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金属在某些环境中的腐蚀与防护大气腐蚀与防锈 土壤腐蚀与埋地金属管道保护 海水腐蚀与海洋设施的防护 高温气体腐蚀及防护 循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术 工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护大气腐蚀与防锈大气的腐蚀性 大气腐蚀的特点 大气腐蚀的影响因素 防锈NEXT土壤腐蚀与埋地金属管道保护 土壤腐蚀的特点 土壤腐蚀的几种常见形式 埋地钢铁管道的保护NEXT海水腐蚀与海洋设施的防护海水腐蚀船舶和海洋设施的保护NEXT高温气体腐蚀及防护高温气体腐蚀高温气体腐蚀的防护NEXT循环冷却水的腐蚀与水质稳定技术 循环冷却水 循环冷却水的腐蚀 循环冷却水的结垢 水质稳定技术NEXT工业建筑物的和构筑物的腐蚀与防护建筑材料的腐蚀建筑物和构筑物的防护BACK大气的近似组成（10。lOOKPa）成分克侏3重量成分毫克/米3重量ppm空气1172100氮(Ne)1412M(n2)87975M(Kr)43氧（。2）26923氢(He)0.80.7氨(Ar)151.26债(Xe)0.50.4水蒸汽80.70氢（也）0.050.04二氧化碳0.50.04根据Meetham.转弓|自Corrosion上卷P2.4金属在某些环境中的腐蚀与防护空气中氧的含量约23%,是大量的也是主要的 腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。空气相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影 响。（相对湿度：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比 值的百分数）。大气的次要成分(杂质)e*巫+3根据Meetham.转弓|自Shreired.Corrosion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SO?含量的1。%硫化氢(H2S)工业区：1.590城市地带：051.7农村地区：0150.45春季测量数字氨(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48,夏天27 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金属在某些环境中的腐蚀与防护当空气湿度达到100%,形成肉眼可见的水膜；当空气的相对湿度低于100%,金属表面也可能形成水膜，原因是：毛细凝聚化学凝聚 吸附凝聚由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系毛细管半径 A0冷疑时相对湿度%毛细管半径 A0冷疑时相对湿度%3609830709490216047801550构件中的狭缝金属表面上的灰尘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与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度（20C）溶液中的盐相对湿度溶液中的盐相对湿度硫酸铜98氯化镂80硫酸钾98氯化钠76硫酸钠93氯化亚铜68碳酸钠92氯化亚铁56硫酸亚铁92氯化银54硫酸锌90碳酸钾44硫酸镐89氯化镁34氯化钾86氯化钙32硫酸钱81氯化锌10（根据 ToMaWoB.O，Brient 等）吸附水膜厚度与空气相对湿度的关系（洁净的细磨过的铁表面）BACK大气腐蚀 速度水膜厚度8I：干的大气腐蚀6=10-100An：潮的大气腐蚀5=100AlqmIII：湿的大气腐蚀5=114nl 1mmIV:全浸，5 lmm*大气腐蚀的类型干的大气腐蚀：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。潮的大气腐蚀：Rh2的湿 空气中暴露4 小时后，移入 不含SC2的湿 空气中8416时间（天）S O2对钢铁大气腐蚀的影响（根据Evans）BACK金属在某些环境中的腐蚀与防护防锈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、铭、镇的低合金钢有良好的耐大气腐 蚀性能。当大气污染严重时，不含铜的奥氏体不锈钢也 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。部分金属大气腐蚀速度(mm/y)金 属工业大气海洋大气农村大气铝 铜 铅锡银锌(99.9%)锌(990%)碳钢彳氐合金钢(4Cu,LlCr,0.16P)0.8131.190.4321.193.255.134.909.651.020.711.32 0.4062.310.1021.601.750.02540.5840.4830.4570.1520.8641.07金属在某些环境中的腐蚀与防护涂料和金属镀层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：各种环氧树脂漆、过氯乙烯 漆、乙烯漆、有机硅耐热漆、铝粉漆、聚氨酯漆等。金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镉和铭。金属在某些环境中的腐蚀与防护金属制品在加工贮存和运输中的防锈(1)降低空气湿度暂时性防锈层“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。常见的防锈材料：防锈水、防锈切削液、防锈油 和防锈脂、防锈塑料、气相缓蚀剂(记为VPI或VCI)。几种防锈油（脂）的配方及使用名称配方使用903（FZ-4）防锈脂（热涂型）石油磺酸领 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；特封24薄层防锈油苯并三氮哇 0.3%石油磺酸领 5%环烷酸锌 1%羊毛脂 2%磷酸二酯 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防锈油石油磺酸领 2%氧化石油脂 1%苯甲酸酯 1%变压器油 余量精密仪表轴承的防锈封存两种防锈纸的配方及使用名称配方使用01号气相防锈纸尿素 30%苯甲酸钠 20%亚硝酸钠 30%蒸镭水 160%涂布量710g/m2 用于钢铁、发蓝 件、铝合金的防 锈封存9号气相防锈纸苯并三氮哇 50%乌各托品 33%苯甲酸镀 17%蒸镭水 300%涂布量710g/m2 用于钢铁、铜及 铜合金、铝合金 镀锌、镀隔件BACK土壤的腐蚀性一(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)土壤是多相结构，含有多种无机和有机物质，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，长距离地下管道和 大尺寸地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性 质变化大。还有大量微生物，对金属腐蚀起加速作 用。金属在某些环境中的腐蚀与防护(3)影响土壤腐蚀性的主要因素含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。氧的含 量对金属的土壤腐蚀有很大影响。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。pH值愈低，土壤腐蚀性愈强。土壤腐蚀性划分标准极强强中弱极弱土壤电阻率(Qm)100土壤含盐量(%)0.750.75-0.10.1-0.050.05-0.010.01土壤含水量(%)12-2512-1010-77-340土壤PH值8.5电解失重(g/24hr)66-33-22-15020-503520-305020-5010-207-1010020-10010-205-106045-6020-4510050-10020-50 P372BACK土壤腐蚀的几种常见形式(1)全面腐蚀对于小金属制品，主要是全面腐蚀。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)氧浓差电池腐蚀富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。地面/X/X/、7/，/、V/、/砂土（富氧区）粘土（贫氧区）阴极/阳极埋地钢管土壤中构成氧浓差电池的一种情况氧浓差电池腐蚀（钢铁）(3)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，按法拉弟电解定律进行估算。钢管架空线+土壤阴极区域阳极区域（严重腐蚀）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根据Akumob引自金属腐蚀理论及其研究方法P133(4)细菌腐蚀或微生物腐蚀(MIC)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)：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。3Fe2+6OH-3Fe(OH)22，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钢铁脱碳Fe3c+O2=3Fe+CO2Fe3C+CO2=3Fe+2COFe3C+H2O=3Fe+CO+H2脱碳的破坏作用一是反应生成气体，使钢铁表面膜的完整性受到破 坏。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。8 6 4 2 o o o o 氧化层厚度(钎020 40 60 80 100 120氧化时间(min)Fe的氧化(1000C)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，肿胀现象加强。铸铁肿胀使铸件 机械强度大大降低。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。氢分压(Mpa)钢在氢介质中使用的Ne I son曲线碳钢的氢腐蚀起始温度氢分压(MPa)3.010.010.020.020.030.030040040.060.060.0-80.0氢腐蚀起 始温度280300240270220230210220200210190200BACK高温气体腐蚀的防护合金化提高抗高温氧化性能，在碳钢中加入辂，铝和 硅。减少脱碳倾向，碳钢中加入铝和鸨。防止氢腐蚀，降低钢中含碳量（如微碳纯铁（含碳0.015%）在氨合成塔中有良好耐蚀性）O302010(JII.ZUI&)但照目蟋4030201003020100543213521510%S1%2%r CCr.ALSi含量对钢在局温下氧化速度的影响引自金属腐蚀与防护极给P21覆盖层渗镀：有渗铝、渗铭、渗硅，以及铭铝硅三元共渗。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。抗高温氧化的保护层复盖层最高使用温度()硅涂料 含铝粉硅涂料 Ae-AI2O3 Ni-Al2O3 Ni-MgO SiO2 Cr2O3 ai2o3ZrO2300500900180018001710190020002700(3)控制气体组成降低烟道气中的过剩氧含量使CCVCOXHzO/HzSOz/HzS保持一定比例，烟气 呈近中性。采用保护性气氛(钢材热处理)常用保护气体有气、氮、氢、一氧化碳、甲烷等。筑是惰性气体，作保护气体十分理想。金属真空热处理BACK1循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术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（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转弓 I 自Process Lndustries ConosionP99商品需水量（水的吨数/每吨商品）工业酒精60铝8000合成氨130汽油1015纸浆210-625苏打粉6075钢80-145硫酸(100%)15粘胶丝750-830日本1976年工业用水（淡水）统计引自化工腐蚀与防护1980.NO3,P90用途用量（1000米3/天）比例（%）冷却用水8660467.7温调用水73065.7原料用水3800.3锅炉用水23941.9处理制品、洗涤用水2650020.7其他46793.7合计127863100循环泵R：循环水量 E：蒸发水量 B：排放水量M：补充水量 W：飞溅水量冷却塔的水平衡引自化工腐蚀与防护1980.NO.3.P8循环冷却水的特点腐蚀性：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。结垢：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。微生物危害：循环冷却水的温度在30。040。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。热交换器效率下降热交换器穿孔泄漏材质强度下降热交换器堵塞泵输水压力3促讲腐蚀_冷却塔效率下耐补充水耗量增加冷 却 水 腐 蚀循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果BACK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。循环冷却水的腐蚀9-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：缝隙腐蚀 电偶腐蚀应力腐蚀 细菌腐蚀BACK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。BACK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 LSDo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LSI=(pH)a-(pH)sLSI=0,稳定型水；LSI 0,结垢型水；LSI0,腐蚀型水。循环冷却水，LSI控制在0.52.5(最好在1左右)。注：(pH)s表示在水的使用温度下，当CaCO3和Ca(HCO3)2之间反应 达到平衡时水的pH值(pH%表示该温度下水的实际pH值。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：常用的缓蚀剂铭酸盐：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。一般与倍酸盐或 聚磷酸盐联合使用。硅酸盐、铝酸盐、鸨酸盐：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。有机麟酸盐：既是缓蚀剂，又是阻垢剂。疏基苯并嘎理(MTB)和苯并三氮理(BTA)o是铜和铜合金 的有效缓蚀剂。(2)阻垢剂阻垢剂起分散作用，以阻止传热面上结垢。常有: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；有机瞬酸盐，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)杀菌（或称杀生）剂氯气应用广泛，杀菌效果好，价格低。Cl2+H2O=HC1 O+HC1其他杀菌剂还有：次氯酸钠，漂白粉，氯酚类，季钱盐有机锡化合等。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。水质稳定工艺清洗目的是除去设备表面油污，锈皮，使表面清洁，为 预膜作好准备。预膜按预膜配方投入缓蚀剂，循环一定时间，作用是迅 速形成一层均匀而致密的保护性薄膜。成膜后即可采用常 规计量操作。(3)常规处理，常规剂量加入缓蚀剂，阻垢剂，杀菌剂。BACK金属在某些环境中的腐蚀与防护建筑材料的腐蚀建筑物和构筑物的防护BACK