，浓度到10%)。玻璃，酚醛（石棉。玻璃，酚醛（石棉)塑料，橡胶（到时塑料，橡胶（到时170F止）、不透性石墨止）、不透性石墨2区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D.Durimet20合金合金(到到150F止止),铅铅,铜铜(不含空气不含空气),Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金(到到150F止止)，蒙乃尔合金，蒙乃尔合金(不含空
8、气不含空气)10%铝青铜铝青铜(不含空气不含空气).镍铸铁镍铸铁(20%以下以下75F)钽钽,金金,银银,铂铂,锆锆,Nionel镍铁笱合金，钨镍铁笱合金，钨,钼钼,316型不锈钢型不锈钢(含空气，含空气，75F,到到25%)玻璃，酚醛玻璃，酚醛(石棉石棉)，塑料，橡胶，塑料，橡胶(到到170F止止)不透性石墨不透性石墨3区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D,Durimet20合金合金(到到150F止止)，铅，铅,Worthile铁镍铬保金铁镍铬保金.蒙乃尔合金蒙乃尔合金(不含空气不含空气)，钽，钽,金金,铂铂,锆锆,钼钼,玻璃玻璃,不透性石墨不透性石墨4区区钢、高硅铁、哈氏合金钢、高
9、硅铁、哈氏合金B及及D.铅铅(到到96%浓度浓度),Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬铁镍铬合金，镍铸铁合金，镍铸铁,316型不锈钢型不锈钢(浓度浓度80%以上以上)，钽，钽,金金,铂铂,锆锆,玻璃，不透性石墨玻璃，不透性石墨(浓度浓度96%以下以下)5区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D,Durimet 20合金合金(到到150F止止)，Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金(到到150F止止)铅铅(至至175F及及96%)浓度浓度.钽钽,金金,铂铂,玻璃，不透性石墨玻璃，不透性石墨(到到175F,浓度浓度96%)6区区高硅铁，哈氏合金高硅铁，哈氏合金B及及D(腐蚀速
10、度腐蚀速度20-50mpy),钽钽,金金,铂铂,玻璃玻璃7区区高硅铁高硅铁,钽钽,金金,铂铂,玻璃玻璃8区区钢钢,18-8型不锈钢，型不锈钢，Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金,哈氏合金哈氏合金c,金金,铂铂,玻璃玻璃9区区18-8型不锈钢型不锈钢,Durimet 20合金合金,Worthite铁镍铬合金铁镍铬合金,金铂金铂,玻璃玻璃10区区金金.铂铂.玻璃玻璃（3 3）不同材料组合时要考虑材料的不同材料组合时要考虑材料的相容性相容性。 （4 4）重视设备使用经验，重视设备使用经验，积累腐蚀数据积累腐蚀数据、案例，特、案例，特 别是设备腐蚀破坏事故的有关资料。别
11、是设备腐蚀破坏事故的有关资料。 耐蚀性评价中应注意的几个问题耐蚀性评价中应注意的几个问题 （1 1）任何时候，任何情况下都）任何时候，任何情况下都不要假定或推测不要假定或推测材料的材料的 使用环境条件。使用环境条件。 （2 2）要考虑材料）要考虑材料优点优点，更要注意材料，更要注意材料弱点弱点和腐蚀问题。和腐蚀问题。 物理、机械和加工性能物理、机械和加工性能（1 1）物理性能：物理性能：密度、传热性、导电性、膨胀系数等。密度、传热性、导电性、膨胀系数等。 机械性能机械性能：强度、塑性、韧性等。强度、塑性、韧性等。 加工性能：加工性能：铸造、切削、焊接性能等。铸造、切削、焊接性能等。 几种材料的
12、物理、机械性能几种材料的物理、机械性能材料材料性能性能低碳低碳钢钢高硅高硅铸铁铸铁低合低合金钢金钢铅铅塑料塑料硬硬 pvcpvc工业工业耐酸耐酸瓷瓷不透性不透性石墨石墨环氧环氧玻璃玻璃钢钢机机械械性性能能抗拉强度公抗拉强度公斤毫米斤毫米 3848 612 751.22.33.56.32.85.50.72.5812伸长率伸长率 2535 015355051516 冲击韧性冲击韧性公斤厘米公斤厘米/ /厘米厘米1500.12.83.2140350 加工性能加工性能良好良好只宜只宜铸造铸造良好良好不不良良可焊可焊易加易加工工硬而硬而脆脆易机加易机加工，不工，不可焊，可焊，可粘可粘良好良好（2 2）材
13、料的耐蚀性和物理、机械、加工）材料的耐蚀性和物理、机械、加工 性能是材料技术指标的两个方面。性能是材料技术指标的两个方面。 这两个方面往往存在矛盾。根据具体情况这两个方面往往存在矛盾。根据具体情况 有所偏重。有所偏重。或者以耐蚀性为主或者以耐蚀性为主，对材料物理、机，对材料物理、机 械、加工性能的不足，采取适当措施进行弥补，械、加工性能的不足，采取适当措施进行弥补， 并制定符合材料性能特点的使用规程；并制定符合材料性能特点的使用规程；或者以物或者以物 理、机械、加工性能为主，理、机械、加工性能为主，而对材料实施有效的而对材料实施有效的 防护技术，以保证其腐蚀速度达到要求的水平。防护技术，以保证
14、其腐蚀速度达到要求的水平。 经济指标经济指标 （1 1）目标是工程目标是工程投资投资最少，最少，回收回收年限最短。年限最短。（2 2）腐蚀控制的腐蚀控制的费用费用应当低于腐蚀造成的应当低于腐蚀造成的 经济损失，包括直接损失和间接损失。经济损失，包括直接损失和间接损失。（3 3）在实际在实际选材选材工作中，材料来源和交货工作中，材料来源和交货 时间起着重要的作用。时间起着重要的作用。 选材的一些基本原则选材的一些基本原则 （1 1）单一材料单一材料往往难以同时满足耐蚀性，物理、机械、往往难以同时满足耐蚀性，物理、机械、 加工性能和经济指标的要求，因此应根据不同设备加工性能和经济指标的要求，因此应
15、根据不同设备 正确处理技术性和经济性之间的关系。正确处理技术性和经济性之间的关系。（2 2）将两种将两种材料复合材料复合使用是一种有效而经济的方法。使用是一种有效而经济的方法。 （3 3）所选材料应满足整合装置的所选材料应满足整合装置的预定寿命预定寿命，同时应使装，同时应使装 置中各部分的材料均匀劣化置中各部分的材料均匀劣化 。返回返回1.3 主要金属材料简介主要金属材料简介 碳钢和铸铁碳钢和铸铁 碳钢和铸铁来源广、碳钢和铸铁来源广、价格低。碳钢强度大价格低。碳钢强度大、塑性好、可铸、可锻、可切削加工、可焊接，制造塑性好、可铸、可锻、可切削加工、可焊接，制造容易。所以，碳钢和铸铁广泛容易。所以
16、，碳钢和铸铁广泛用用作作结构材料，碳钢结构材料，碳钢和铸铁的耐蚀性较差和铸铁的耐蚀性较差，在潮湿大气和中性水中均不，在潮湿大气和中性水中均不耐蚀。在酸溶液中钢铁是不能使用的。但在耐蚀。在酸溶液中钢铁是不能使用的。但在浓硫酸浓硫酸中可以使用碳钢中可以使用碳钢，但要防止浓硫酸吸水稀释但要防止浓硫酸吸水稀释，故适，故适用于制作密闭容器和输送管道。用于制作密闭容器和输送管道。 0.4 0.8 1.2 1.6 3.3 0.4 0.8 1.2 1.6 3.3含碳量对铁碳合金在含碳量对铁碳合金在20%20%硫酸硫酸(25(25摄氏度摄氏度) ) 含碳量对铁碳合金在含碳量对铁碳合金在30%30%硝酸硝酸(25
17、 (25 中腐蚀速度的影响中腐蚀速度的影响 摄氏度摄氏度) )中腐蚀速度的影响中腐蚀速度的影响 腐腐 蚀蚀 影影 响响 因因 素素腐蚀速度(小时.2米/克)20017515012510075505 0C.%200001500010000 5000 0腐蚀速度(小时.2米/克)C.%普通低合金钢普通低合金钢 普通低合金钢是在碳素钢中普通低合金钢是在碳素钢中加入少量合金加入少量合金元素元素( (低于低于3%3%) )而制得的，其而制得的，其优点优点是改善钢材的强是改善钢材的强度、韧性、塑性，加工工艺性能也较好，成本低。度、韧性、塑性，加工工艺性能也较好，成本低。所以多数普低钢的耐蚀性能和碳钢相差不
18、多，但所以多数普低钢的耐蚀性能和碳钢相差不多，但特殊环境特殊环境中耐蚀性大大优于碳钢。中耐蚀性大大优于碳钢。 1)耐大气腐蚀低合金钢耐大气腐蚀低合金钢 含有铜、磷、铬等有效合金元素（含有铜、磷、铬等有效合金元素（16MnCu， 9MnCuPTi，10PCuRe）。腐蚀速度比低碳钢低。腐蚀速度比低碳钢低3040%。 原因略原因略2)耐耐H2S腐蚀低合金钢腐蚀低合金钢 一是加入钼、铌、钒、钛一是加入钼、铌、钒、钛等碳化物形成元素，以等碳化物形成元素，以 减少固溶体中的碳量；减少固溶体中的碳量； 二是二是采用精练技术以采用精练技术以降低硫、磷降低硫、磷等有害杂质；等有害杂质； 三是三是进行进行回火回
19、火处理，以获取马氏体高温回火组织。处理，以获取马氏体高温回火组织。 其中其中12AlMoV、12Cr2MoAlV、40B等耐硫等耐硫化氢腐蚀破坏性能较好。化氢腐蚀破坏性能较好。 3)3)耐氢氮氨腐蚀的低合金钢耐氢氮氨腐蚀的低合金钢 合成氨系统和石油加氢系统中的设备材料处于合成氨系统和石油加氢系统中的设备材料处于高温高压高温高压氢腐蚀或氢腐蚀或高温高压高温高压氢氮氨腐蚀氢氮氨腐蚀条件，后者条件，后者除渗氢引起的鼓泡、开裂以外，还有渗氮引起的材除渗氢引起的鼓泡、开裂以外，还有渗氮引起的材料脆化。我国的抗氢腐蚀低合金钢是加入铌、钒、料脆化。我国的抗氢腐蚀低合金钢是加入铌、钒、钛、钼等元素，以生成稳定
20、的碳化物和氮化物，减钛、钼等元素，以生成稳定的碳化物和氮化物，减少因氢和碳反应生成甲烷而造成的脱碳和腐蚀问题。少因氢和碳反应生成甲烷而造成的脱碳和腐蚀问题。如如10MoWVNb钢。钢。 4)4)耐海水腐蚀低合金钢耐海水腐蚀低合金钢 有效的合金元素有硅、铜、磷、钼、锰、铬、有效的合金元素有硅、铜、磷、钼、锰、铬、铝、镍、钨、钛等。铝、镍、钨、钛等。 我国发展耐海水腐蚀低合金钢，主要研制了我国发展耐海水腐蚀低合金钢，主要研制了 铜系、磷钒系、磷铌稀土系、铬铝系铜系、磷钒系、磷铌稀土系、铬铝系。 如如10MnPNbRe，08PV，10CrAlNb钢等。钢等。 高硅铸铁高硅铸铁 当铸铁中当铸铁中硅的含
21、量达到硅的含量达到1417%时，称为高硅铸铁。时，称为高硅铸铁。优点：优点：高硅铸铁在氧化性、中性及某些非氧化性酸中均高硅铸铁在氧化性、中性及某些非氧化性酸中均有优良的有优良的耐蚀耐蚀性能性能(硝酸、硫酸、硫酸盐硝酸、硫酸、硫酸盐)；耐磨损腐蚀耐磨损腐蚀性能也很好；硅钼铸铁性能也很好；硅钼铸铁(3.54.0%Mo)，耐高温盐酸性耐高温盐酸性能。原因：生成致密能。原因：生成致密SiO2保护膜，且膜修复能力强。保护膜，且膜修复能力强。缺点：缺点：物理、机械和物理、机械和加工性能差加工性能差，硬度大，质地脆，强，硬度大，质地脆，强度低，膨胀系数大；加工困难。度低，膨胀系数大；加工困难。应用：应用：管
22、道管道(件件)、泵、阀门、塔节、泵、阀门、塔节(铸造形式铸造形式) 不锈耐酸钢不锈耐酸钢 不锈钢分为不锈钢分为马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体铁铁素体双相、沉淀硬化型钢素体双相、沉淀硬化型钢五大类五大类(金相组织金相组织)。 铬是使不锈钢获得优良铬是使不锈钢获得优良耐蚀性耐蚀性的主要合金元素，所的主要合金元素，所有不锈钢的有不锈钢的含铬量都大于含铬量都大于13%(原子分数原子分数1/8)，铬含，铬含量愈高，抗蚀愈强。铬不锈钢在氧化性环境中的耐量愈高，抗蚀愈强。铬不锈钢在氧化性环境中的耐蚀性，其表面易形成致密氧化物蚀性，其表面易形成致密氧化物(钝化钝化)膜膜。 缺点缺
23、点：易发生局部腐蚀：易发生局部腐蚀,特别是应力腐蚀特别是应力腐蚀(占占50%)1)1)马氏体不锈钢马氏体不锈钢 马氏体不锈钢马氏体不锈钢是指具有马氏体组织的铬不锈钢，是指具有马氏体组织的铬不锈钢，其其碳含量较高碳含量较高（2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18），含碳量增加，钢的强度、硬度、耐磨性提高，而耐含碳量增加，钢的强度、硬度、耐磨性提高，而耐蚀性下降，因此主要用于制造要求蚀性下降，因此主要用于制造要求高硬度部件高硬度部件(耐磨耐磨零件、弹性元件、切削工具零件、弹性元件、切削工具),以及在以及在弱腐蚀性介质弱腐蚀性介质中使用。中使用。 2)2)铁素体不锈钢铁素体不锈钢 含铬量在含
24、铬量在18 30%范围内的铬不锈钢为铁素体钢。范围内的铬不锈钢为铁素体钢。作为作为耐氯化物应力腐蚀耐氯化物应力腐蚀破裂的不锈钢种类得到迅速破裂的不锈钢种类得到迅速发展发展(比铬镍奥氏体不锈钢好比铬镍奥氏体不锈钢好)。但普通铁素体不锈钢但普通铁素体不锈钢机械性能较低，冲击韧性差，对晶间腐蚀、孔蚀、机械性能较低，冲击韧性差，对晶间腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀敏感性较高。缝隙腐蚀敏感性较高。而高纯高铬铁素体不锈钢而高纯高铬铁素体不锈钢如如E-Brite26-1具有优异的耐蚀性，特别是优异的耐应具有优异的耐蚀性，特别是优异的耐应力腐蚀破裂，耐孔蚀和缝隙腐蚀，耐晶间腐蚀性能。力腐蚀破裂，耐孔蚀和缝隙腐蚀，耐晶间
25、腐蚀性能。 3）奥氏体不锈钢）奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢的奥氏体不锈钢的基本型是基本型是Cr18Ni810 。 高温强度、热塑性、冷变形能力、可焊性都非常高温强度、热塑性、冷变形能力、可焊性都非常好，但导热性、冷加工较差、有粘滞现象。好，但导热性、冷加工较差、有粘滞现象。 耐蚀性耐蚀性较铬不锈钢高（氧化性，中性，弱氧化性较铬不锈钢高（氧化性，中性，弱氧化性介质）。介质）。缺点：局部腐蚀缺点：局部腐蚀（晶间腐蚀，孔蚀，缝隙腐蚀，应（晶间腐蚀，孔蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀破裂）。力腐蚀破裂）。抗局部腐蚀手段抗局部腐蚀手段：提高：提高Cr和和Ni含量，或加入合金元含量，或加入合金元素素(Mo,Cu,Si
26、,Ti或或Nb)，或降低含碳量。，或降低含碳量。4）铁素体）铁素体奥氏体双相不锈钢奥氏体双相不锈钢 铁素体铁素体奥氏体奥氏体双相不锈钢双相不锈钢是在是在Cr1827%、Ni48%的基础上，随用途不同的基础上，随用途不同分别加入分别加入Mn、N、Si、Cu、Ti等元素而形成的新型不锈钢。等元素而形成的新型不锈钢。 具有强度高具有强度高( 0.2约为奥氏体不锈钢的约为奥氏体不锈钢的2倍倍)、导热系数、导热系数大、膨胀系数小的特点；而且大、膨胀系数小的特点；而且抗氯化物应力腐蚀性抗氯化物应力腐蚀性能、抗孔蚀和晶间腐蚀性能优于奥氏体不锈钢能、抗孔蚀和晶间腐蚀性能优于奥氏体不锈钢，因，因此近些年得到了迅
27、速的发展。此近些年得到了迅速的发展。 5 5）沉淀硬化型不锈钢）沉淀硬化型不锈钢 为了既能为了既能保持奥氏体不锈钢优良的焊接性能保持奥氏体不锈钢优良的焊接性能，又，又具有马氏体不锈钢的高强度具有马氏体不锈钢的高强度，发展沉淀硬化型，发展沉淀硬化型(PH)不锈钢是途径之一。不锈钢是途径之一。 它是在最终形成马氏体后，经过时效处理析出碳它是在最终形成马氏体后，经过时效处理析出碳化物和金属间化合物产生沉淀硬化。这类钢具有化物和金属间化合物产生沉淀硬化。这类钢具有很高强度，如很高强度，如17-4PH, 其屈服强度可达其屈服强度可达1290MPa。耐蚀性和一般不锈钢相同耐蚀性和一般不锈钢相同 。不锈钢的
28、合理选择和正确使用不锈钢的合理选择和正确使用 不锈钢的品种和牌号很多，而耐蚀性相近，不锈钢的品种和牌号很多，而耐蚀性相近，不同的是机械性能和加工性能。不同的是机械性能和加工性能。必须指出，不必须指出，不锈钢不是万能的锈钢不是万能的，各类不锈钢的耐蚀性有其自，各类不锈钢的耐蚀性有其自身的特点。身的特点。 因此，根据设备的具体环境条件进行合理因此，根据设备的具体环境条件进行合理选择。应特别注意局部腐蚀问题。选择。应特别注意局部腐蚀问题。 耐热钢耐热钢 高温高压下工作的设备高温高压下工作的设备(裂解炉裂解炉,转化炉转化炉,锅炉锅炉,蒸汽蒸汽轮机轮机,热交换器热交换器),必须使用耐热钢必须使用耐热钢(
29、合金合金)。 耐热钢耐热钢，是指，是指铁含量超过一半铁含量超过一半的合金。的合金。以铁为主，合金元素总量超过以铁为主，合金元素总量超过50%的合金称为的合金称为铁基耐铁基耐热合金热合金。以镍为主或以钴为主的合金则分别称为。以镍为主或以钴为主的合金则分别称为镍基耐热合金镍基耐热合金和和钴基耐热合金钴基耐热合金。耐热钢要求：优良的高温力学性能耐热钢要求：优良的高温力学性能(热强性、抗蠕变热强性、抗蠕变性性)和抗高温氧化性能。和抗高温氧化性能。 有色金属有色金属 （1）铝）铝 铝是活泼金属，但钝化倾向大，在很多介质铝是活泼金属，但钝化倾向大，在很多介质中生成保护性的表面氧化膜（中生成保护性的表面氧化
30、膜（钝化膜钝化膜）。该膜致）。该膜致密，与基体结合牢固，且自行密，与基体结合牢固，且自行修复能力强修复能力强。例如：。例如：铝在稀硫酸和发烟硫酸中稳定，在大于铝在稀硫酸和发烟硫酸中稳定，在大于80%硝酸硝酸中，铝的耐蚀性优于中，铝的耐蚀性优于188型不锈钢。型不锈钢。 铝可能发生晶间腐蚀、应力腐蚀铝可能发生晶间腐蚀、应力腐蚀。铝的比重小，。铝的比重小，熔点低，导热性和导电性好。强度低，焊接性和熔点低，导热性和导电性好。强度低，焊接性和铸造性差，使用温度不高。铸造性差，使用温度不高。 （2 2）钛）钛 钛是活泼金属钛是活泼金属，其其钝化能力极强钝化能力极强，且损伤后，且损伤后易于修复易于修复。所
31、以钛在很多腐蚀环境中表现出优良。所以钛在很多腐蚀环境中表现出优良的耐蚀性能。在氧化性溶液中，即使存在各种浓的耐蚀性能。在氧化性溶液中，即使存在各种浓度的度的氯离子氯离子，钛也是稳定的。在大多数盐溶液中，钛也是稳定的。在大多数盐溶液中，特别是在特别是在氯化物氯化物溶液中耐蚀性优异，而且不会发溶液中耐蚀性优异，而且不会发生孔蚀。在生孔蚀。在潮湿氯气潮湿氯气中钛的稳定性很高，超过镍中钛的稳定性很高，超过镍基合金。但是，基合金。但是，钛极易吸氢而变脆钛极易吸氢而变脆，当钛表面被，当钛表面被铁玷污时有利于吸氢。铁玷污时有利于吸氢。 常见的一些选材实例常见的一些选材实例碱溶液碱溶液镍和镍合金镍和镍合金硝酸
32、硝酸不锈钢不锈钢浓硫酸浓硫酸碳钢碳钢稀硫酸稀硫酸铅铅氢氟酸氢氟酸Monel（蒙耐尔）合金蒙耐尔）合金盐酸盐酸Hastelloy(哈氏）合金哈氏）合金未污染大气未污染大气铝铝还原性和非污染溶液还原性和非污染溶液铜铜氧化性溶液氧化性溶液含铬的合金含铬的合金强氧化性溶液强氧化性溶液钛钛返回返回2. 2. 结构设计结构设计 n腐蚀控制对结构设计的腐蚀控制对结构设计的一般要求一般要求（1 1）设备结构尽可能简单设备结构尽可能简单，减少腐蚀电池形，减少腐蚀电池形 成的机会。成的机会。（2 2）整体结构比分段结构好整体结构比分段结构好。 集中附件、简化主体集中附件、简化主体尽量集中附件、简化主体设计尽量集中
33、附件、简化主体设计不良良入孔入孔安全阀安全阀排出管排出管排出管排出管入孔入孔安全阀安全阀（3）设备设备表面状态表面状态应当应当均匀、平滑、清洁均匀、平滑、清洁，突，突 出的紧固件的数目愈少愈好出的紧固件的数目愈少愈好 。例子：教材图例子：教材图10-6 (4)(4) 尽量尽量避免缝隙、死角、坑洼、液体避免缝隙、死角、坑洼、液体 停滞、应力集中、局部过热停滞、应力集中、局部过热等不均匀因素。等不均匀因素。 （5 5）注意注意材料相容性材料相容性和设备之间的相互腐蚀性和设备之间的相互腐蚀性 影响。影响。（6 6）采用采用覆盖层覆盖层保护的设备保护的设备( (如衬里设备如衬里设备) )有要足有要足
34、够的强度和刚度，使用中不能变形。够的强度和刚度，使用中不能变形。 （7 7）方便方便设备设备清洗，维修和防腐蚀施工清洗，维修和防腐蚀施工。 表面简单、平滑、清洁，避免尖角和切痕。焊缝应整理和打磨，表面简单、平滑、清洁，避免尖角和切痕。焊缝应整理和打磨，除去凸出物，填充凹孔隙，突出紧固件愈少愈好（上下对照）除去凸出物，填充凹孔隙，突出紧固件愈少愈好（上下对照）尖角粗糙雪痕尖角粗糙雪痕圆角平滑圆角平滑不良不良良良I不良（焊接缺陷）不良（焊接缺陷）良良良（磨去凸出物良（磨去凸出物良（填充孔隙）良（填充孔隙） 最好最好较好较好设备结构应考设备结构应考虑表面清理、虑表面清理、防腐蚀施工、防腐蚀施工、检查
35、和维修的检查和维修的需要需要H HH/3HH/3不良不良良良不良不良良良管道油漆刷油漆刷喷砂清理表面喷砂清理表面返回返回 防腐蚀结构设计的防腐蚀结构设计的若干细则若干细则 （1 1）排液）排液防止液体停滞防止液体停滞 设备外形设备外形应避免积水，减少积水间隙，凹槽和坑洼；应避免积水，减少积水间隙，凹槽和坑洼； 贮罐贮罐和容器的内部形状应有利于液体排放；和容器的内部形状应有利于液体排放； 管道管道系统内部要流线化，使流动顺畅；系统内部要流线化，使流动顺畅； 立式热交换器立式热交换器的上端管束应与管板平齐，的上端管束应与管板平齐， 卧式热交换器卧式热交换器最好向出口端稍倾斜，避免残留液体；最好向出
36、口端稍倾斜，避免残留液体； 不使用易吸收水分和液体的不使用易吸收水分和液体的绝缘、隔热、包装材料绝缘、隔热、包装材料。 设备的外形设备的外形结构结构应应避免积水避免积水连续焊连续焊不良（易积水）不良（易积水）良（可避免积水）良（可避免积水）排水孔处用连排水孔处用连续焊形成续焊形成园角园角不良（聚积沉淀）不良（聚积沉淀）不良（液体停滞）不良（液体停滞）良良良良（卧式容器向出口倾斜）（卧式容器向出口倾斜）贮罐和容器贮罐和容器应有应有利于排液利于排液立式热交换器上端立式热交换器上端管束应与管板平齐管束应与管板平齐不良（液体残留）不良（液体残留）良良（2 2）消除温度不均）消除温度不均n避免避免局部过
37、热局部过热： n被焊组件被焊组件的厚度不要相差很大；的厚度不要相差很大；n加热盘管加热盘管最好安装在容器中心，不要紧靠器壁最好安装在容器中心，不要紧靠器壁 ；n和高温气体接触的设备，要避免局部地区温度偏低，和高温气体接触的设备，要避免局部地区温度偏低，即避免即避免“冷点冷点”。 热景影响区热景影响区薄壁薄壁不不良良薄壁薄壁良（原原度）良（原原度）不不良良良（良（对接焊对接焊）避免避免焊接焊接中产生中产生局部过热局部过热蛇管加热蛇管加热（置于容器中心置于容器中心）夹套加热夹套加热（复盖面应大复盖面应大）加热方式对器壁加热方式对器壁温差温差的影响的影响避免避免高温设备高温设备对周围色构件的热影响对
38、周围色构件的热影响热管线热管线热构件热构件鞍座鞍座不良（接处局鄣过热）不良（接处局鄣过热）热管线热管线冷构件冷构件冷空气流通冷空气流通良（减少接角面）良（减少接角面）石棉石棉热管热管最好最好冷构件冷构件不良（钢支柱散热）不良（钢支柱散热）良（避免形成冷凝液）良（避免形成冷凝液）保温时避免形成保温时避免形成“冷点冷点“热气体热气体冷凝液冷凝液隔隔热热材材料料热气体热气体冷凝液冷凝液引起腐蚀及设计改进引起腐蚀及设计改进440560440560通测压管通测压管穿孔穿孔通测压管通测压管穿孔穿孔（冷凝（冷凝液含液含HCl)通测压管通测压管放液口放液口放液口放液口通测通测压管压管烯烃氧化脱氢反应器烯烃氧化
39、脱氢反应器混合混合气气进口进口烯烃，烯烃，O HCl,H O转化管的结构改进转化管的结构改进原料气入口原料气入口转化气出口转化气出口裂裂纹纹(b)热底式热底式原料气入口原料气入口转化气出口(a)冷底式冷底式Mo钢HK4o形成形成冷凝液冷凝液（3 3）消除浓度不均消除浓度不均 n设置设置搅拌搅拌装置；装置；n加入浓液时，加入浓液时，加入管加入管最好安装最好安装在容器中心在容器中心 ；n管壳式热交换器的管壳式热交换器的气液交界面气液交界面是腐蚀严重的部位，是腐蚀严重的部位，这里容易造成有害成分浓缩、温度不均匀、高速这里容易造成有害成分浓缩、温度不均匀、高速气流冲刷。如有可能，气流冲刷。如有可能，提
40、高液面使管束完全浸没提高液面使管束完全浸没，是保护管束的有效措施。是保护管束的有效措施。 浓溶液的进口管浓溶液的进口管应安装在容器中心应安装在容器中心不良不良良（避免浓度不均）良（避免浓度不均）稀溶液稀溶液稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液浓溶液浓溶液局部浓局部浓度高度高浓溶液浓溶液通气管通气管或安全阀或安全阀良（液体飞溅小）良（液体飞溅小）不良（液体飞溅，使不良（液体飞溅，使器壁积聚凝液和污垢）器壁积聚凝液和污垢）加液管加液管插入容器中心减少飞溅插入容器中心减少飞溅冷却水冷却水折流板折流板增加排气管增加排气管使水充使水充满上部气相空间避免了满上部气相空间避免了干湿交替和氯离子浓缩干湿交替和氯离子浓缩常
41、开阀排气管排气管立式不锈钢水冷器的结构改进立式不锈钢水冷器的结构改进合成氨气体再沸器的结构改进合成氨气体再沸器的结构改进气体气体进口进口（低温变换低温变换气气167C）换热管：换热管：1Cr18N97i原结构原结构溶液出口溶液出口(热钾碱热钾碱溶液）溶液）115118C石棉绳石棉绳气体气体进口进口溶液溶液出口出口改进后的结构（改进后的结构（提高液提高液面，使管束完全浸没面，使管束完全浸没）（3 3）避免）避免( (或减少或减少) )电偶腐蚀影响电偶腐蚀影响 n用用绝缘材料绝缘材料把异金属部件隔离把异金属部件隔离 ；n降低降低异金属部件之间的异金属部件之间的电位差异电位差异 ；n降低电偶对结合处
42、环境的腐蚀性，降低电偶对结合处环境的腐蚀性，保持干燥保持干燥 ；n增加增加异金属部件在溶液中的异金属部件在溶液中的距离距离(不要靠得太近不要靠得太近)， 使腐蚀电池溶液通路的电阻增加；使腐蚀电池溶液通路的电阻增加；n用用非金属涂料层非金属涂料层把异金属部件涂复，最常用的把异金属部件涂复，最常用的 是油漆涂料。但要注意不仅是油漆涂料。但要注意不仅涂复阳极性部件，涂复阳极性部件， 阴极部件也要涂复阴极部件也要涂复。 用用绝缘绝缘的方法防止电偶腐蚀的方法防止电偶腐蚀绝缘垫片绝缘垫片表表铜铜轴轴承架承架钢钢轴轴四氟乙四氟乙烯轴套烯轴套绝缘垫片绝缘垫片绝缘绝缘套管套管管道管道阀阀用用封闭封闭的方法的方法
43、防止电偶腐蚀防止电偶腐蚀封闭封闭（包括焊缝（包括焊缝）封闭封闭铝铝填填角角钢钢铝铝不锈钢不锈钢浇注包浇注包封化合封化合物物冷凝液冷凝液铝铝铜铜不不良良完全封闭完全封闭铝铝铜铜良良上层结构（铝）上层结构（铝）螺钉（不锈钢螺钉（不锈钢）潮湿的一边潮湿的一边支柱支柱（钢）（钢）平台平台措施：措施：（1）电偶结合部的）电偶结合部的位置距平台（可能积水）不位置距平台（可能积水）不低于低于15CM（2）在潮湿的一边结在潮湿的一边结合部向下合部向下碳碳钢钢涂料层涂料层不锈钢不锈钢碳钢碳钢不良不良涂料层涂料层良良最好最好全鄣用碳钢一全鄣用碳钢一不锈钢复合板不锈钢复合板出口出口牛奶桶牛奶桶（316型不锈钢）型不
44、锈钢）碳钢，内表面涂漆碳钢，内表面涂漆碳钢漆膜孔隙内发碳钢漆膜孔隙内发生腐蚀造成穿孔。生腐蚀造成穿孔。避免涂漆造成避免涂漆造成小阳极大小阳极大阴极阴极的电偶腐蚀电池的电偶腐蚀电池电缆铜铜合合金管线金管线铝铝电缆道电缆道不良不良良良铜铜排液管排液管承液槽承液槽排液管排液管铝铝通道通道较厚的阳极性部件起阴极保护作用较厚的阳极性部件起阴极保护作用不锈钢不锈钢叶轮球铸叶轮球铸铁铁泵壳（较厚）泵壳（较厚）铜合金铜合金管束管束碳钢碳钢外壳（足够厚度）外壳（足够厚度）（4 4）避免缝隙）避免缝隙 n应优先选择应优先选择不可拆卸联接方式不可拆卸联接方式；n缝隙不可以避免缝隙不可以避免时，采取措施防止形成闭塞条
45、件；时，采取措施防止形成闭塞条件；n固体悬浮物质的沉积固体悬浮物质的沉积也会也会造成缝隙。因此，在设计时造成缝隙。因此，在设计时应考虑澄清和过滤的设施应考虑澄清和过滤的设施 ；n装置停工装置停工时，不要用易吸水材料包盖设备时，不要用易吸水材料包盖设备 ；n热交换器管子和管板的连接方式，热交换器管子和管板的连接方式，对很多腐蚀问题都对很多腐蚀问题都有重要影响有重要影响 用用焊接焊接代替代替铆接铆接和和螺纺螺纺联接联接不良不良不良不良较好较好较好较好不良（不良（螺纹螺纹联接）联接）良良（钎焊钎焊） 不良不良较好较好( (角焊角焊) )最好最好 ( (对接焊对接焊) )不良不良( (间断焊间断焊)
46、)良良( (连续焊连续焊) )选择选择焊接焊接工艺，避免缝隙工艺，避免缝隙（a)a)螺丝拧紧螺丝拧紧焊接法兰焊接法兰（B B）插座插座焊接法兰焊接法兰（C C）插进插进焊接法兰焊接法兰（D D）凸缘凸缘焊接法兰焊接法兰选择正确的选择正确的法兰法兰结构结构不良（不良（垫片空缺垫片空缺）良（良（垫片平齐垫片平齐）不良（不良（垫片突出垫片突出）良（良（垫片平齐垫片平齐）最好（最好（“O”O”型型密封圈）密封圈）垫片垫片的尺寸要适宜的尺寸要适宜反应反应环状肋条防止环状肋条防止冷凝液流入法冷凝液流入法兰连接缝隙区兰连接缝隙区可更换的分支管可更换的分支管垫片垫片套筒套筒分支管设计使电解液不能分支管设计使电
47、解液不能浸透垫片，分支易于更换浸透垫片，分支易于更换保持保持法兰法兰连接区连接区干燥干燥管板2.8 mm25.43.2 mm容器壁支管支管热电热电偶套管偶套管焊接部位适当加大适当加大热电偶套管热电偶套管和和支管支管管壁管壁的间隙，避免液体停滞的间隙，避免液体停滞加大管子和管板的间隙加大管子和管板的间隙增大间隙尺寸增大间隙尺寸，消除闭塞自查报告条件，消除闭塞自查报告条件贮罐贮罐裙裙边边工字工字钢梁钢梁混凝土底座良混凝土底座贮罐的支承贮罐的支承不良混凝混凝土底座土底座垫板，垫板，连续密封焊连续密封焊鞍形鞍形支座支座良良最好最好混凝土底座混凝土底座水平容器的支承水平容器的支承热交换器管子和管板的联接
48、热交换器管子和管板的联接背部深孔背部深孔密封焊密封焊胀接胀接常规常规型型焊焊接接绝热绝热环型焊接环型焊接缝隙缝隙缝隙缝隙缝隙缝隙（5 5）减少冲刷）减少冲刷( (磨损磨损) ) 减少湍流和涡旋的形成减少湍流和涡旋的形成( (改善流体的流动状态改善流体的流动状态):):流速流速要适当。要适当。 避免避免流动方向突然改变流动方向突然改变，以减小流体的冲击作用。，以减小流体的冲击作用。 管道中管道中流动截面积不要突然改变流动截面积不要突然改变, ,避免扰动流动状态。避免扰动流动状态。减少气体中夹带的减少气体中夹带的气泡气泡，悬浮固体悬浮固体物质，除去气体物质，除去气体和蒸气中的和蒸气中的冷凝液滴冷凝
49、液滴，可以大大降低液流和气流对，可以大大降低液流和气流对设备的磨损。设备的磨损。 避免避免流动方向流动方向突然变化突然变化d良良不良不良最小最小3 3d ddd最小长最小长度度3 3d d最小半径最小半径3d不良不良良良良良不良（螺纹联接空穴）不良（螺纹联接空穴）不良（垫片突出）不良（垫片突出）不良（厚垫环）不良（厚垫环）不良（接管突入容器）不良（接管突入容器）良（流线化）良（流线化）避免避免截面截面突然变化引起突然变化引起湍流湍流从气体中从气体中除除去去凝液凝液，从液流，从液流除除支支空气空气蒸汔蒸汔发生嚣发生嚣贮贮气气罐罐凝液凝液分离器分离器气动阀除气器除气器排气阀排气阀液流液流除气器除气
50、器泵泵过滤网过滤网液流澄清地澄清地泵发动机润滑油罐过滤器过滤器除除去液流中去液流中悬浮固体悬浮固体污物污物进液钻孔板钻孔板堰板堰板泵泵补充液回流液隔板隔板泵泵吸入管吸入管减少减少泵吸入管中夹带的泵吸入管中夹带的空气空气避免流体的直接冲击避免流体的直接冲击折流板可折防冲板高压蒸汽液流泥浆泵出口平台平台腿可拆防冲板（6 6）相对位置）相对位置 注意注意设备之间的相互影响设备之间的相互影响，避免腐蚀液体，避免腐蚀液体泄漏，腐蚀性气流，振动、高温管道等造成的泄漏，腐蚀性气流，振动、高温管道等造成的 危害；危害； 装置和设备的装置和设备的选址选址要考虑到要考虑到风向风向、水流水流等等 环境条件带来的腐蚀
