1、Nanjing University of Technology食品機械基礎食品機械基礎第二篇第二篇 化工設備材料化工設備材料授課教師：仲兆祥授課教師：仲兆祥NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY第七章第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施化工設備的腐蝕及防腐措施金屬的腐蝕金屬的腐蝕12晶間腐蝕和應力腐蝕晶間腐蝕和應力腐蝕4金屬設備的防腐措施金屬設備的防腐措施3金屬腐蝕破壞的形式金屬腐蝕破壞的形式NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF TECH

2、NOLOGY腐蝕的危害腐蝕的危害直接經濟損失：更換設備及構件；間接經濟損失：設備停產、腐蝕泄露；1.1.巨大的經濟損失巨大的經濟損失大量優質原料泄露大量的金屬需要回煉2.2.資源和能源的嚴重浪費資源和能源的嚴重浪費3.3.引發災難事故引發災難事故4.4.污染人類生存環境污染人類生存環境NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYp據統計，全世界現存的鋼鐵及金屬設備大約每年腐蝕率為10%，全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。世界各發達國家每年因金屬腐蝕而造成的經濟損失約占其國民生產總值3.54.2，超過每年各項大災（火災、風災及地震等）損失的總和。有人甚至估計每年全世界

3、腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸！所以研究金屬腐蝕和防護具有重要意義.NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYp金屬腐蝕的定義金屬腐蝕的定義: : 金屬材料與金屬材料與環境環境相互作用相互作用, ,在界面發生的化學在界面發生的化學, ,電化學和（或）生化反應而被破壞的現象電化學和（或）生化反應而被破壞的現象環境：大氣，土壤，水體，化學介質NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY7.1 金屬的腐蝕金屬的腐蝕：1）質量變化評定法 試驗測定，單位表面、單位時間腐蝕引起的質量變化量。2）腐蝕深度評定法用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度。 h)(g/m 21

4、0FtmmK(mm/a) 76. 8100036524KKKaNANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY化學腐蝕化學腐蝕金屬遇到干燥氣體或非電解質溶液發生的腐蝕。v 特點：1）腐蝕產物在金屬表面； 2）腐蝕過程中無電流產生。v 腐蝕產物特性： 1）致密而穩定，與金屬結合牢固鈍化膜鈍化作用； 2）不穩定，與金屬結合不牢固脫落活化作用。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYv 金屬在高溫下的氣體腐蝕。解決方法：冶煉時加入鉻，硅或鋁 不起皮鋼NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 脫碳反應： Fe3C+O2=3Fe+CO2 F

5、e3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 溫度700時脫碳作用。力學性能下降，力學性能下降，降低了表面硬度降低了表面硬度與抗疲勞強度與抗疲勞強度NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY鐵碳合金發生氫腐蝕的開始溫度和壓力：壓力/MPa溫度/壓力/MPa溫度/ 310300280 3040220210 1020270240 4060210200 2030230220 6080200190第一階段：氫脆第一階段：氫脆(物理階段)以原子狀態侵入鋼材內部，聚集，使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOL

6、OGY第二階段：氫侵蝕第二階段：氫侵蝕(化學階段)發生化學反應： Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害：1）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源； 2）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學性能； 3）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產生組織應力，促進裂紋擴展。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕鋼材組織成為網格。解決方法：降低含碳量，使其沒有Fe3C析出；鋼中加入合金元素，形成穩定的碳化物，不易與氫作用。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY電化學腐蝕電化學腐蝕金屬與電解液接觸發生電化學反應而引起的破壞。三個環節：NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY發生電化學腐

7、蝕必備條件：發生電化學腐蝕必備條件：1）同一金屬上有不同電位的部分之間存在電）同一金屬上有不同電位的部分之間存在電位差，或不同金屬之間存在電位差；位差，或不同金屬之間存在電位差；2）陽極和陰極互相連接；）陽極和陰極互相連接；3）陽極和陰極同處在連通的電解液中。）陽極和陰極同處在連通的電解液中。ZnPtHClelectronsNANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY答案NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY真相永遠只有一個：NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY7.2 晶間腐蝕和應力腐蝕晶間腐蝕和應力腐蝕-均屬于電化學腐

8、蝕。1）晶間腐蝕）晶間腐蝕 腐蝕性介質沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破壞金屬晶粒間的結合力，使之強度和塑性完全喪失。內部瓦解作用。v不銹鋼有晶間腐蝕可能： 在450850 之間，生成(CrFe)23C6，沿晶界析出，晶界成為貧鉻帶。在電化學行為中，貧鉻帶成為陽極，晶粒成為陰極，形成微電池。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY解決辦法：1）鋼中加入Ti和Nb元素，固定碳；2）減少不銹鋼中的碳含量。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY2）應力腐蝕）應力腐蝕亦稱腐蝕開裂亦稱腐蝕開裂金屬在腐蝕性介質和拉應力共同作用下產生的金屬在腐蝕性介質和拉應力共同

9、作用下產生的破壞形式。破壞形式。腐蝕斷裂過程分三個階段：1）孕育階段機械裂紋。2）裂紋擴展裂紋尖端為高度應力 集中區，出現微電池。3）破壞階段。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY7.3 金屬腐蝕破壞的形式金屬腐蝕破壞的形式危險性較小，壁厚有保證即可。危險性較大危險性較大，隱蔽；穿孔泄漏；局部應力過大。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY7.4 金屬設備的防腐措施金屬設備的防腐措施1.1.襯覆保護層襯覆保護層1）金屬保護層電鍍，噴鍍，襯里等。2）非金屬保護層v 非金屬襯里瓷磚，石墨板，水玻璃膠泥；v 防腐涂料防腐漆，環氧樹脂等。2.2.電化學保護電化學保護1 1）陰極保護陰極保護犧牲陽極保護。NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY2）陽極保護陽極保護被保護設備接直流電源陽極，生成被保護設備接直流電源陽極，生成“鈍化鈍化膜膜”。NANJING UNIVERSITY