1、2.1.3 设备腐蚀防护技术一、腐蚀防护设计1、腐蚀防护设计n正确选材n防蚀方法的选择n防蚀结构设计n防蚀强度设计n满足防蚀要求的加工方法第1页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术（1）防蚀结构设计原则：构件形状尽量简单、合理 简单的结构件易于采取防腐措施、排除故障，便于维修、保养和检查。第2页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 避免残留液和沉积物造成腐蚀 应力求将容器、设备内部的液体排净，避免滞留的液体、沉积物遗留在出口管及底部造成浓差腐蚀或沉积物腐蚀。第3页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 防止电偶腐蚀 材料相同；电偶序相近；大阳极小阴极的有利结合，避免大阴极小阳极的危险
2、连接。第4页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 防止缝隙腐蚀 连接除焊接外还有铆接、销钉连接、螺栓连接、法兰连接等。第5页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术为了防止缝隙腐蚀，可采用如下措施：n以焊接代替铆接。n改善铆接状况。在铆缝中可填入一层不吸潮的垫片。n容器底部的处置。不要直接与多孔基础（如土壤）接触，要用支座等与之隔离开。n法兰连接处垫片不宜过长，尽量采用不吸湿的材料作垫片。n避免加料时溶液飞溅到器壁，引起沉积物下的缝隙腐蚀。因此加料口应尽量接近容器内的液面。第6页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 防止液体的湍流腐蚀 设计时应注意避免过度的湍流、涡流。n避免外形和形状
3、的突变，会引起超流速与湍流的发生。n管线的弯曲半径应尽可能大，避免直角弯曲。n在高流速接头部位，不要采用T型分叉结构，应采用曲线逐渐过渡结构。第7页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 避免应力过分集中n尖角以圆角过渡；施焊时把焊口加工成相同的厚度。n减少聚集的、交叉的和闭合的焊缝；施焊时保证被焊接金属结构能自由伸缩。n内孔焊接法比涨管法好，既减少缝隙，又减小应力腐蚀破裂。第8页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 设备和构筑物的位置要合理 n设备装置的布置应尽量避免相互之间可能产生的不利或有害影响，如贮液设备、液体输送设备或排泄设备应与电控设备留有一定的安全距离。n电气控制等设备应尽
4、可能避开具有腐蚀性的环境，如在含有或可能泄漏Cl2、HCl、H2S等腐蚀性和有毒性气体的局部环境中，要尽量避免布置电气设备或未做防腐处理的其他设备。第9页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术（2）防蚀强度设计 主要考虑材料的腐蚀裕量、局部腐蚀强度和材料腐蚀强度变化。腐蚀裕量的选择：根据材料腐蚀速度取恰当裕量。局部腐蚀的强度设计：对于晶间腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀等，正确选材或控制环境介质，注意结构设计等。对于应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳，有可能做出合适可靠的设计。第10页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 材料耐蚀强度特性的变化 在加工及施工处理时，可能会引起材料耐蚀强度特性的变化，应加以注意。
5、如某些不锈钢在焊接时，由于敏化温度影响而造成晶间腐蚀，使材料强度下降，可能会在使用中造成断裂事故。（3）其它防蚀设计 使用防蚀涂料、电化学保护、缓蚀剂或电镀、化学镀、化学转化膜等其它工艺性防腐蚀措施等。第11页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术二、设备的电化学保护n根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进行保护的一种有效方法。n按照作用原理不同，分为阴极保护和阳极保护。（1）阴极保护n使被保护的金属设备发生阴极极化以减小或防止其腐蚀。n阴极保护通常有两种：外加电流的阴极保护和牺牲阳极的阴极保护。第12页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术阴极保护的原理就是向被保护的金属通入阴极电流，消除金
6、属因成分不同造成的电位差，使腐蚀电流降为零，从而保护金属免遭电化学腐蚀。第13页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 外加电流的阴极保护n优点：可用在要求大保护电流的条件下，当使用不溶性阳极时，其装置耐用。n缺点：经常维护、检修，要配备直流电源设备；附近有其它金属设备时可能产生干扰腐蚀，需要经常的操作费用。辅助阳极被保护设备直流电源腐蚀性介质图 外加电流阴极保护示意图（箭头表示电流方向）第14页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 牺牲阳极的阴极保护n优点：不用外加电流；施工简单，管理方便，对附近设备没有干扰，适用于安装电源困难、需要局部保护的场合。n缺点：只适于需要小保护电流的场合。
7、且电流调节困难，阳极消耗大，需定期更换。连接螺栓绝热层腐蚀性介质牺牲阳极被保护设备 屏蔽层图 牺牲阳极保护示意图（箭头表示电流方向）第15页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术使用阴极保护时应考虑以下几方面的问题n腐蚀介质必须是电解质溶液，能够离子导电。n被保护设备在其腐蚀介质中要易于阴极极化.n 钝态金属设备不宜采用阴极保护。n结构、形状复杂的金属设备不宜采用阴极保护。n由氢脆敏感性材料制作的金属设备不宜采用阴极保护。第16页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术（2）阳极保护n将被保护的金属设备进行阳极极化，使其由活化态转入钝化态，从而减轻或防止金属设备腐蚀。n阳极保护适用于那些电位
8、正移时，金属设备在所处的介质中有钝化行为的金属-介质体系。否则阳极极化将会加速腐蚀。FeH2O体系的电位EpH简图 第17页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术阳极保护的适用条件与特点n某些活性阴离子含量高的介质中不宜采用阳极保护。n与阴极保护一样，阳极保护也存在遮蔽效应。n与阴极保护相比，成本高、工艺复杂。因为阳极保护需要辅助阴极、直流电源、测量及控制保护电位的设备。被保护设备直流电源辅助阴极腐蚀性介质图 阳极保护示意图（箭头表示电流方向）第18页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术（3）阴极保护与阳极保护的比较阴极保护与阳极保护的比较n阴极保护适用范围广；阳极保护则是有条件的。n阴
9、极保护效果取决于阴极极化的程度，极化电流不代表腐蚀速度的大小；阳极保护通过阳极极化建立钝态，极化电流的大小能反映腐蚀速度的快慢。n阴极保护时，电位的偏移只会影响保护效果，不会造成腐蚀速度的显著变化（自钝化金属除外）。阳极保护时，电位的偏离可能造成腐蚀速度加快。第19页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术当介质具有强氧化性时，采用阴极保护需要大电流阴极极化。采用阳极保护时，由于钝化膜建立容易，易于进行阳极保护，且效果较好。阴极保护时析氢反应对具有氢脆敏感性的设备有造成氢脆的可能性。阳极保护时，析氢发生在辅助阴极上，被保护设备不会有产生氢脆的可能性。阴极保护时，辅助电极是阳极，在强氧化性介质中
10、容易腐蚀，选择合适的阳极材料是一大难事。阳极保护时，辅助电极是阴极，其本身就处于被保护状态。第20页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术三、设备环境介质的控制n两种途径：控制环境介质中的有害成分和缓蚀剂。1、控制环境介质中的有害成分 除去介质中的有害成分n除氧是改善金属耐蚀性的有效途径。n加热除氧法n化学除氧法：联氨、亚硫酸钠等。第21页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 控制介质的pH值 降低气体介质的湿度n用干燥剂吸收水分；n采用冷凝法除去水分或提高温度降低湿度，使水蒸气无法凝结。321410pH腐蚀速度图 pH值对金属腐蚀速度的影响1Au、Pt；2Al、Zn、Pb；3Fe、Cd
11、、Mg、Ni等第22页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术2、缓蚀剂n缓蚀剂是一种在很低的浓度下，能阻止或减缓金属在腐蚀性介质中腐蚀速度的化学物质或复合物。n必须具备的条件：用量极少、防蚀效果好和不改变介质的其他化学性质。分类n按化学组成：无机缓蚀剂（硝酸盐、铬酸盐、碳酸盐、钼酸盐等）和有机缓蚀剂（醛类、胺类、杂环化合物等）。n按对电极过程的影响：阳极缓蚀剂（铬酸盐、硅酸钠、苯甲酸钠等）、阴极缓蚀剂（SbCl3、AsCl3、锌盐、聚磷酸盐及多数有机缓蚀剂）、混合型缓蚀剂（琼脂、生物碱、亚硝酸二环己胺等）。第23页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 缓蚀机理n吸附理论：极性基团定向吸附
12、排列在金属的表面，形成连续吸附层，使金属与腐蚀介质隔离，起到缓蚀作用。n成膜理论：分子与金属或腐蚀性介质的离子发生化学作用，在金属表面生成具有保护作用的、不溶或难溶的化合物膜层，起到缓蚀的作用。n电极过程抑制理论：抑制金属在介质中形成的腐蚀电池的阳极过程、阴极过程或同时抑制这两个过程，使腐蚀速度减慢，起到了缓蚀的作用。第24页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术 影响缓蚀作用的因素及缓蚀剂的应用n影响因素：缓蚀剂浓度、温度、介质流速、pH值等。n水溶性缓蚀剂：可作为酸、碱、盐及中性水溶液介质的缓蚀剂。n油溶性缓蚀剂：溶解在油、脂中制成各种防锈油、防锈脂。n气相缓蚀剂：用作密闭包装中的缓蚀剂
13、。第25页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术四、电镀、化学镀、化学转化膜防护1、电镀n是使电解液中的金属离子在直流电作用下，于阴极（待镀零件）表面沉积出金属而成为镀层的工艺过程。2、化学镀n是利用一种合适的还原剂，使溶液中的金属离子还原并沉积在基体表面的过程。它也被称为自催化镀或无电电镀。n优点：不需要通以直流电，将镀件直接浸入化学镀液；在金属、半导体、非导体材料上直接进行；表面上可以获得均匀镀层；镀层孔隙少、致密，具有很好的耐磨性，很高的硬度。n缺点：镀液的维护要求较高、需加热设备、成本高、镀层有较大脆性。第26页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术3、化学转化膜n转化膜：金属表面
14、的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。n转化膜可分为电化学转化膜和化学转化膜。n电化学转化膜：将待处理的金属作为阳极，在酸性或碱性电解液中采用控制阳极电流或电压的方法进行阳极氧化来获得膜层的。n化学转化膜：将待处理的金属在适宜的金属盐溶液中，通过简单的浸渍，在金属表面生成的膜层。第27页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术五、浸镀、渗镀、包镀及热喷涂防护n浸镀：把金属制件浸入熔融金属液中形成镀层。n渗镀：将一种或几种元素从表面扩散到基体金属中去，形成渗层，以改变表面层的化学成分及组织，从而改善金属材料表面性能。n包镀：将被保护金属坯料放在保护金属板中间，加以热轧，靠机
15、械力、热扩散使保护金属与被保护金属粘合在一起。n热喷涂：是利用高温热源，通过特殊设备-喷枪，将涂层材料加热至熔融或接近熔融状态，高速喷至工件表面，并形成防护层的过程。第28页，共34页。2.1.3 设备腐蚀防护技术六、衬里防护技术1、玻璃钢衬里n玻璃钢：利用玻璃纤维的增强、粘合树脂的耐蚀作用；增加涂层厚度、增加涂层机械性能。n玻璃钢衬里：具有较高的机械强度和整体性、耐蚀性高。2、橡胶衬里n橡胶衬里：有良好的物理、机械、耐蚀和耐磨性能；粘附力强、施工容易、检修方便、衬后设备增重少等特点。n常用的合成橡胶：丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶和磺化聚乙烯橡胶等。第29页，共34页。2.1.3 设
16、备腐蚀防护技术七、有机涂料防护n涂料防护：通过手工刷涂或机械喷涂等方法，在设备的内外表面上粘合一层有机涂料覆盖层，将腐蚀介质与基体表面隔离开来的一种防护技术。n常用的耐蚀材料：醇酸树脂涂料，酚醛树脂防腐涂料，呋喃树脂防腐涂料，环氧树脂防腐涂料，沥青防腐涂料，乙烯树脂防腐涂料，橡胶防腐涂料，有机硅耐热防腐涂料，富锌防腐涂料，塑料防腐涂料等。第30页，共34页。2.1.4 材料的选择1、材料选取的基本原则n材料的耐蚀性能要满足要求；n材料的物理、机械和加工工艺性能要满足要求；n要力求最好的经济效益。第31页，共34页。2.1.4 材料的选择2、选材时应考虑的因素n设备或构件的工作环境；n参考已有的
17、腐蚀数据资料；n从事故调查的分析记录中吸取教益；n腐蚀试验；n经济与耐用的综合考虑；n防护措施；n加工性能、焊接性能，加工后是否会降低其耐蚀性能，否则会前功尽弃；第32页，共34页。肚松衯宸&愮鐝D)?$?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?啃?d怉?4 癮?0?2l豀/D 既 脝?窗?兡蓟癟鑳 D?兗?t 穃$0嬅7D胒 d恆 溓?様?鸙捐 賰 u:hD j o?3葏蓇 3繼伞銨?3覌耺缻D?B凓du鞁?V悏鳆鸖 卯嬺嬝擛吚憢 塒鼢 媀?塧X B?6?镞P?塓 =?輧棵廤UQ嬹?$嬭媇-$?痁墢?頢 S;聈%谶蚩魅婥?F?;u?i7,嬤;雞嶂嬇槣郬杽 gZ_ 摞?跌u孄?餽p嬑 Jk萘秣?k贤wb
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