金属腐蚀与防护金属在某些环境下的腐蚀课件.ppt

金属腐蚀与防护金属在某些环境下的腐蚀大气腐蚀大气腐蚀成分克/米３重量％成分毫克/米３重量空气氮(N2)氧 (O2)氩(Ar)水蒸汽二氧化碳11728792691580.510075231.260.700.04氖(Ne)氪(Kr)氦(He)氙(Xe)氢(H2)1440.80.50.051230.70.40.04 大气的近似组成大气的近似组成          （不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2根据Meetham.    转引自＜ Corrosion＞  上卷    P2.4大气腐蚀大气腐蚀 杂质 典型浓度，微克/米３二氧化硫(SO2)工业区：冬天350.夏天 100农村地区：冬天100.夏天40二氧化硫(SO3)大约为SO2含量的10％硫化氢(H2S)工业区：1.5~90城市地带：0.5~1.7农村地区：0.15~0.45春季测量的数字氨(NH3)工业区：4.8农村地区：2.1氯化物(空气样品)内地工业区：冬天4.8夏天2.7沿海农村区：年平均5.4氯化物(雨水样品)内地工业区：冬天7.9夏天5.3沿海农村区：冬天57夏天18毫克/升尘粒工业区：冬天250夏天100农村地区：冬天60夏天15大气杂质的典型浓度根据Meetham. 转引自Shreir ed.• 金属表面上的水膜金属表面上的水膜 金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。

(1)当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜2)当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，其原因有三：◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚(3) 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水， 因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴 大气腐蚀大气腐蚀毛细管半径,Ao冷疑时相对湿度%毛细管半径, Ao冷疑时相对湿度%3609447989080302115706050毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系1.构件中的狭缝2.金属表面上的灰尘3.腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心大气腐蚀大气腐蚀溶液中的盐溶液中的盐相对温相对温度度%溶液中的盐溶液中的盐相对相对温度温度%硫酸铜 CuSO4.5H2O硫酸钾 K2SO4硫酸钠 Na2SO4碳酸钠 Na2CO3.10H2O硫酸亚铁 FeSO4.7H2O硫酸锌 ZnSO4.7H2O硫酸镐 3CdSO4.8H2O氯化钾 KCl硫酸铵 (NH4)2SO4989893929290898681氯化铵 NH4Cl氯化钠 NaCl氯化亚铜 CuCl2.2H2O氯化亚铁 FeCl2氯化镍 NiCl2碳酸钾 K2CO3.2H2O氯化镁 MgCl2.6H2O氯化钙 CaCl2.6H2O氯化锌 ZnCl2.XH2O807668565444343210与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度(20oC)(根据ToMaWoB.O’Brient等)大气腐蚀大气腐蚀10080604020050       60       70      80      90     100相对湿度%洁净的,细磨过的铁表面上吸附的水膜厚度变化与空气相对湿度的关系初期大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系(ConoSion)分子层数腐蚀速度水膜厚度  δⅣⅠⅢⅠ:干的大气腐蚀       δ=10~100ÅⅡ:潮的大气腐蚀       δ=100 Å ~1ųmⅢ:湿的大气腐蚀      δ=1 ų m~1mmⅣ:全浸      δ>1mmⅠⅡ•大气腐蚀的特点大气腐蚀的特点 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系 腐蚀速度水膜厚度ⅠⅡⅢⅣ大气腐蚀速度随金属表面大气腐蚀速度随金属表面水膜厚度的变化水膜厚度的变化• 大气腐蚀的三种类型大气腐蚀的三种类型 (1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐蚀属于常温氧化。

(2) 潮的大气腐蚀 当Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大 (3) 湿的大气腐蚀 当Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小 •大气腐蚀的特点大气腐蚀的特点 (1)氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位2)在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制(3)由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响 大气腐蚀302010  50        100       150    2001.21.00.80.60.40.2  0 0           200           400           600析出H2或吸收O2的体种(cm3/dm2)镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化   全浸           薄水膜        大气腐蚀   氧去极化                    氢去极化            (根据ToMawoB)150150120906030氧扩散层厚度(ų)氧还原反应速度(mA/cm2)   水膜厚度(ų)铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反应速度及氧扩散层厚度的关系                 氧还原反应速度                 氧扩散层厚度          (根据 Po3eHΦe∧b4)121• 大气腐蚀的影响因素大气腐蚀的影响因素 （1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ； 日照量 （2）大气污染物质 SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还具有强腐蚀性。

烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒) 大气腐蚀12010080604020020  40  60  80  10暴露55天腐蚀增量　大气腐蚀相对湿度(%)铁的大气腐蚀速度与　相对湿度的关系(大气中含0.01%so2)    暴露55天的结果30   50   60   80             90                                 99相对湿度逐渐增大(到99%)空气中杂技对抛光钢试样　大气腐蚀速度的影响1208040E烟尘颗粒+0.01%SO2D硫铵颗粒+0.01%SO2C　含0.01%SO2     无颗粒B含硫铵颗盐粒 无SO2A　　纯净空气大气腐蚀 90.0 67.5 45.0 22.5  0-22.5-45.0-67.5-90.0-112.51     2     4      8                  16重量变化mgSO2对钢铁大气腐蚀的影响(根据Evans)曲线A: 铁暴露到不含SO2的湿空气中;曲线B:暴露到含SO2 的空气中曲线C，在含SO2的湿空气中暴露4小时后移入不含SO2的湿空气中.时间(天)第一阶段4小时1     2     4           8                16时间(天)22232BAAB222222222CDDC• 防锈防锈 (1)各种金属耐大气腐蚀性能普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。

含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐蚀性能 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会产生锈点有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大大气腐蚀　　　部分金属大气腐蚀速度（mm/y)大气腐蚀　金　　属工业大气海洋大气农村大气　铝　铜　铅　锡　镍　锌　锌(99.9%) 碳钢(99.9%)低合金钢(4Cu,1.1Cr,0.16P) 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 — — 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 — —• 涂料和金属镀层涂料和金属镀层 (1)对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物，最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层化工大气防腐蚀涂料包括各色环氧树脂漆，各种过氯乙烯漆，各色乙烯漆，有机硅耐热漆，铝粉漆，各色聚氨酯漆等。

2)金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镀镉和镀铬 • 金属制品在加工，贮存和运输中的防锈金属制品在加工，贮存和运输中的防锈 (1)降低空气湿度 (2) 暂时性防锈层 “暂时”并不是指时间短，而是指金属制品在连续加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去 防锈水  防锈切削液  防锈油和防锈脂 防锈塑料  气相缓蚀剂(简记为VPI或VCI) 大气腐蚀 几种防锈油(脂)的 两种防锈纸的　 配方及使用 　　　 　　　配方及使用　大气腐蚀名　称配　方使用01号气相防锈纸尿素 30%苯甲酸钠 20%亚硝酸钠 30%蒸馏水 160% 涂布量7~10g/m2用于钢铁，发兰件，铝合金的防锈封存9号气相防锈纸苯并三氮唑 50%乌各托品 33%苯甲酸铵 17%蒸馏水 300%涂布量7~10g/m2用于钢铁,铜及铜合金，铝合金镀锌，镀隔件 名　称配　　　　方　使　　用 903(FZ-4)防锈脂　石油磺酸钡 10%司本80 4.5%工业凡士林85.5%轴承，工具机械室内封存防锈　　（热涂型） 特封-24薄层防 锈油苯并三氮唑 0.3%石油磺酸钡 5%环烷酸锌 1%羊毛脂 2%磷酸三丁酯 2%22 号透平油　余量 钢，铜及其合金，镀锌层，镀隔层法兰件，硅钢片，铝等组合件组成的仪器，仪表的库存及长期封存。

662-B防锈油　石油磺酸钡 2%氧化石油脂 1%苯甲酸丁酯　 1%变压器油　　余量精密仪表轴承的防锈封存2. 土壤腐蚀与地下金属管道保护土壤腐蚀与地下金属管道保护 o土壤的腐蚀性 (1)土壤是土粒、水和空气的混合物由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀 (2)土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性土壤是不均匀的，因此长距离的地下管道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质可能有较大的变化土壤中还有大量微生物，对金属腐蚀能起加速作用 (3) 影响土壤腐蚀性的因素影响土壤腐蚀性的因素 主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率 o土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量 o氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响o土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减小，土壤腐蚀性增强 opH值愈低，土壤腐蚀性愈强 土壤腐蚀　　　 　土壤腐蚀性划分标准极　强　强　中　　弱　级弱土壤电阻率(m) <10 10-25 25-50 50-100 >100土壤含盐量％(%) >0.75 0.75-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 <0.01土壤含水量(%) 12-25 12-10 25-30 10-7 30-40 7-3 >40 <3土壤 PH 值电解失重(g/₂₄hr) <4.5 >6 4.5-5.5 6-3 5.5-7 3-2 7-8.5 2-1 >8.5 <1 按电阻率( m)判断土壤腐蚀性 低 较低 中等较高 高 特高中国>50 20-50 <20英国>35 20-30 <15美国>50 20-50 10-20 7-10 <7 原苏联>100 20-100 10-20 5-10 <5日本>60 45-60 20-45 <20法国>100 50-100 20-50 <20• 土壤腐蚀的特点土壤腐蚀的特点 (1)阴极过程 主要是氧分子还原反应。

土壤的结构和湿度(透气性)决定了氧的输送速度，从而决定了阴极反应速度 (2) 阳极过程 在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘结在一起，形成一种紧密层，使阳极过程受到阻碍，对金属起到保护作用 (3) 控制特征控制特征 o对微电池腐蚀，在干燥疏松土壤中，氧容易透过，阴极反应容易进行；而铁可以转变为钝态，阳极反应阻力大，故腐蚀属于阳极极化控制o在大多数土壤中，氧的输送都比较困难，阴极反应阻力大，腐蚀属阴极极化控制 o大电池腐蚀情况，如果阴极区与阳极区距离较远，欧姆电阻有重要作用，腐蚀过程属于阴极极化和欧姆电阻混合控制 　不同土壤条件下腐蚀过程过程控制征 　（I）大多数土壤　中微电池腐蚀（阴极控制）　（II）疏松干燥土壤中微电池腐蚀（阳极控制）　（III）长距离大电池腐蚀（阴极和欧姆电阻控制）                       根据ToMamoB       引自   P372　                        土壤腐蚀(I)(II)(III I  I  I  c a a a c cIRlEEE• 土壤腐蚀的几种常见形式土壤腐蚀的几种常见形式 （1）全面腐蚀 对于小的金属制品，全面腐蚀是主要的腐蚀形态。

对于大型设备，长距离管道，以大电池造成的局部腐蚀为主 （2）氧浓差电池腐蚀     氧区和贫氧区接触的金属部分组成氧浓差电池，富氧区接触的金属表面为阴极；贫氧区接触的金属表面为阳极 土壤腐蚀　　钢铁发生氧浓差电池腐蚀的极化图富氧区阳极极化曲线较陡，Pa较大，因而贫区腐蚀电流较大粘土 (贫氧区)砂土 (富氧区)阴极阳极埋地钢管地面 构成氧浓差电池的一种情况构成氧浓差电池的一种情况（（3）杂散电流腐蚀）杂散电流腐蚀     杂散电流是指直流电源设备漏电进入土壤产生的电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀破坏    杂散电流流出的部位成为腐蚀电池的阳极区，金属发生氧化反应转变为离子进入土壤     腐蚀掉的金属量和流过的杂散电流的电量成正比 ，可以按法拉弟电解定律进行估算  土壤腐蚀从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解根据        Akumob引自＜金属腐蚀理论及其研究方法＞P133　电车　电流流出　轨道 阳极区域（严重腐蚀）　　   阴极区域　　架空线　　　＋(4)细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀(MIC) 细菌在腐蚀过程中的作用包括 ：有的细菌的生命活动的代谢产物具有很强的腐蚀性 有的细菌的生命活动能促进金属腐蚀的阴极反应，影响电极反应动力学过程。

有的细菌活动改变了金属周围的环境条件，如氧浓度，盐浓度，pH值，增加土壤的不均匀性 有的细菌活动能破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性，或使缓蚀剂分解失效 土壤腐蚀中常见的细菌土壤腐蚀中常见的细菌 硫氧化菌     与腐蚀有关的硫氧化菌主要是硫杆菌属的细菌，包括氧化硫杆菌，排硫杆菌和水泥崩解硫杆菌它们属于喜氧性细菌，在有氧的条件下才能生存 硫酸盐还原菌(SRB) SRB属厌氧性细菌，在缺氧条件下才能生存在缺氧的中性土壤中，腐蚀过程是很难进行的 总反应：4Fe+SO₄²¯+4H₂O→ FeS+3Fe(OH)₂+2OH¯               硫酸盐还原菌腐蚀图解                    根据  sharpley . 转引自 «corrosinon lnhibitors»  P229土壤腐蚀8H₂O → 8OH ⁻ +8H⁺ → 8H+6OH⁻+2OH⁻SO4² -→ S² ⁻+4OSH+4O → 4H₂OFesFe ²⁺3Fe²⁺3Fe(OH) ₂6OH⁻S ²⁻硫酸墁还原菌土壤腐蚀0 50 100 　　　　　 　0 50 100 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电流密度(MA/cm²)软钢在30ºC时的阳极和阴极极化曲线左：阳极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌(D.desulfuricans)右：阴极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌(D.desulfuricans)根据Booth等　　　　　　　　　　　　　　　转引自＜海水用钢腐蚀研究＞　P182－0.2　－0.4－0.6－0.8－0.2　　 －0.4－0.6　　　　　　　　－0.810天后开始2天后3天后　10天后开始10天后7天后开始3天后10天后开始电 位电 位• 埋地钢铁管道的保护埋地钢铁管道的保护 （1）减小土壤的腐蚀性     加强排水，降低地下水位，保持土壤干燥。

在酸性土壤地段，可以在钢管周围填充石灰石碎块在埋置管道时用腐蚀性较小的土壤回填 2）覆盖层保护     石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性氧煤焦沥青涂层耐蚀性很好，但毒性大 塑料粘结带的防护性能优于石油沥青，且适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高  （（3）阴极保护和涂料联合）阴极保护和涂料联合 阴极保护和涂料联合是保护地下钢铁管道最经济有效的方法1)地下管道的阴极保护可采用牺牲阳极保护法，也可以采用外加电流保护法 (2)外加电流法阴极保护系统对其他地下管道(以及其他设施)的干扰——杂散电流 腐蚀土壤腐蚀(c)电流通过绝缘法兰外的土壤 或管道内的电解液流通(a)未保护管道近阳极并与被保护管道交叉阴极保护系统产生的杂散电流对其他设备的干拢腐蚀(b)两条交叉的管道分别靠近阳极和被保护设备　　　　　　＋电源－　　　阳极未保护管道　　　被保护管道　　　　　　绝缘法兰　未保护管段　　　　　被保护管段　　　　　　　　＋电源－　被保护贮罐　　　　　　　阳极　　　　　　未保护管道　　　未保            护管道　　　　　　　　　　　控制杂散电流的方法：控制杂散电流的方法： 直流电源要加强绝缘，不使电流流入土壤。

改善管道绝缘质量 将受干扰的管道与被保护管道连接起来，共同保护 在多管道地区，最好采用多个阳极站，每个站的保护电流较小，阳极站离被保护管道较近，以缩小保护电流范围 采用深井阳极可减小对其他地下设施的杂散电流干扰采取排流措施 土壤腐蚀铁轨防止杂散电流腐蚀的排流保护法A排流点保险丝　　R(A)简单排流铁轨A排流点(B)极化排流保险丝整流元件秩轨接地阳极（C）接地式排流3. 海水腐蚀与海洋设施防护海水腐蚀与海洋设施防护 o海水的组成和性质     海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液几乎含有地壳中所有的自然状态的元素海水的pH值在7.2  8.6，呈微碱性海水的温度在 –2 ~ 35C之间o 海水导电性强  o海水中含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和随温度变化，氧的含量在5 ~ 10mg/L范围 海水腐蚀高温氧化　　　　　　　　　　　　海水的主要成分 离子浓度％0 离子浓度％0 Cl- SO42- HCO3- Br- F-BO33- 18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3 Na+ M g2+ Ca2+ K+ Sr2+ 0.56 1.27 20.40 0.88 0.01碳钢腐蚀率与海水流速的关系海水流速 M/S腐蚀率g/m2.n 海水流速 m/s腐蚀率g/m2.n01.530.1250.460.67 4.5 6 7.5 0.75 0.79 0.81 距试样上端距离（米）­　　 　　美国耐海水钢Mariner与碳钢的试验结果（九年暴露）­ 6 5 4 3 2海泥区Mainer钢碳钢　全浸区飞溅区潮汐区0.61.21.82.43.13.74.34.95.56.1• 海水腐蚀的特点海水腐蚀的特点 (1)由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。

(2)海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏3)碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大 (4)海洋环境的腐蚀分为几个区域 • 船舶和海洋设施的保护船舶和海洋设施的保护 （1）材料 低合金海水用钢与碳钢的比较低合金海水用钢与碳钢的比较 低合金海水用钢与碳钢的比较低合金海水用钢与碳钢的比较   腐 蚀 速 度 (mm/y)  低合金钢  碳  钢海洋大气区0.04  0.050.2  0. 5飞溅区0.1  0.150.3  0. 5潮差区 0.1 0. 1全浸区0.15  0.20.2  0. 25海泥区 0.06 0. 1环   境  （2）设计和施工     在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀与高流速海水接触的设备(泵、推进器、海水冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 （3）涂料保护（4）阴极保护    阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法   4 高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀及防护     金属设备和部件在高温气体介质中发生的腐蚀叫做高温气体腐蚀。

加热炉炉管和锅炉炉管，氨合成塔内件，石油裂解和加氢装置，以及轧钢，工件热处理都会发生高温气体腐蚀 o金属的高温氧化    金属不仅在氧气和空气中可以发生高温氧化，在氧化性气体CO2，水蒸汽，SO2中也可以发生高温氧化 高温气体腐蚀的其他几种形式高温气体腐蚀的其他几种形式 o钢铁脱碳 Fe3C + O2 = 3Fe + CO2 Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2    脱碳的破坏作用有两方面：一是反应生成气体，使钢铁表面膜的完整性受到破坏，保护性能下降二是碳钢表面层中渗碳体转变为铁素体，表面硬度和强度降低海水腐蚀高温氧化­　　　　　　氧　化　层　厚（毫）米1000 800oc C水蒸汽空气O²CO20.80.60.40.20氧化时间（分）Fe 在1000Oc的不同气体的氧化（根据山）20　　　　40　　　　60　　　　80　　　　100　　　120• 铸铁肿胀铸铁肿胀     铸铁在发生气体腐蚀时，如果侵蚀性气体沿着晶粒边界，石墨夹杂物和微细裂纹渗入到铸铁内部，发生氧化反应；由于生成的氧化物体积比消耗的金属体积大，将导致铸件体积增大，这种现象叫铸铁肿胀。

   当铸件受到交替加热和冷却，而且加热最高温度超过了铸铁的相变温度，肿胀现象大大加强铸铁肿胀使铸件机械强度大大降低 • 氢损伤氢损伤     金属材料在高温氢气作用下发生机械性能劣化的现象叫做氢损伤 （1）氢脆     把氢对金属的物理作用所引起的损伤叫做氢脆即氢溶解于金属中形成固溶体，氢原子在金属的缺陷中复合为氢分子  （2）氢腐蚀     把氢与金属化学作用引起的损伤叫做氢腐蚀氢与钢中碳化物等第二相反应生成甲烷等气体氢腐蚀比氢脆的破坏作用大得多   海水腐蚀高温氧化　氢分压 (Mpa)3.0~10.010.0~20.020.0~30.030.0~40.040.0~60.060.0~80.0氢腐蚀起始温度(Oc)280~300240~270220~230210~220200~210190~200　　高　温　气　体　腐　蚀　钢在氢介质中使用的Nelson曲线 在不同的氢分压下碳钢的氢腐蚀起始温度氢分压（Mpa）　　5　 10　 　　　 15　　 20 　 40 　80 碳钢焊接或　　热弯0.25Mo0.5Mo2.0-0.5Mo1.2-0.5Mo3.0Cr-0.5Mo6.0-0.5Mo温度(Oc)•高温气体腐蚀的防护高温气体腐蚀的防护 (1)合金化在碳钢中加入某些合金元素可以提高抗高温氧化性能，最有效的合金元素是铬、铝和硅。

碳钢中加入钼和钨，可以减少脱碳倾向 降低钢中含碳量是防止氢腐蚀的有效方法，比如微碳纯铁(含碳量低于0.015%)在氨合成塔中有良好耐蚀性  海水腐蚀高温氧化 1000oc 1100oc­ 腐蚀速度（克／米2.小时 ­ 腐蚀速度（克／米2.小时­ 　　30 20 10 0­ 30 20 10 0­ 40 30 20 10 0800oc900oc 1000oc900oc800oc100oc1　 　2　 　3　 　4　 　51 2 3­10 15 20 25 30Cr%Si%Al%Cr.AlSi 含量对钢在高温下氧化速度的影响　　　　　　　　　　　　　　　引自＜金属腐蚀与防护极给＞P21(2)覆盖层覆盖层 o渗镀 常用工艺有渗铝、渗铬、渗硅，以及铬铝硅三元共渗。

o非金属覆盖层 在温度较低时，可使用硅涂料或含铝粉的硅涂料使用温度较高时，用等离子喷涂方法将耐热的氧化物、碳化物、硼化物等熔化，喷涂在金属部件表面，形成耐高温的陶瓷覆盖层，可达到抗高温氧化的目的 海水腐蚀高温氧化　　复　盖　层　最高使用温度(ºc )硅涂料含铝粉硅涂料Ae－Ae₂o₃Ni－ML₂g ₃ Ni－MgoSio₂Cr₂o₃Al₂o₃Zro₂ 300 500 900 1800 1800 1710 1900 2000 2700抗高温氧化的保护层• 控制气体组成控制气体组成 (1)降低烟道气中的过剩氧含量 控制适当的过剩氧含量，使CO2/CO、H2O/H2、SO2/H2S保持一定比例，烟气呈近中性 (2) 钢材热处理，采用保护性气氛常用保护气体有氩、氮、氢、一氧化碳、甲烷等氩是惰性气体，作保护气体十分理想，但大量使用则较贵。

故氮和氢更为常用 3) 金属真空热处理 5. 循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术 o循环冷却水的流程和参数 循环冷却水是指反复循环使用的冷却水有密封式和敞开式两种，而以敞开式应用较多循环冷却水的流程 ：循环冷却水的水平衡为                      M = E + D + B + F  冷却水　商　品　需水量　　水的吨数／每吨商品工业酒精铝合成氨汽油纸浆苏打粉钢钢硫酸(100%)粘胶丝 60 8000 130 10~15 210~625 60~75 80~145 15 750~830　　　　　　　冷却水腐蚀­　　　转引自 « Process Lndustries conosion » P99　　　　用　　　　途用量(1000米３／天)比例（％）冷却用水温调用水原料用水锅炉用水处理制品、洗涤用水其他合计 86604 7306 380 2394 26500 4679 127863 67.7 5.7 0.3 1.9 20.7 3.7 100冷却水引自＜化工腐蚀与防护＞1980 .NO3. P90日本1976年工业用水（淡水）统计冷却水　冷却塔BMET2W　　R：循环水量　　　　　M：补充水量　　E：蒸发水量　　　　　W：飞溅水量　　B：排放水量　　　　冷却塔的水平衡　　　根据中西政胜，引自＜化工腐蚀与防护＞1980.NO.3. P8循环泵T1热交换器T1循环冷却水的特点循环冷却水的特点 (1)在流经冷却塔时受到剧烈搅动，使水中溶解的空气大量增加，循环冷却水为氧所饱和。

增加了循环冷却水的腐蚀性2)循环冷却水多次重复使用，水中含盐量增高，导电性增大；难溶盐类如碳酸钙、硫酸钙、等的浓度增大，容易在传热面上结垢 (3)循环冷却水的温度在30ºC  40ºC，加上日光和水中高浓度的营养成分(氮、磷、钾)，有利于微生物的滋生繁殖——微生物危害• 水质稳定技术水质稳定技术 针对腐蚀、结垢和微生物危害这三个方面的问题对循环冷却水进行综合处理，称为水处理技术，习惯上叫做水质稳定技术 　热交换器效率下降　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　热交换器穿孔池漏　　　　　　　　　　　　腐　蚀　　　　　　材质强度下降　热交换器堵塞泵输水压力上升，流量减少　　　　　　　　　结　垢　促进腐蚀冷却塔效率下降　　　　　　　　　　　　　　污　泥补充水耗量增加冷却水腐蚀冷却水循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果• 循环冷却水的腐蚀循环冷却水的腐蚀     金属材料在循环冷却水中主要发生吸氧腐蚀主要结构材料是碳钢和奥氏体不锈钢，其中关键设备是冷却器水冷器的腐蚀形态有：    缝隙腐蚀             电偶腐蚀           应力腐蚀             细菌腐蚀    • 循环冷却水的结垢循环冷却水的结垢 污垢可分为两大类：水垢和污泥。

水垢是指水中无机盐在金属表面沉积所形成的垢层，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、氢氧化镁，硅垢等污泥是水中悬浮物质发生沉积所形成的垢层 污泥是表面很滑的粘胶状物体，不含污泥的水垢一般比较硬、厚且致密，但污泥中总会含有各种无机盐沉淀和微生物 • 水质稳定技术水质稳定技术      腐蚀和结垢的控制 :对冷却水的腐蚀和结垢倾向，一般用饱和指数来判断和控制     对碳酸钙结垢，常用朗格利指数(可记为LSI)碳酸钙在水冷器管壁上沉积，一方面有抑制金属腐蚀的作用，另一方面又会影响传热水中碳酸钙是否沉积，取决于下面的反应 CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3) 2 朗格利饱和指数的定义是朗格利饱和指数的定义是 LSI = (pH)a – (pH)S     用(pH)S表示在水的使用温度下，当CaCO3和Ca(HCO3) 2之间反应达到平衡、CaCO3达到饱和状态时水的pH值，(pH)a表示该温度下水的实际pH值   当LSI = 0，为稳定型水； LSI  0，为结垢型水； LSI  0，为腐蚀型水。

    对循环冷却水，根据使用经验，要求将LSI控制在0.5 ~ 2.5(最好在1左右) • 水质稳定剂水质稳定剂 为了解决循环冷却水的腐蚀、结垢和微生物危害三个方面的问题，需要加入具有缓蚀、阻垢和杀菌几种功能的化学药剂所用药剂称为水处理剂或水质稳定剂1）缓蚀剂 在近中性的循环冷却水中，缓蚀剂的作用在于组成或稳定金属表面的保护膜  常用的缓蚀剂有：常用的缓蚀剂有： 铬酸盐 属钝化剂，效果极好，但毒性大聚磷酸盐 属沉淀型缓蚀剂，常用三聚磷酸钠和六偏磷钠，需要有一定浓度的溶解氧和钙离子锌盐 常用硫酸锌，属阴极型缓蚀剂一般与铬酸盐或聚磷酸盐联合使用 硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐 它们无毒或低毒，不造成环境污染问题但效果不够好，成本较高有机膦酸盐既是缓蚀剂，又是阻垢剂 巯基苯并噻唑(MTB)和苯并三氮唑(BTA)是铜和铜合金的有效缓蚀剂 （（2））阻垢剂阻垢剂 阻垢剂起分散作用，以阻止传热面上结垢使用的有： 天然聚合物，如璜化木质素，丹宁 合成聚合物，如聚丙烯酸 、聚马来酸 有机膦酸盐这是一类既有缓蚀作用又有极好阻垢作用的化学药剂如羟基乙叉二磷酸(HEDP) (3)杀菌杀菌(或称杀生或称杀生)剂剂 氯气应用广泛，杀菌效果好，价格低。

Cl2 + H2O = HCl O+ HCl 其他杀菌剂还有：次氯酸钠，漂白粉，氯酚类，季铵盐有机锡化合等在高pH值和含氨等污染物的水中，二氧化氯的杀菌效果也很好。