腐蚀与防护 第十一讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,过程装备腐蚀与防护,第十一讲,高海涛,回顾：防腐方法,目前工程中用得最多的防腐方法：,金属或非金属材料覆盖层,金属覆盖层：金属衬里；金属镀层；复合金属板等,非金属,覆盖,层：衬里；搪瓷；搪玻璃；涂料；,联合覆盖层,电化学保护,包括阴极保护；阳极保护,防腐结构设计,介质处理,从防腐效果、施工难易、经济成本等方面综合考虑选取防腐方法,电化学保护法,电化学保护是根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进行保护的方法。,分为阴极保护和阳极保护,（一）阴极保护,一、阴极保护,电保护和护屏保护的原理完全相同；,腐蚀着的金属看作是双电极腐蚀厚电池,1,、原理,最小保护电流密度,最小保护电位,2,、阴极保护的基本参数,阴极保护的基本参数都通过实验确定；,与被保护金属的种类，表面状态，以及腐蚀介质的性质、浓度、温度、运动状况等因数有关,确定合理的保护度,阳极材料的选择,护屏或辅助阳极的合理配置,要预留保护参数的监测点,3,、阴极保护技术设计的要点,小结：,对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护；,强腐蚀介质中，电能或护屏材料的消耗大，不经济；,电保护比护屏保护的适用范围宽，电流可调；,电保护的基本投资高于护屏保护；,阴极保护技术成熟，广泛用于船舶、地下管道、海水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备（表,6-2,）的保护。,二、阳极保护,是利用金属在电解质溶液中,依靠阳极极化建立钝态的特,性而实施的保护方法。,致钝电流密度（,i,cp,),维钝电流密度,钝化区范围,1,、阳极保护的主要参数,2,、阳极保护设计要点,正确选择辅助阴极材料,辅助阴极的合理配置,参比电极的选用和安装,衬 里,是一种综合利用不同材料的特性，具有较长使用寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料,一、碳钢设备及衬里材料的表面处理,1,、对被粘物表面的要求,有良好的润湿性,表面具有一定的粗糙度,表面清洁,二、砖板衬里,常用的砖板有：,辉绿岩板：既要求耐蚀又有严重磨损的场合,玄武岩板,耐酸瓷砖板,耐酸耐温陶砖板：用于耐酸度要求稍低的部位,不透性石墨板：用于传热的设备,多年来一直是国内外传统的防腐技术,砖板衬里的质量取决于：,1,、,胶粘剂的合理选择与施工,2,、,衬里结构的正确设计,树脂类胶泥：,大多使用热固性树脂（酚醛、环氧、呋喃、环氧,-,呋喃、环氧,-,酚醛等添加填料、固化剂等配制而成,树脂类胶泥对非氧化性酸有较好的耐蚀性；,环氧、呋喃：适用于酸碱交替的场合；,酚醛胶泥：常用于渗透性较大的稀酸介质；,环氧,-,呋喃胶泥：提高呋喃胶泥的粘结强度；,环氧胶泥：粘结强度高、收缩性小、抗渗透,性好、价格贵，一般用于挤缝和勾缝。,各种胶泥的使用场合：,P137,三、玻璃钢衬里,1,、玻璃钢衬里的渗透与应力破坏,玻璃钢衬层出现针孔、气泡或微裂纹，介质沿缺陷 往里渗透,由于溶剂挥发，使一些未参与交联反应的固化剂、增,塑剂等物质析出；,某些缩聚树脂在固化过程中生成小分子；,玻璃纤维的表面处理不好，介质渗到树脂与玻璃纤维的界面间，破坏树脂与金属的粘合；如发生腐蚀，可能出现鼓泡，使衬里层剥离,内应力超过玻璃钢衬层强度，使衬层破裂；或局部 应力集中使衬层翘曲或局部龟裂。,分子交联和链的缩短引起体积收缩，在衬层内 产生拉应力；,加热固化或升温冷却过程中，出现热应力。,提高抗渗性、减缓内应力,正确选择胶粘剂的配方；,合理设计玻璃纤维与树脂的相对比例；,使树脂充分固化；,同时保证衬里有足够的强度,四、橡胶衬里,生胶板按施工要求衬贴于设备的表面，经硫化后使橡胶变成结构稳定的防腐层。,1,、衬里用橡胶的性能与适用范围,天然橡胶，,可塑性好,硫化橡胶,橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性,酸、有机酸、碱溶液和盐溶液,在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定,软橡胶 （,S,：,13%,）：,-2575,半硬橡胶（,S,：,30%,）：,-2575,硬橡胶（,S,：,40%,）：,065,橡胶,耐蚀性、耐老化性、粘结强度：,硬橡胶,半硬橡胶,软橡胶,耐磨、耐寒性、抗冲击性：,软橡胶,半硬橡胶,硬橡胶,橡胶衬里的使用场合：,软橡胶：,温度变化大，有冲击震动的场合,不能单独做衬里层、和硬橡胶、半硬橡胶组合使用,硬橡胶：,温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中,可单独使用、与软橡胶联合衬里的底层,做旋塞、泵等的衬里,聚异丁烯橡胶近年在化工防腐中用做砖板衬里的严密底层,五、化工搪瓷,在钢铁表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形成的致密玻璃质耐蚀层,通常由两层组成：,底釉：,热膨胀系数；表面张力,面釉：,防腐和抗老化的作用,1,、化工搪瓷的性能与应用,耐蚀（除,HF,，含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外）,导热（可用于需要加热或冷却的场合）,耐温度剧变性能不高（,T,最高,300,T30%,时，,浓度,，腐蚀,与金属的材料有关,腐蚀速度与,PH,值的关系,二、主要腐蚀形式,（,1,）水线腐蚀,（,2,）缝隙腐蚀,（,3,）杂散电流腐蚀,（,4,）点蚀,（,5,）应力腐蚀破裂,三、典型装置防腐方法分析,1,、金属阳极电解槽的防护,2,、盐水预热器的防护,采用电法综合防护技术有效地防杂散电流,（,1,）采用绝缘装置,（,2,）采用强漏电断电装置,（,3,）采用排流接地装置,（,4,）采用等电位保护装置,3,、其他设备的防护,氯碱生产装置的防腐以材料为主,容器设备：采用非金属材料做衬里；涂料防腐,工艺管路通常采用非金属材质，部分内衬非金属。,特定功能的设备采用钛材,高纯高铬铁素体制造碱浓缩系统中的关键设备,第二节,尿素生产装置,对设备腐,蚀最严重,高压设备腐,蚀突出,一、介质的腐蚀特性,二、尿素合成塔的腐蚀与防护,1,、尿素合成塔结构,尿素合成塔（空筒形式）,壳体,内件,附件,塔板,混合器,耐腐蚀衬里,检漏孔,T,检测孔,进料管：下封头上,出料管：上盖,2,、尿素合成塔主要腐蚀形态及分析,三、高压甲铵泵的腐蚀与防护,1,、尿素合成塔结构,高压甲铵泵,离心式甲铵泵,往复式甲铵泵,卧式柱塞泵,立式柱塞泵,高温高压的氨基甲酸铵溶液,2,、防腐蚀疲劳措施,降低应力集中,选择耐腐蚀疲劳材料,进排液组合阀,组合阀,式液钢结构,内腔交角圆滑过渡,提高内表面粗糙度,防腐蚀措施,足够的铬,钼含量,降低钢中的含碳量,不锈钢的夹杂物少,控制锻造流线,第三节,硫酸生产装置,一、,介质的腐蚀性,硫酸的腐蚀性能的影响因素,:,硫酸的浓度,硫酸的温度,硫酸的流速,酸中的氧,(,氧化剂,),杂质,一、介质的腐蚀性,1,、硫酸的浓度（,P,）,可钝化金属（碳钢）,PP50%:P,腐蚀速度,浓度,70%,形成钝化膜,金属铅,P P 99%:PbHSO4,P,腐蚀速度,金属铜,P P 99%:,铜氧化腐蚀,2,、硫酸的温度（,T,）,纯净的硫酸溶液,T,腐蚀率,3,、硫酸的流速,已具有保护膜的金属：,T,，流速,腐蚀率,Cr,18,Ni,8,:,腐蚀率与流速和硫酸中氧（氧化剂）的含量有关,（,4,）酸中的氧及氧化剂（略）,（,5,）酸中的杂质（略）,涉及硫酸腐蚀的设备有：,塔器,贮槽,容器,冷却器,泵,管道,阀门,二、,浓硫酸冷却器的腐蚀与防护,（,1,）铸铁排管酸冷器,腐蚀情况及分析,防腐方法,（,2,）管壳式冷却器,腐蚀情况及分析,防腐方法,铸铁排管酸冷器,铸铁排管酸冷器,铸铁排管酸冷器,铸铁管存在缺陷,密封点多,硫酸温度高,硫酸流速高,排管铸造质量差,降低浓硫酸温度,采用低铬合金耐蚀铸铁,保证排管铸造质量,弯头采用耐腐蚀材料,管壳式酸冷器,列管穿孔、漏酸,电位指示发生故障,阴极布置不合理,酸进口布置不合理,壳层酸泥沉积,保证冷却水水质,合理布置酸进出口管,合理布置,阴极,增设参比电极电位校正插座孔,三、硫酸泵,硫酸泵,浓硫酸泵,稀硫酸泵,非金属泵,金属泵,衬胶泵,陶瓷泵,高硅铸铁泵,硬铅泵,1,、稀硫酸泵,2,、浓硫酸泵,第四节、,磷酸生产装置,一、,介质的腐蚀性,磷酸的腐蚀性能的影响因素,:,温度与浓度,杂质,含固物,磷酸的生产方法,一、,介质的腐蚀性,-,温度与浓度,一、,介质的腐蚀性,杂质,不锈钢的钝化电流密度,维钝电流密度,稳定钝化电位区,腐蚀速度,F,-,Cl,-,SO,4,2-,对腐蚀的促进作用,不锈钢的钝化电流密度,Fe,3+,足量时，腐蚀速度,Fe,3+,不,足量时，腐蚀速度,Fe,3+,Al,3+,Mg,2+,的缓蚀作用,Fe,3+,足量时，腐蚀速度,Fe,3+,不,足量时，腐蚀速度,Fe,3+,的作用,介质的腐蚀性,杂质,SiO,2,的作用,略,磷酸料浆中的固体颗粒：,未反应的磷矿颗粒,反应产物硫酸钙结晶,颗粒越多；粒径越大；硬度越硬；磷酸对材料的腐蚀性越强,一、,介质的腐蚀性,含固物,一、,介质的腐蚀性,磷酸的生产方法,磷,酸,生,产,热法,湿法,磷酸浓度,腐蚀速度,温度,腐蚀速度,二水法,半水法,无水法,二、,磷酸萃取槽的腐蚀与防护,1,、萃取槽处理的介质特点,处理的介质成分复杂、,槽内设有搅拌器,副反应,2,、萃取槽的结构特点,萃取槽主要由槽体、搅拌器、槽盖组成,壳体用钢筋混凝土或钢制成,槽体内表面采用非金属材料防腐,搅拌轴和搅拌桨用不锈钢或合金制造,碳钢外包橡胶，碳钢外包不锈钢防腐层,萃取槽盖采用聚丙烯塑料或玻璃钢制作,3,、腐蚀形态与分析,-,萃取槽体,3,、腐蚀形态与分析,搅拌器,三、,磷酸料浆泵的腐蚀与防护,1,、磷酸料浆泵的腐蚀形态及分析,严重坑蚀,磨损腐蚀较小,明显的蚀沟,均匀的磨损腐蚀,涟波状腐蚀,2,、防腐措施,防腐措施,改进泵的结,构形式,降低泵的表,面粗糙度,选择耐磨损耐,腐蚀的材料,降低转速,合理配矿,作业,1,、氯碱装置的服饰介质有哪些，特点是什么？,2,、尿素装置合成塔的防腐要点是什么？,3,、硫酸生产装置中硫酸泵的防腐特点是什么？,