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1、第第9章章 防腐工程防腐工程董美英董美英过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-142 9 9 防腐工程防腐工程9.1 9.1 概述概述9.2 9.2 环境处理的方法环境处理的方法9.3 9.3 表面覆盖层防腐方法表面覆盖层防腐方法3,53,59.4 9.4 防腐蚀防腐蚀衬里衬里3,43,49.5 9.5 电化学保护技术电化学保护技术1,31,39.6 9.6 防腐蚀施工与检验防腐蚀施工与检验5,6,75,6,79.7 9.7 设备设计时防止腐蚀的方法简介设备设计时防止腐蚀的方法简介学学 习习 要要 求求过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1439.1.1 金属材料的腐蚀分类金
2、属材料的腐蚀分类9.1.2 非金属材料腐蚀的分类非金属材料腐蚀的分类9.1.3 影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素9.1 9.1 概概 述述过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-144 过程装备所处理的介质和所处的环境，一般都过程装备所处理的介质和所处的环境，一般都具有具有腐蚀性。腐蚀性。目前工业用材料，几乎没有一种材料目前工业用材料，几乎没有一种材料是绝对耐腐蚀的。经研究发现是绝对耐腐蚀的。经研究发现金属材料主要是由于金属材料主要是由于周围介质的化学或电化学作用而引起腐蚀周围介质的化学或电化学作用而引起腐蚀；而；而非金非金属材料的腐蚀一般是由于直接的化学作用或物理作属材料的腐蚀一般
3、是由于直接的化学作用或物理作用所引起用所引起。在材料腐蚀学科中。在材料腐蚀学科中腐蚀的定义腐蚀的定义为：为：“材材料料（包括金属与非金属）（包括金属与非金属）由于环境作用引起的破坏由于环境作用引起的破坏或变质或变质”。9.1 9.1 概述概述过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1459.1.1 9.1.1 金属材料的腐蚀分类金属材料的腐蚀分类（1 1） 按腐蚀机理分类按腐蚀机理分类 （2 2） 按腐蚀破坏的形式分类按腐蚀破坏的形式分类（3 3） 按腐蚀环境分类按腐蚀环境分类 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-146 化学腐蚀化学腐蚀: : 是指金属和纯的非电解质直接发生是
4、指金属和纯的非电解质直接发生化学作用而引起的金属破坏和性能降低，在腐蚀过程中化学作用而引起的金属破坏和性能降低，在腐蚀过程中没有电流产生。实际上单纯的化学腐蚀是很少见的。没有电流产生。实际上单纯的化学腐蚀是很少见的。 电化学腐蚀电化学腐蚀: : 是指金属和电解质发生电化学作用是指金属和电解质发生电化学作用而引起的金属材料的破坏。它的特点是：在腐蚀过程中而引起的金属材料的破坏。它的特点是：在腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程同时存在两个相对独立的反应过程阳极反应和阴极阳极反应和阴极反应，并有电流产生。金属的电化学腐蚀是最普遍的一反应，并有电流产生。金属的电化学腐蚀是最普遍的一种腐蚀现象，由
5、电化学腐蚀造成的破坏损失也是最严重种腐蚀现象，由电化学腐蚀造成的破坏损失也是最严重的。的。 （1 1）按腐蚀机理分类）按腐蚀机理分类过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-147 全面腐蚀全面腐蚀: : 又称又称均匀腐蚀均匀腐蚀。是指腐蚀作用以基本相。是指腐蚀作用以基本相同的速度在整个金属表面同时进行。危害性不大。同的速度在整个金属表面同时进行。危害性不大。 局部腐蚀局部腐蚀: : 这是指腐蚀作用仅发生在金属的某一局部这是指腐蚀作用仅发生在金属的某一局部区域，而其它部位基本没有发生腐蚀；或者是金属某一部位区域，而其它部位基本没有发生腐蚀；或者是金属某一部位的腐蚀速度比其它部位的腐蚀速度快
6、得多。由于局部腐蚀是的腐蚀速度比其它部位的腐蚀速度快得多。由于局部腐蚀是在阳极（一般为金属溶解的电极）面积较小，阴极（在该电在阳极（一般为金属溶解的电极）面积较小，阴极（在该电极上吸收电子，离子还原）面积较大的情况下进行，并且阴极上吸收电子，离子还原）面积较大的情况下进行，并且阴极电流和阳极电流保持相等，就造成阳极电流密度很大，溶极电流和阳极电流保持相等，就造成阳极电流密度很大，溶解的金属离子也就很多，腐蚀速度也就特别快，甚至会在难解的金属离子也就很多，腐蚀速度也就特别快，甚至会在难以预料的情况下突然发生破坏。局部腐蚀的破坏形式种类很以预料的情况下突然发生破坏。局部腐蚀的破坏形式种类很多，其中
7、主要有以下多，其中主要有以下七种七种: : （2 2） 按腐蚀破坏的形式分类按腐蚀破坏的形式分类过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-148 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂： 在在拉应力拉应力和和腐蚀性介质腐蚀性介质联合作用联合作用下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏。下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏。 腐蚀疲劳腐蚀疲劳: 在腐蚀介质和交变应力或脉动应力联合在腐蚀介质和交变应力或脉动应力联合作用下产生的腐蚀。作用下产生的腐蚀。 磨损腐蚀磨损腐蚀： 在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀性介在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀性介质中，以及摩擦副在腐蚀性介质中发生的腐蚀损坏。质中，以及摩擦副在腐蚀性
8、介质中发生的腐蚀损坏。 小孔腐蚀：小孔腐蚀： 腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，蚀蚀孔直径等于或小于孔的深度孔直径等于或小于孔的深度，严重时可导致设备穿孔。，严重时可导致设备穿孔。七种局部腐蚀七种局部腐蚀:过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-149 晶间腐蚀：晶间腐蚀： 腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属机械强度急剧下降。破坏前金属外观无明显变化。力，金属机械强度急剧下降。破坏前金属外观无明显变化。 缝隙腐蚀：缝隙腐蚀： 发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。密封垫片
9、等缝隙处的腐蚀。 电偶腐蚀：电偶腐蚀： 在电解质溶液中，异种金属接触时，在电解质溶液中，异种金属接触时，电位较正的金属促使电位较负的金属加速腐蚀的类型。电位较正的金属促使电位较负的金属加速腐蚀的类型。 （3 3）按腐蚀环境分类）按腐蚀环境分类 按腐蚀环境分为大气、土壤、电解质溶液、按腐蚀环境分为大气、土壤、电解质溶液、星空体育熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀等。熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀等。 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14109.1.3 9.1.3 影响金属腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素 ( (1)1)影响金属腐蚀的内在因素影响金属腐蚀的内在因素 (2)(2)影响金属腐蚀的外在因素
10、影响金属腐蚀的外在因素过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1411v 金属的性质金属的性质: : 化学稳定性。通常是标准电极电位越高，化学稳定性。通常是标准电极电位越高，化学稳定性也越高，金属越不容易被腐蚀，反之容易被腐化学稳定性也越高，金属越不容易被腐蚀，反之容易被腐蚀。蚀。v 金属的成分金属的成分: : 一般是杂质的存在会降低金属的耐蚀性，一般是杂质的存在会降低金属的耐蚀性，而加入某些合金元素，可以提高金属的耐腐蚀性能。而加入某些合金元素，可以提高金属的耐腐蚀性能。v 金属的组织结构金属的组织结构: : 在多数情况下，粗糙的金属表面比在多数情况下，粗糙的金属表面比光滑表面更容易被
11、腐蚀。光滑表面更容易被腐蚀。v 金属的受力情况金属的受力情况: : 拉应力的存在加特定的介质引起应拉应力的存在加特定的介质引起应力腐蚀破裂；交变载荷加腐蚀性介质发生腐蚀疲劳。力腐蚀破裂；交变载荷加腐蚀性介质发生腐蚀疲劳。 (1) (1) 影响金属腐蚀的内在因素影响金属腐蚀的内在因素过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1412(2) (2) 影响金属腐蚀的外在因素影响金属腐蚀的外在因素v介质的介质的pHpH值值: : 介质的介质的pHpH值对不同金属有不同的影响。值对不同金属有不同的影响。一一般规律是酸性介质比碱性介质的腐蚀性强般规律是酸性介质比碱性介质的腐蚀性强，pHpH值越小，腐蚀
12、值越小，腐蚀性越强。性越强。贵金属贵金属的的化学稳定性高化学稳定性高，任何酸度下都不腐蚀任何酸度下都不腐蚀。两两性金属性金属，如，如锌、铝、铅锌、铝、铅等，等，在酸或碱性介质中在酸或碱性介质中都易受腐蚀，都易受腐蚀，只有只有在中性介质中在中性介质中才具有稳定性。但铝在浓硝酸（才具有稳定性。但铝在浓硝酸（pH=1pH=1）中，）中，由于表面生成一层致密的氧化膜，耐蚀性很好。由于表面生成一层致密的氧化膜，耐蚀性很好。在稀硫酸中在稀硫酸中铅表面生成一层难溶的硫酸铅，使其具有耐蚀性。铅表面生成一层难溶的硫酸铅，使其具有耐蚀性。铁、镁、铁、镁、镍、镉镍、镉等金属，由于它们表面上的保护膜一般只溶于酸而难等
13、金属，由于它们表面上的保护膜一般只溶于酸而难溶于碱，溶于碱，在酸性介质中易被腐蚀，在碱性介质中较稳定。在酸性介质中易被腐蚀，在碱性介质中较稳定。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1413 介质的温度和压力介质的温度和压力: : 一般情况下，一般情况下，随温度的升高，腐随温度的升高，腐蚀速度增加蚀速度增加；压力的增加将引起腐蚀速度增加压力的增加将引起腐蚀速度增加。 介质的流速介质的流速: : 多数情况下，多数情况下，增加介质的流速会加速金增加介质的流速会加速金属的腐蚀属的腐蚀。 介质中的有害杂质：介质中的有害杂质： 多数情况下，介质中的多数情况下，介质中的活性离活性离子（如氯离子）子
14、（如氯离子）是一种有害杂质，会是一种有害杂质，会加速金属的腐蚀加速金属的腐蚀，特别是，特别是对自纯化能力强的金属更为明显。对自纯化能力强的金属更为明显。盐溶液的浓度：盐溶液的浓度： 一般情况下，金属一般情况下，金属在中性盐溶液中的在中性盐溶液中的腐蚀速度最初是随盐浓度的增加而增加腐蚀速度最初是随盐浓度的增加而增加，达到一最高点后，又达到一最高点后，又会逐渐降低会逐渐降低。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1414 9.2 9.2 环境处理的方法环境处理的方法 9.2.1 9.2.1 除去环境中腐蚀性物质的方法除去环境中腐蚀性物质的方法9.2.2 9.2.2 在环境中添加防腐蚀成分的
15、方法在环境中添加防腐蚀成分的方法3,43,4 9.2.3 9.2.3 通过腐蚀监控进行防腐管理通过腐蚀监控进行防腐管理9.2.4 9.2.4 环境处理方法的技术进展环境处理方法的技术进展 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14159.2.1 9.2.1 除去环境中腐蚀性物质的方法除去环境中腐蚀性物质的方法方法方法主要有主要有： 物理法物理法： 如用加热法除去水中溶解氧，降低引起金属氧如用加热法除去水中溶解氧，降低引起金属氧去极化腐蚀速度。去极化腐蚀速度。 化学法化学法： 化学法对酸性介质一般采用化学法对酸性介质一般采用调整调整pHpH值值，对其他，对其他介质可采用介质可采用生成不溶
16、物沉淀分离生成不溶物沉淀分离。 脱除固体颗粒法：脱除固体颗粒法： 采用各种液固、气固分离法，脱除介采用各种液固、气固分离法，脱除介质中的固体颗粒，减少磨损腐蚀。质中的固体颗粒，减少磨损腐蚀。 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14169.2.2 9.2.2 在环境中添加防腐蚀成分的方法在环境中添加防腐蚀成分的方法 除去环境中腐蚀性物质是除去环境中腐蚀性物质是采用分离方法采用分离方法，这种方法，这种方法效果效果较好较好，但，但适用范围较窄适用范围较窄。 在工业中广泛采用的是在腐蚀性介质中添加少量能使金在工业中广泛采用的是在腐蚀性介质中添加少量能使金属腐蚀速度降低甚至完全抑止的物质的方
17、法，这些物质属腐蚀速度降低甚至完全抑止的物质的方法，这些物质称为称为缓蚀剂缓蚀剂。添加缓蚀剂添加缓蚀剂是一种方法简单、经济效果较好的防腐是一种方法简单、经济效果较好的防腐技术技术。在循环冷却水系统中，为保证冷却水质量，满足使用。在循环冷却水系统中，为保证冷却水质量，满足使用要求，在循环冷却水系统中要求，在循环冷却水系统中添加水质稳定剂添加水质稳定剂。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14179.3 9.3 表面覆盖层防腐方法表面覆盖层防腐方法 在工程中，更广泛使用的方法是把腐蚀介质与工在工程中，更广泛使用的方法是把腐蚀介质与工业装备用耐腐蚀性较好的材料进行隔离，达到防腐的业装备用耐
18、腐蚀性较好的材料进行隔离，达到防腐的目的。这种方法采用较多的是目的。这种方法采用较多的是防腐涂料涂装、金属覆防腐涂料涂装、金属覆盖层和防腐衬里盖层和防腐衬里等技术。等技术。 9.3.1 9.3.1 防腐涂料涂装防腐涂料涂装 9.3.2 9.3.2 金属覆盖层金属覆盖层 9.3.3 9.3.3 表面覆盖层防腐方法的技术进展表面覆盖层防腐方法的技术进展 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14189.3.1 9.3.1 防腐涂料涂装防腐涂料涂装 (1) (1) 涂料的组成涂料的组成 (5) (5) 常用涂装方法常用涂装方法 (4) (4) 涂料的选用原则涂料的选用原则(3) (3) 对防
19、腐涂料的要求对防腐涂料的要求(2) (2) 涂层的作用涂层的作用 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1419(1) (1) 涂料的组成涂料的组成 涂料通常是涂料通常是以树脂或油为主以树脂或油为主加入（或不加入）加入（或不加入）颜料、填料，用有机溶剂或用水调制而成的粘稠液颜料、填料，用有机溶剂或用水调制而成的粘稠液体。体。v 主要组成部分为：成膜物质、分散质料、颜料主要组成部分为：成膜物质、分散质料、颜料和填料。和填料。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1420(2) (2) 涂层的作用涂层的作用 涂料保护金属主要是通过以下三种作用而实现的。涂料保护金属主要是通过以下三种
20、作用而实现的。屏蔽作用：屏蔽作用：涂层将金属表面与环境隔离开；涂层将金属表面与环境隔离开；缓蚀作用：缓蚀作用：借助于涂料内部金属氧化物与金属反应，使金借助于涂料内部金属氧化物与金属反应，使金属表面纯化，同时一些油料在金属皂催化作用下生成降价属表面纯化，同时一些油料在金属皂催化作用下生成降价产物，起延缓金属基体腐蚀的作用；产物，起延缓金属基体腐蚀的作用；电化学保护作用：电化学保护作用：涂料中往往选用比铁活性更高的金属氧涂料中往往选用比铁活性更高的金属氧化物作填料，例如锌。一旦化学介质渗入，穿透涂层接触化物作填料，例如锌。一旦化学介质渗入，穿透涂层接触金属即发生电化学腐蚀，电性比铁更负的锌就作为牺
21、牲阳金属即发生电化学腐蚀，电性比铁更负的锌就作为牺牲阳极，从而保护了铁不遭破坏。极，从而保护了铁不遭破坏。 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1421(3) (3) 对防腐涂料的要求对防腐涂料的要求有以下三点要求：有以下三点要求： 涂层要有良好的耐蚀性涂层要有良好的耐蚀性 涂层要有良好的防渗性涂层要有良好的防渗性 涂层要有较好的附着力和柔韧性涂层要有较好的附着力和柔韧性过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1422(4) (4) 涂料的选用原则涂料的选用原则 根据具体使用条件合理选用涂料品种：根据具体使用条件合理选用涂料品种：在选用在选用防腐涂料时，应根据防腐涂料时，应根据
22、具体使用条件具体使用条件考虑，其中包括考虑，其中包括介质的腐介质的腐蚀性、浓度、状态、温度、光照蚀性、浓度、状态、温度、光照等。同时还要考虑外力的作等。同时还要考虑外力的作用，如磨擦、冲击等情况。用，如磨擦、冲击等情况。 根据基体材料的性质选用根据基体材料的性质选用: : 选用涂料时，要考虑选用涂料时，要考虑涂料对基体表面是否有足够的结合力，会不会发生不利于结涂料对基体表面是否有足够的结合力，会不会发生不利于结合的化学反应。例如，合的化学反应。例如，用酸性固化剂的涂料就不宜直接涂覆用酸性固化剂的涂料就不宜直接涂覆在容易被酸腐蚀的钢铁和水泥表面在容易被酸腐蚀的钢铁和水泥表面；含有红丹的涂料不宜涂
23、含有红丹的涂料不宜涂在铝、锌等有色金属表面在铝、锌等有色金属表面过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1423 根据施工条件选用根据施工条件选用: : 例如，有的涂料需要高温烘烤例如，有的涂料需要高温烘烤才能固化，如果没有高温处理条件的地方，就不能选用烘干型才能固化，如果没有高温处理条件的地方，就不能选用烘干型的涂料。的涂料。 根据涂料的配套性能选用根据涂料的配套性能选用: : 为充分发挥各种涂料为充分发挥各种涂料的优点，往往需要将的优点，往往需要将两种或两种以上的涂料配套两种或两种以上的涂料配套使用，或互相使用，或互相改性，取长补短。在选用配套涂料时，应满足改性，取长补短。在选用配套
24、涂料时，应满足底漆对被涂表面底漆对被涂表面无腐蚀性，并有良好的附着力无腐蚀性，并有良好的附着力；底漆与面漆之间有良好的粘结底漆与面漆之间有良好的粘结力，互相不发生不良作用力，互相不发生不良作用。 根据经济效果选用根据经济效果选用: : 应把当前与长远利益结合起来应把当前与长远利益结合起来考虑。考虑。计算涂层费用时，应包括表面处理和施工费用计算涂层费用时，应包括表面处理和施工费用。因为这。因为这项费用往往会超过涂料本身的价值。目前，对项费用往往会超过涂料本身的价值。目前，对涂料使用期限涂料使用期限的的划分通常是划分通常是5 5年以下为短期，年以下为短期，5 51010年为中期，年为中期，1010
25、2020年为长期，年为长期，2020年以上为超长期。年以上为超长期。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1424(5) (5) 常用涂装方法常用涂装方法涂刷：涂刷： 省涂料、操作简单、易于掌握、灵活方便、适应性省涂料、操作简单、易于掌握、灵活方便、适应性广；但效率低、涂膜外观欠佳。常用于设备内壁的涂装。广；但效率低、涂膜外观欠佳。常用于设备内壁的涂装。喷涂：喷涂： 几乎适用于一切涂料类，挥发性的涂料多用此法。几乎适用于一切涂料类，挥发性的涂料多用此法。该法施工方便、效率高；但涂料损失大、空气污染严重、易该法施工方便、效率高；但涂料损失大、空气污染严重、易着火、需喷多层才能达到漆膜厚度
26、要求。着火、需喷多层才能达到漆膜厚度要求。注入法：注入法： 将待涂管道一端堵住，把涂料倒入管内，倾斜管将待涂管道一端堵住，把涂料倒入管内，倾斜管子到不同角度，并不断旋转，使管道内壁得以涂上涂料，余子到不同角度，并不断旋转，使管道内壁得以涂上涂料，余漆倒出回收再用。涂料利用率高，可实现机械化涂装。专用漆倒出回收再用。涂料利用率高，可实现机械化涂装。专用于化工管道内壁的涂装。于化工管道内壁的涂装。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1425 高压无空气喷涂：高压无空气喷涂： 利用压缩空气驱动高压泵使涂料增利用压缩空气驱动高压泵使涂料增压到压到9.819.8114.71MPa14.71MP
27、a，然后通过一个特殊的喷嘴喷出，当高，然后通过一个特殊的喷嘴喷出，当高压漆液离开喷嘴到达大气中后立即剧烈膨胀，雾化成极细漆压漆液离开喷嘴到达大气中后立即剧烈膨胀，雾化成极细漆粒，喷落到工件表面上，形成均匀的涂层。这种方法喷涂漆粒，喷落到工件表面上，形成均匀的涂层。这种方法喷涂漆料固体成分高、飞扬到空气中的漆雾少、污染小、劳动条件料固体成分高、飞扬到空气中的漆雾少、污染小、劳动条件得到改善、效率高、漆膜质量好；但技术要求高、设备成本得到改善、效率高、漆膜质量好；但技术要求高、设备成本高。最适用于大面积的涂装。高。最适用于大面积的涂装。 浸涂：浸涂： 将工件浸没在漆液中，随即取出，让多余的涂将工件
28、浸没在漆液中，随即取出，让多余的涂料自行滴落，或采用机械方法把多余的涂料甩落的涂装方法。料自行滴落，或采用机械方法把多余的涂料甩落的涂装方法。分为手工浸涂、机械浸涂和真空浸涂三种。这种方法省工省分为手工浸涂、机械浸涂和真空浸涂三种。这种方法省工省料、施工方便、可实现自动化流水作业、生产效率高；但溶料、施工方便、可实现自动化流水作业、生产效率高；但溶剂损失大、污染空气、涂料往往上薄下厚、工件边缘有流挂剂损失大、污染空气、涂料往往上薄下厚、工件边缘有流挂等。适用于外形简单的机械零件的单色成批涂装，不适用于等。适用于外形简单的机械零件的单色成批涂装，不适用于挥发性和快干性涂料的施工。挥发性和快干性涂
29、料的施工。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14269.3.29.3.2金属覆盖层金属覆盖层 （1 1）电化学方法）电化学方法 （2 2）化学方法）化学方法 （3 3）热加工方法）热加工方法 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1427（1 1）电化学方法）电化学方法 电镀电镀 电泳电泳 阳极氧化阳极氧化（2 2）化学方法）化学方法 化学镀化学镀 化学转化膜处理化学转化膜处理过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1428（3 3）热加工方法）热加工方法 热浸镀热浸镀 热喷涂热喷涂 包镀包镀 化学热处理化学热处理过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1429
30、9.4 9.4 防腐蚀衬里防腐蚀衬里 在过程装备的防腐蚀方法中，衬里防腐是采用很广泛的在过程装备的防腐蚀方法中，衬里防腐是采用很广泛的方法之一。这种方法，充分利用钢铁和混凝土设备的强度和方法之一。这种方法，充分利用钢铁和混凝土设备的强度和刚度较高，作为基体结构材料，但耐蚀能力较差；而非金属刚度较高，作为基体结构材料，但耐蚀能力较差；而非金属材料或贵金属材料及有色金属材料在不同腐蚀环境中分别具材料或贵金属材料及有色金属材料在不同腐蚀环境中分别具有较高耐蚀能力，但强度和刚度不高的特点，有较高耐蚀能力，但强度和刚度不高的特点，让基体材料承让基体材料承受载荷，衬里起耐蚀作用，受载荷，衬里起耐蚀作用，充
31、分发挥各自的优势，克服各自充分发挥各自的优势，克服各自的不足。设备衬里按衬里材料分类常用的有：的不足。设备衬里按衬里材料分类常用的有：砖板衬里、橡砖板衬里、橡胶衬里、玻璃钢衬里、聚氯乙烯塑料衬里、衬铅与搪铅胶衬里、玻璃钢衬里、聚氯乙烯塑料衬里、衬铅与搪铅等。等。 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-14309.5 9.5 电化学保护技术电化学保护技术 金属的腐蚀多数是电化学腐蚀。采用电化学方法防腐是利用金属的腐蚀多数是电化学腐蚀。采用电化学方法防腐是利用腐蚀机理控制腐蚀的一种方法。由于双电层的存在，产生了电极腐蚀机理控制腐蚀的一种方法。由于双电层的存在，产生了电极电位。经实验发现腐蚀
32、电池在开路时的阳极和阴极间电位差较大，电位。经实验发现腐蚀电池在开路时的阳极和阴极间电位差较大，初始电流初始电流I0较大，而在回路接通后的瞬间，电流较大，而在回路接通后的瞬间，电流I 很快很快减减小，如图小，如图9.19.1。因腐蚀系统电阻不。因腐蚀系统电阻不会在瞬间变化很大，由欧姆定律会在瞬间变化很大，由欧姆定律可推知阳极和阴极间的电位差变可推知阳极和阴极间的电位差变小了。这可能是阴极电位降低，小了。这可能是阴极电位降低，也可能是阳极电位升高，或两者也可能是阳极电位升高，或两者都发生了变化。这种电极电位发都发生了变化。这种电极电位发生偏离初始值的现象称为生偏离初始值的现象称为极化现极化现象象
33、。阳极电位向正方向偏离称为。阳极电位向正方向偏离称为阳极极化阳极极化；阴极电位向负方向偏；阴极电位向负方向偏离称为离称为阴极极化阴极极化；I IO O数秒数秒数分数分数小时数小时时间时间I IO O图图 9-1 9-1 极化引起极化引起的电流变化的电流变化过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1431利用极化原理进行防腐的方法就是电化学保护的实质利用极化原理进行防腐的方法就是电化学保护的实质。O OI I图图 9-2 9-2 腐蚀极化图腐蚀极化图-E-EE EA AO OE EK KO OE EA AS SE EE EK K过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1432 在一定
34、温度下，一些金属在氧化性介质中，当介质达到一在一定温度下，一些金属在氧化性介质中，当介质达到一定浓度后，开始溶解很快，当腐蚀电流达到一定值后，溶解速定浓度后，开始溶解很快，当腐蚀电流达到一定值后，溶解速度急剧下降，变成非常耐蚀，这种现象称为度急剧下降，变成非常耐蚀，这种现象称为钝化现象钝化现象。E EA AO OO Olgilgi图图 9-3 9-3 可钝化金属的阳极极化曲线可钝化金属的阳极极化曲线B BA AC CD DE E活化区过渡区钝化区过钝化区过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1433 分别利用阳极极化和阴极极化，就产生了分别利用阳极极化和阴极极化，就产生了阳极保阳极保护
35、和阴极保护护和阴极保护两类方法。两类方法。 阳极保护有：外加电源法和保护器法。阳极保护有：外加电源法和保护器法。 阴极保护有：外加电源法和牺牲阳极法。阴极保护有：外加电源法和牺牲阳极法。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1434 . 阳极保护的优点阳极保护的优点: 适用于酸、碱、盐、强氧化适用于酸、碱、盐、强氧化性和还原性介质性和还原性介质；可用于多种金属和合金可用于多种金属和合金，不同材料的组，不同材料的组合件；合件；工作温度从低温到几百度高温工作温度从低温到几百度高温；不；不受操作压力的影受操作压力的影响响，可用于真空和高压条件；，可用于真空和高压条件；不改变设备原有传热性能不
36、改变设备原有传热性能，一般也不改变工艺介质的化学性能；可防止和减缓一般腐一般也不改变工艺介质的化学性能；可防止和减缓一般腐蚀和孔蚀、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀等局部腐蚀；用很低蚀和孔蚀、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀等局部腐蚀；用很低的代价可使材料腐蚀速率降低的代价可使材料腐蚀速率降低1 1至至3 3个数量级，并可提高产个数量级，并可提高产品质量。品质量。9.5.2.1 9.5.2.1 阳极保护的应用阳极保护的应用 9.5.2 9.5.2 电化学保护的应用电化学保护的应用 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1435 . 阳极保护的适用范围阳极保护的适用范围: : 对钢铁材料可用的介对钢铁材料可
37、用的介质质有硫酸、发烟硫酸、含氯硫酸、磺酸、硝酸、磷酸、氢氧有硫酸、发烟硫酸、含氯硫酸、磺酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳化氨水、碳酸氢铵、氮磷钾复合化钠、氢氧化钾、氨水、碳化氨水、碳酸氢铵、氮磷钾复合肥料、硝铵、碳酸钾。肥料、硝铵、碳酸钾。对铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢对铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢，除上除上述介质外述介质外还有甲酸、乳酸、草酸、氢氧化锂、尿素（氨基甲还有甲酸、乳酸、草酸、氢氧化锂、尿素（氨基甲酸铵）、硫酸盐。对铬锰氮钼钢：甲酸、草酸、尿素（氨基酸铵）、硫酸盐。对铬锰氮钼钢：甲酸、草酸、尿素（氨基甲酸铵）、硫酸、醋酸。甲酸铵）、硫酸、醋酸。对钛及其合金对钛及其合金：硫酸、
38、盐酸。：硫酸、盐酸。镍及镍及镍合金镍合金：硫酸、盐酸、硫酸盐。：硫酸、盐酸、硫酸盐。对锆对锆：稀硫酸。：稀硫酸。 . 阳极保护的缺点阳极保护的缺点: 只适用于只适用于有钝化现象的场合，有钝化现象的场合，对适用体系有一定选择性，对适用体系有一定选择性，不适用于不适用于保护气相，管道内壁一保护气相，管道内壁一般难以保护，导电性极差的介质或某些容易电解的介质不宜般难以保护，导电性极差的介质或某些容易电解的介质不宜采用，保护不当有电解腐蚀现象。采用，保护不当有电解腐蚀现象。过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1436. 应用实例应用实例: : 我国七十年代初研究成功的我国七十年代初研究成功的
39、SOSO3 3发生器阳极发生器阳极保护装置如保护装置如图图9.59.5。碳钢罐。碳钢罐0mm2340mm，内装，内装102%H102%H2 2SOSO4 4，明火加热高达明火加热高达300300。阴极采用。阴极采用1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti，参比电极也用，参比电极也用此材料，恒电位仪容量此材料，恒电位仪容量100A/8V100A/8V。控制指标为：。控制指标为：对对酸液压出口电极电极可控硅恒电位参比电极+ -图图9.5 三氧化硫发生器阳极保护装置三氧化硫发生器阳极保护装置Hg2SO4(K2SO4)参比电极，参比电极，+ 2 6 0 0 m V ； 对； 对1
40、Cr18Ni9Ti 参比电参比电极，极，+2200mV。保。保护后，腐蚀速率由护后，腐蚀速率由3 9 m m / a 降 至降 至1.5mm/a，水线腐，水线腐蚀同时获得解决蚀同时获得解决。 过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1437接线盒接线盒 磁性氧化铁架空配线 外加电源保护地下管线 阴极保护的应用阴极保护的应用 阴极保护的适用范围很宽，在多种材料和介质组合下都阴极保护的适用范围很宽，在多种材料和介质组合下都有应用实例。有应用实例。本小节给一个地下管线应用实例本小节给一个地下管线应用实例。过程装备成套技术过程
41、装备成套技术2022-4-1438v 掌握：掌握：金属腐蚀的机理和破坏特征，以及对腐蚀的影响因金属腐蚀的机理和破坏特征，以及对腐蚀的影响因素。防腐处理的环境处理方法、表面覆盖层方法、衬里方法和素。防腐处理的环境处理方法、表面覆盖层方法、星空体育衬里方法和电化学保护方法的基本原理和设计要点。电化学保护方法的基本原理和设计要点。v 了解：了解：除去环境中腐蚀性物质的三类方法；影响缓蚀剂效除去环境中腐蚀性物质的三类方法；影响缓蚀剂效率的影响因素和加入方法。对防腐涂料的要求、选用原则；胶率的影响因素和加入方法。对防腐涂料的要求、选用原则；胶泥粘结剂的性能特征、砖板材料的耐蚀性能、以及对它们的选泥粘结剂的性能特征、砖板材料的耐蚀性能、以及对它们的选用原则。电化学保护的方法和设计要点。各类防腐设计采取的用原则。电化学保护的方法和设计要点。各类防腐设计采取的措施；缓蚀剂的分类。措施；缓蚀剂的分类。学学 习习 要要 求求过程装备成套技术过程装备成套技术2022-4-1439THE END
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