金属防护与腐蚀第七章-防腐蚀技术.pptx

金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院1材料材料环境环境材料本性材料本性环境条件环境条件腐蚀原因腐蚀原因腐蚀形式腐蚀形式本质机理本质机理规律性规律性影响因素影响因素 控控制制方方法法效果效果工艺工艺施工施工经济经济环境环境效益效益 金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院2最常用防护技术和措施最常用防护技术和措施(1)(1)合理选材；合理选材；(2)(2)合理防腐设计；合理防腐设计；(3)(3)电化学保护电化学保护（阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护）；（阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护）；(4)(4)介质环境处理；介质环境处理；(5)(5)缓蚀剂；缓蚀剂；(6)(6)表面处理；表面处理；(7)(7)表面涂覆和衬里。表面涂覆和衬里。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院3一、合理选材一、合理选材（1 1）实际环境、工况条件及可能的变化；）实际环境、工况条件及可能的变化；（2 2）材料结构、性能及可能的变化。）材料结构、性能及可能的变化。合理选材合理选材正确设计正确设计精心施工精心施工选材依据：选材依据：维护管理维护管理耐久安全耐久安全选材重要一环选材重要一环金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院41实际介质实际介质/环境条件环境条件介质、浓度、杂质、电导、介质、浓度、杂质、电导、pH、腐蚀产物、温度、压力、流速等。、腐蚀产物、温度、压力、流速等。环境特殊腐蚀环境特殊腐蚀设备工件热加工设备工件热加工,焊接可引起晶间腐蚀。焊接可引起晶间腐蚀。设备受力作用可能诱发应力腐蚀开裂。设备受力作用可能诱发应力腐蚀开裂。介质介质Cl是引起点腐蚀的主要因素。是引起点腐蚀的主要因素。设备机械连接设备机械连接,结垢可能产生电偶腐蚀和缝隙腐蚀。结垢可能产生电偶腐蚀和缝隙腐蚀。设备反复运转则可能存在腐蚀疲劳危险性。设备反复运转则可能存在腐蚀疲劳危险性。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院52.材料性能材料性能材料本性材料本性强度、塑性、冲击韧性、耐蚀性、加工性能、强度、塑性、冲击韧性、耐蚀性、加工性能、成本、经济效应等，成本、经济效应等，应综合考虑各项指标应综合考虑各项指标,最佳选择。最佳选择。选材一般步骤：选材一般步骤：（1）查阅有关资料查阅有关资料,手册手册,书籍书籍,数据库数据库,专家系统，专家系统，参考参考前人工作前人工作,数据和经验积累；数据和经验积累；（2）实地调查实地调查,科学分析科学分析,为选材提供第一手资料；为选材提供第一手资料；（3）必要的实验必要的实验,当现有数据资料不足当现有数据资料不足,要设计实验要设计实验,如现如现场挂片试验、模拟生产实验、实验室挂片、各种方法的腐蚀场挂片试验、模拟生产实验、实验室挂片、各种方法的腐蚀速率测量及各类局部腐蚀的评价。速率测量及各类局部腐蚀的评价。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院6二、二、合理设计合理设计从腐蚀与防蚀原理出发从腐蚀与防蚀原理出发,合理设计至关重要。合理设计至关重要。结构设计结构设计机械加工机械加工工艺流程工艺流程防腐蚀设计防腐蚀设计金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院7防腐蚀设计原则防腐蚀设计原则(1)防电偶腐蚀防电偶腐蚀选用同种金属或电偶序相近材料，当电位选用同种金属或电偶序相近材料，当电位差大于差大于50mV,连接处隔离绝缘连接处隔离绝缘,注意避免大阴极和小阳极；注意避免大阴极和小阳极；(2)避免避免SCC设备部件在改变形状尺寸时，设备部件在改变形状尺寸时，要有足够的要有足够的圆弧过渡。减小外压力集中圆弧过渡。减小外压力集中,减小工件残余应力减小工件残余应力,如焊接热处如焊接热处理理(如退火如退火,固溶处理固溶处理)；(3)避免缝隙避免缝隙消除铆接消除铆接,改善法兰垫片改善法兰垫片,尽量完全封闭或完尽量完全封闭或完全敞开。防止产物结垢沉淀；全敞开。防止产物结垢沉淀；(4)避免局部高温避免局部高温高温气体的入口管端；高温气体的入口管端；(5)避免浓差电池防止残留液或沉淀物腐蚀；避免浓差电池防止残留液或沉淀物腐蚀；(6)避免强烈冲刷加料入口管端等；避免强烈冲刷加料入口管端等；(7)结构尽量简单结构尽量简单,便于施工、维修、处理便于施工、维修、处理金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院8三、电化学保护三、电化学保护电化学保护电化学保护施加一定的外电势使金属的电位移向免蚀区或施加一定的外电势使金属的电位移向免蚀区或钝化区钝化区,大幅度降低腐蚀速度。大幅度降低腐蚀速度。电化学保护特点电化学保护特点效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀；效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀；施工方便施工方便:工艺成熟、规范、标准；工艺成熟、规范、标准；效益显著：如海船表面涂装占造船费效益显著：如海船表面涂装占造船费5%,牺牲阳极只占牺牲阳极只占1%费用。费用。采油平台成本采油平台成本1亿亿,只能使用五年；投资只能使用五年；投资100万元阴极保万元阴极保护护,采油平台可延长采油平台可延长20年寿命。年寿命。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院9电化学保护电化学保护阳极保护阳极保护表面形成稳定钝化表面形成稳定钝化膜，膜，使金属免遭腐蚀。使金属免遭腐蚀。阴极保护阴极保护提供阴极提供阴极极化极化,改变金属表面改变金属表面电子能级结构。电子能级结构。牺牲阳极牺牲阳极外加电流外加电流金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院101.阴极保护阴极保护（1）阴极保护原理）阴极保护原理金属金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，反应电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。电源电源+-I金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院11pH-电位图电位图(a)提高环境介质提高环境介质pH(b)金属电位正移使之金属电位正移使之进入钝化区。进入钝化区。(c)金属电位负移使之金属电位负移使之进入免蚀区。进入免蚀区。阴极保护原理。阴极保护原理。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院12极化曲线极化曲线当电位当电位Ecorr 1时时,阳极电流阳极电流为为Ia,IaIcorr。当外加电流为当外加电流为Ik，完全保护电，完全保护电流流Ip(腐蚀电流腐蚀电流Ia=0)电位极化到电位极化到 a,腐蚀电池阳极腐蚀电池阳极平衡电位，金属完全受保护。平衡电位，金属完全受保护。外加电流1外加电流2金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院13阳极区阴极区腐蚀金属阴阴极极阳阳极极IcorIaIcIcor=Ia=/Ic/腐蚀电池金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院14外加电流阴极保护示意图电流关系电流关系:/Ic/I-/+Ia外加电流阴极保护I直流电源辅助阳极阴阴极极阳阳极极辅助阳极IIcIaIaI-金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院15阴极保护的原理阴极保护的原理：由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应失电子反应)受到抑制。受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。去极化剂阴极反应。阴极保护的效果用保护度阴极保护的效果用保护度表示表示金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院16(2)保护参数保护参数保护电位保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位阴极保护中所取的极化电位。显然，显然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护完全保护”(即保护度即保护度=100%)，必须取阳极反应平衡电位作必须取阳极反应平衡电位作为保护电位，即取为保护电位，即取Epr=Eea(最小保护电位最小保护电位Epr)。(最小最小)保护电流密度保护电流密度ipr：与所取保护电位对应的外与所取保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。加极化电流密度叫做保护电流密度。在两个保护参数中，保护电位是基本的控制指标。在两个保护参数中，保护电位是基本的控制指标。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院17保护电位选定原则保护电位选定原则达到一定的保护效果达到一定的保护效果保护度保护度=(保护前腐蚀速度保护后腐蚀速度保护前腐蚀速度保护后腐蚀速度)/保护后腐蚀速度保护后腐蚀速度x100%耗电不能太大；耗电不能太大；避免析避免析H2，防止涂层阴极极化脱落；，防止涂层阴极极化脱落；防止过保护防止过保护,破坏钝化膜。破坏钝化膜。不能太复杂不能太复杂,避免引起屏蔽避免引起屏蔽,保护不完全。保护不完全。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院18（3）应用范围）应用范围阴极保护应用范围非常广泛，如地下管线、电缆、舰船、平阴极保护应用范围非常广泛，如地下管线、电缆、舰船、平台、水闸、码头、桥梁、城市地下区域、石油化工中冷却设备、台、水闸、码头、桥梁、城市地下区域、石油化工中冷却设备、贮油罐、结晶槽、反应器、蒸发器等。贮油罐、结晶槽、反应器、蒸发器等。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院19金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院20（4）外加电流阴极保护工程设计）外加电流阴极保护工程设计阳极材料阳极材料耐蚀耐蚀,良电导良电导,机械性能好机械性能好,易加工易加工,成本低成本低(如碳如碳钢钢,石墨石墨,高硅铸铁高硅铸铁,Pb/Ag合金合金,镀铂钛镀铂钛,钯等钯等)。电流分布及阳极布置增加阳极数目电流分布及阳极布置增加阳极数目,合理布置阳极合理布置阳极,增大阴增大阴阳极之间的距离阳极之间的距离,采用涂料阴极保护联合防腐采用涂料阴极保护联合防腐,在阳极附近涂在阳极附近涂衬耐蚀绝缘层，使电流分布均匀，改善电流分散能力。衬耐蚀绝缘层，使电流分布均匀，改善电流分散能力。阳极实际计算：阳极实际计算：I=iAG=Kga IG阳极重量，阳极重量，ga阳极消耗率阳极消耗率(查表查表)，A阳极表面积，阳极表面积，工作年限，工作年限，I保护电流，保护电流，K校正系数（一般取校正系数（一般取K=1.5）金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院21阳极安装注意密封阳极安装注意密封,绝缘绝缘,接触良好接触良好,防止短路。防止短路。直流电源恒电位仪直流电源恒电位仪（负反馈工作原理）或整流器。（负反馈工作原理）或整流器。参比电极用于控制参比电极用于控制/测量测量,要求电位稳定要求电位稳定,耐蚀耐蚀,长寿命长寿命,便宜便宜,易制易制,使用方便等。甘汞使用方便等。甘汞(中性中性)、CuSO4(土壤土壤)、AgCl(含含Cl)、氧化汞、氧化汞(碱性碱性)、不锈钢、铸铁、铅、不锈钢、铸铁、铅/锑合金锑合金维护与管理维护与管理计算机监控管理计算机监控管理注意要点注意要点金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院222.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法(1)牺牲阳极原理牺牲阳极原理本本质质阴阴极极保保护护,通通过过牺牺牲牲阳阳极极的的溶溶解解,使使金金属属设设备备获获得得阴阴极极电流电流,发生阴极极化受到保护。发生阴极极化受到保护。特特点点不不需需电电源源,干干扰扰少少,免免维维护护，设设备备简简单单,分分散散能能力力好好,但但成本较高，成本较高，化工介质腐蚀性强化工介质腐蚀性强,牺牲阳极消耗量大牺牲阳极消耗量大,少用。少用。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院23外加电流保护法.箭头表示电流方向.牺牲阳极保护法.+-直流电源辅助阳极腐蚀介质被保护设备埋地管道牺牲阳极地面接线盒金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院24(2)阳极材料阳极材料牺牺牲牲阳阳极极材材料料要要求求电电位位足足够够负负、电电位位稳稳定定、极极化化小小、不不钝钝化化、溶溶解解均均匀匀、单单位位重重量量排排出出电电量量大大、电电流流效效率率高高、成成本本低低、无污染、加工方便等。无污染、加工方便等。锌与锌合金锌与锌合金电位电位/-1.12V,电量电量/0.74A.h/g,电流效率电流效率/75%，电位不够负电位不够负(海水和少量土壤海水和少量土壤)铝合金电位铝合金电位/-1.2V,电量电量/2.47A.h/g,电流效率电流效率/65%，重量，重量轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜(海水海水)。镁合金电位镁合金电位/-1.6V,电量电量/1.19A.h/g,电流效率电流效率/45%，电位，电位太负、电流效率低、损耗大太负、电流效率低、损耗大(土壤和淡水土壤和淡水)。（3）阳极安装阳极安装牺牲阳极安装牺牲阳极安装阳极与设备良好绝缘；涂绝缘屏蔽层，改善阳极与设备良好绝缘；涂绝缘屏蔽层，改善分散能力，阳极接触介质需良导电体。分散能力，阳极接触介质需良导电体。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院25金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院26两种阴极保护法的比较：两种阴极保护法的比较：牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。的电流较小。外加电流阴极保护法外加电流阴极保护法不消耗有色金属，可以提供较大的保护电不消耗有色金属，可以提供较大的保护电流，对保护效果易于进行监测和控制，但需要直流电源，对保流，对保护效果易于进行监测和控制，但需要直流电源，对保护系统要经常进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，可能护系统要经常进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，可能对周围其他金属设备产生杂散电流腐蚀。对周围其他金属设备产生杂散电流腐蚀。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院27阳极保护阳极保护(1)原理原理对具有活态对具有活态钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化通过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方区内，金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为阳极保护。法称为阳极保护。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院28pH-电电位位图图当当电电位位正正移移，金金属属表表面面形形成成Fe2O3(钝钝化化膜膜),溶溶解解速速率率下下降降,金属获得保护。金属获得保护。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院29阳极保护的实现必须具备两个条件：阳极保护的实现必须具备两个条件：一、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳一、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳极极化时金属能够钝化。极极化时金属能够钝化。二、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则二、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大(称为电解称为电解腐蚀腐蚀)。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院30极极化化曲曲线线电电位位达达到到一一定定区区域域,阳阳极极电电流流下下降降,保保持持稳稳定定钝钝态态,金金属属受受到保护。到保护。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院31(2)保护参数保护参数 致钝电流密度致钝电流密度i致致：使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度：使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度。维钝电流密度维钝电流密度i维维：钝化区所对应的阳极极化电流密度。：钝化区所对应的阳极极化电流密度。i维维用于用于维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金属维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金属的腐蚀速度。的腐蚀速度。i维维越小，阳极保护的效果越好。越小，阳极保护的效果越好。维钝区电位范围维钝区电位范围EppEtp：反映金属钝态的稳定程度，钝化区反映金属钝态的稳定程度，钝化区电位范围越宽，说明金属钝化后不容易活化或过钝化。电位范围越宽，说明金属钝化后不容易活化或过钝化。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院32电化学保护中的辅助电极系统电化学保护中的辅助电极系统(1)辅助电极材料辅助电极材料外加电流阴极保护和阳极保护需要有辅助电极构成电外加电流阴极保护和阳极保护需要有辅助电极构成电流回路。流回路。辅助电极的作用是通电辅助电极的作用是通电，故辅助电极材料必，故辅助电极材料必须须导电良好导电良好，能通过较大的极化电流密度能通过较大的极化电流密度,有足够的有足够的耐蚀性耐蚀性、机械性能，加工性能和经济性能。、机械性能，加工性能和经济性能。外加电流阴极保护中的辅助阳极材料外加电流阴极保护中的辅助阳极材料阳极保护中的辅助阴极材料阳极保护中的辅助阴极材料金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院33辅助阳极材料的性能辅助阳极材料的性能阳极材料阳极材料使用环境使用环境容许电流密容许电流密度度(A/dm)消耗率消耗率Kg/Ay碳钢碳钢铸铁铸铁铝铝硅铸铁硅铸铁硅铸铁硅铸铁石墨石墨石墨石墨磁性氧化铁磁性氧化铁磁性氧化铁磁性氧化铁铅银合金铅银合金镀铂钛镀铂钛镀铂钛镀铂钛水中、土中水中、土中水中、土中水中、土中淡水淡水海水海水淡水、土中淡水、土中海水海水淡水淡水海水海水土中土中海水海水海水、淡水海水、淡水土中土中0.10.50.10.10.0254.00.10.331049292.440.310.050.20.160.04约约0.1约约0.10.030.0000060.000006金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院34（2）电流分散能力和辅助电极系统设计）电流分散能力和辅助电极系统设计电流分散能力电流分散能力极化电流均匀地分散到被保护设备表面上的能力叫极化电流均匀地分散到被保护设备表面上的能力叫电流分散能力。分散能力越好，被保护设备表面上电流分散能力。分散能力越好，被保护设备表面上的极化电位越均匀，保护效果越好。的极化电位越均匀，保护效果越好。实际生产设备结构复杂，各部件之间还存在着对极实际生产设备结构复杂，各部件之间还存在着对极化电流的屏蔽作用。化电流的屏蔽作用。改善极化电流分布的均匀性。改善极化电流分布的均匀性。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院35阴极保护中电流遮蔽作用的例阴极保护中电流遮蔽作用的例(b)管束间实施保护-+(a)对管内壁保护有突出部分结构-+金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院36辅助电极系统的设计辅助电极系统的设计首先是要确定辅助电极的数量和位置。为了减小辅助电极首先是要确定辅助电极的数量和位置。为了减小辅助电极到设备表面各部位的距离差异，辅助电极的布置是十分重到设备表面各部位的距离差异，辅助电极的布置是十分重要的。要的。在设备形状较复杂，或不利于电流分布时，应适当增加辅在设备形状较复杂，或不利于电流分布时，应适当增加辅助电极的数目。助电极的数目。辅助电极安装的基本要求是：辅助电极安装的基本要求是：牢固：不能因机械振动，流体冲击等原因而损坏或脱落。牢固：不能因机械振动，流体冲击等原因而损坏或脱落。绝缘：辅助电极与被保护设备之间要严格绝缘，不能造成绝缘：辅助电极与被保护设备之间要严格绝缘，不能造成短路。短路。导电：辅助电极与连接导线之间要导电良好，不能形成大导电：辅助电极与连接导线之间要导电良好，不能形成大的电阻。的电阻。密封：对于密封设备，辅助电极或导线穿出设备的部位要密封：对于密封设备，辅助电极或导线穿出设备的部位要按密封和绝缘的要求设计。按密封和绝缘的要求设计。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院37（3）直流电源和控制方式）直流电源和控制方式直流电源可选用蓄电池，整流器，直流发电机，直流电源可选用蓄电池，整流器，直流发电机，而以整流器应用最多而以整流器应用最多。参比电极参比电极在用恒电位仪作直流电源时，参比电极更是必不在用恒电位仪作直流电源时，参比电极更是必不可少的。对参比电极的基本要求是：可少的。对参比电极的基本要求是：电位稳定电位稳定；不容易极化不容易极化；安装方便，使用可靠。安装方便，使用可靠。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院38控制方式控制方式 控控制制电电流流法法：以以极极化化电电流流作作为为控控制制对对象象。这这种种方方法法粗粗略略，很很难保证设备处于最佳保护电位。优点是简单，投资少。难保证设备处于最佳保护电位。优点是简单，投资少。控控制制电电位位法法：以以被被保保护护设设备备的的电电位位作作为为控控制制对对象象。这这种种方方法法是基本的，应用最多。是基本的，应用最多。控制槽压法：以槽压为控制对象，不需要参比电极。控制槽压法：以槽压为控制对象，不需要参比电极。间间歇歇极极化化法法：按按一一定定的的时时间间间间隔隔间间歇歇的的通通入入极极化化电电流流，主主要要用用于于阳阳极极保保护护。因因为为切切断断极极化化电电流流后后，虽虽然然金金属属电电位位会会衰衰减，但在一段时间内仍处于钝化区，不会立即活化。减，但在一段时间内仍处于钝化区，不会立即活化。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院39防护技术防护技术阳极保护阳极保护阴极保护阴极保护相相同同只能用于电解质溶液的连续液相部分；所需极化电流必须符合经济要求；设只能用于电解质溶液的连续液相部分；所需极化电流必须符合经济要求；设备结构不能太复杂。备结构不能太复杂。不不同同1、本质上的差别：阳极极化时金属、本质上的差别：阳极极化时金属腐蚀倾向增大，才只适用于能阳极腐蚀倾向增大，才只适用于能阳极钝化的体系。钝化的体系。1、阴极极化时：金属腐蚀倾向减小，、阴极极化时：金属腐蚀倾向减小，到达稳定区则金属不会腐蚀，故原理上到达稳定区则金属不会腐蚀，故原理上适用于一切腐蚀体系。适用于一切腐蚀体系。2、钝化前要经过电解腐蚀阶段维钝、钝化前要经过电解腐蚀阶段维钝电流密度对应于保护下的腐蚀速度电流密度对应于保护下的腐蚀速度2、不会产生电解腐蚀，保护电流和设、不会产生电解腐蚀，保护电流和设备腐蚀速度没有直接关系。备腐蚀速度没有直接关系。3、控制电位要求高、控制电位要求高3、控制电位要求低、控制电位要求低4、致钝电流大，而维钝电流小，投、致钝电流大，而维钝电流小，投资费用高，日常操作费用低。资费用高，日常操作费用低。4、极化电流变化不大，投资费用较低，、极化电流变化不大，投资费用较低，而日常操作费用较阳极保护高。而日常操作费用较阳极保护高。5、强氧化性介质中保护效果好、强氧化性介质中保护效果好5、多用于弱和中等程度腐蚀环境，、多用于弱和中等程度腐蚀环境，（特别是氧扩散控制体系）（特别是氧扩散控制体系）6、设备不会造成氢损害、设备不会造成氢损害6、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆性，对加压和高强材料危险。性，对加压和高强材料危险。77、可能造成两性金属腐蚀增加，加速、可能造成两性金属腐蚀增加，加速涂料破坏，有利涂料破坏，有利Ca+.Mg+沉积沉积金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院40四、介质处理四、介质处理去除介质中有害成分去除介质中有害成分,如如O2,Cl;H+,SO2,H2O等等调节调节pH;去水份去水份;干燥环境等；干燥环境等；工业生产复杂工业生产复杂,工艺流程各种各样，工艺流程各种各样，需具体分析需具体分析,考虑防考虑防护可能性及有效措施。护可能性及有效措施。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院41氧氧重要氧化剂重要氧化剂(去极化剂去极化剂),普遍存在；使大多数金属发生普遍存在；使大多数金属发生腐蚀。去除介质中腐蚀。去除介质中O2，常用方法有：，常用方法有：加热除氧水温达沸点，水中所有氧和其它气体均被赶出加热除氧水温达沸点，水中所有氧和其它气体均被赶出,有效有效除氧方法。除氧方法。化学除氧联氨化学除氧联氨(H2N4)可迅速与溶解氧发生反应：可迅速与溶解氧发生反应：H2N4+O2N2+2H2O达到除氧目的。达到除氧目的。Na2SO3也可与溶解氧发生反应：也可与溶解氧发生反应：2Na2SO3+O22Na2SO4但体系中可能使但体系中可能使Na2SO4增加，有不利的影响。增加，有不利的影响。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院42Cl腐蚀活性物质，腐蚀活性物质，Cl去除对于腐蚀防护十分重要。常用去除对于腐蚀防护十分重要。常用除除Cl方法有：控制原料中方法有：控制原料中Cl含量；化学法沉淀法、离子交含量；化学法沉淀法、离子交换法等。换法等。pH提高介质提高介质pH值值(工艺允许工艺允许),可降低腐蚀速度。如无机可降低腐蚀速度。如无机氨的处理：氨的处理：NH3+H2ONH4OHNH4OH+H2CO3NH4HCO3+H2OpH可调至可调至8.59.2，但对铜不能用（，但对铜不能用（SCC）也可用有机胺处理，但药品价格较贵。也可用有机胺处理，但药品价格较贵。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院43合成氨半水煤气合成氨半水煤气腐蚀性大为减轻腐蚀性大为减轻化工气体水分化工气体水分降低腐蚀性降低腐蚀性湿湿Cl2腐蚀性强腐蚀性强(HCl,HClO,O)干燥干燥Cl2腐蚀轻微腐蚀轻微干燥干燥除湿除湿浓浓H2SO4吸收吸收H2O降低环境中降低环境中H2O成份成份,可有效减缓腐蚀。常用方法有：可有效减缓腐蚀。常用方法有：化学干燥法干燥剂吸收水分化学干燥法干燥剂吸收水分(如硅胶如硅胶,活性氧化铝活性氧化铝,生石灰生石灰,CaCl2等等)；冷凝法冷却使冷凝法冷却使H2O冷凝冷凝,吸收去除；吸收去除；提高温度防止冷凝附在金属表面或加热去除水汽。提高温度防止冷凝附在金属表面或加热去除水汽。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院44综合处理综合处理如原油中含如原油中含HClH2SH2O对炼油设备腐蚀破坏严重。炼对炼油设备腐蚀破坏严重。炼油厂采用油厂采用“一脱四注一脱四注”处理，可有效解决常压系统的腐蚀处理，可有效解决常压系统的腐蚀问题。问题。脱盐去除原油中腐蚀性盐类脱盐去除原油中腐蚀性盐类注碱减少注碱减少HCl腐蚀腐蚀注氨使注氨使HCl进一步下降：进一步下降：NH3+HClNH4Cl注缓蚀剂防止注缓蚀剂防止NH4Cl沉淀引起局部腐蚀沉淀引起局部腐蚀注水注水(碱性水碱性水)冲稀冲稀HCl,中和中和,减轻对空冷器腐蚀破坏。减轻对空冷器腐蚀破坏。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院45缓蚀剂定义缓蚀剂定义具具有有抑抑制制金金属属腐腐蚀蚀功功能能的的无无机机或或有有机机物物质质(复复合合物物质质)总总称称,少少量量缓蚀剂可有效阻止或减缓金属腐蚀。缓蚀剂可有效阻止或减缓金属腐蚀。五、缓蚀剂五、缓蚀剂缓蚀剂特点缓蚀剂特点使用方便使用方便,投量少投量少,见效快见效快,成本低，选择性强成本低，选择性强,有临界浓度值，有临界浓度值，一般只用于循环系统一般只用于循环系统,以免缓蚀剂流失以免缓蚀剂流失;应考虑缓蚀剂对产品质应考虑缓蚀剂对产品质量和生产过程有无不良影响。量和生产过程有无不良影响。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院46缓缓蚀蚀效效果果与与金金属属材材料料性性质质,介介质质,温温度度,流流动动状状态态等等多多种种因因素素有关，有关，缓蚀效率定义：缓蚀效率定义：I=(VOV)/VO100%=(1V/VO)100%VO未加缓蚀剂时腐蚀速度，未加缓蚀剂时腐蚀速度，V加缓蚀剂后腐蚀速度加缓蚀剂后腐蚀速度金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院471缓蚀剂分类缓蚀剂分类（1）按作用机理：）按作用机理：(a)Ecorr正移，正移，Icorr下降下降(b)Ecorr负移，负移，Icorr下降下降(c)Ecorr不变，不变，Icorr下降下降作用机理：作用机理：(a)阳极型阳极极化率增加阳极型阳极极化率增加;(b)阴极型阴极极化率增加阴极型阴极极化率增加;(c)混合型抑制阴阳极过程混合型抑制阴阳极过程 Icor Icor I阴极型缓蚀剂 EcorEcor阴极极率Pc增大E Icor Icor I阳极型缓蚀剂 阳极极化率 Pa增大EcorEcorE Icor Icor I混合极型缓蚀剂 阴极极化率 Pc阳极极化率Pa都增大EcorEcorE金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院48阳极型缓蚀剂（中性介质用）阳极型缓蚀剂（中性介质用）铬酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等。铬酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等。通过覆盖阳极面积而抑制腐蚀，属通过覆盖阳极面积而抑制腐蚀，属“危险性危险性”缓蚀剂。缓蚀剂。混合型缓蚀剂混合型缓蚀剂含氮胺类、亚硝酸盐，含硫硫醇、硫醚、环状硫化物，含氮胺类、亚硝酸盐，含硫硫醇、硫醚、环状硫化物，含硫、氮硫脲及衍生物等。含硫、氮硫脲及衍生物等。可同时抑制腐蚀的阴极过程和阳极过程。可同时抑制腐蚀的阴极过程和阳极过程。阴极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸盐、砷、锑等。酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸盐、砷、锑等。形成沉淀膜，抑制阴极过程，属形成沉淀膜，抑制阴极过程，属“安全缓蚀剂安全缓蚀剂”。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院49（2）按保护膜特征分类按保护膜特征分类按缓蚀剂在保护过程保护膜性质，有三类成膜型缓蚀剂：按缓蚀剂在保护过程保护膜性质，有三类成膜型缓蚀剂：氧化膜型缓蚀剂氧化膜型缓蚀剂(钝化剂钝化剂),如铬酸盐使表面形成致密、附着如铬酸盐使表面形成致密、附着力强的氧化膜力强的氧化膜,用量不足会加速腐蚀；用量不足会加速腐蚀；吸附膜型缓蚀剂，有物理吸附型如胺类吸附膜型缓蚀剂，有物理吸附型如胺类,硫醇硫醇,硫脲通过物硫脲通过物理吸附而缓蚀，理吸附而缓蚀，化学吸附型如吡啶衍生物化学吸附型如吡啶衍生物,苯胺衍生物苯胺衍生物,环状环状亚胺等。亚胺等。沉淀膜型缓蚀剂沉淀膜型缓蚀剂,如聚邻酸钠与有关离子形成防蚀性的沉淀膜如聚邻酸钠与有关离子形成防蚀性的沉淀膜,膜可能较厚。膜可能较厚。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院50缓蚀剂类型缓蚀剂类型保护膜示意图保护膜示意图膜的保护性能膜的保护性能氧化膜型氧化膜型薄而至密，与金属结合牢固，保护效薄而至密，与金属结合牢固，保护效果好果好沉淀膜型沉淀膜型厚而多钆，与金属结合较差，保护效厚而多钆，与金属结合较差，保护效果不好，可能造成结据问题果不好，可能造成结据问题吸附膜型吸附膜型在酸性介质中保护效果好，要求金属在酸性介质中保护效果好，要求金属表面洁净表面洁净金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院51（3）其它分类其它分类用途分类用途分类冷却水缓蚀剂、油溶性缓蚀剂、油气井缓蚀剂、酸冷却水缓蚀剂、油溶性缓蚀剂、油气井缓蚀剂、酸洗缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、气相缓蚀剂、锅炉缓蚀剂等；洗缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、气相缓蚀剂、锅炉缓蚀剂等；化学组成分类化学组成分类无机缓蚀剂、有机缓蚀剂；无机缓蚀剂、有机缓蚀剂；相态分类相态分类气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂；气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂；金属分类金属分类钢铁缓蚀剂、铜合金、铝合金等；钢铁缓蚀剂、铜合金、铝合金等；溶解性分类溶解性分类水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂；水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂；酸碱性分类酸碱性分类酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂及碱性缓蚀剂等。酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂及碱性缓蚀剂等。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院522缓蚀作用机理缓蚀作用机理缓蚀作用机理至今还没有公认的一致见解，缓蚀作用机理至今还没有公认的一致见解，缓蚀缓蚀作用过程十分复杂，缓蚀剂及体系繁多，不同体系的缓蚀作用过程十分复杂，缓蚀剂及体系繁多，不同体系的缓蚀作用机理不尽相同。作用机理不尽相同。综观各种观点：综观各种观点：吸附理论，即表面吸附吸附理论，即表面吸附(活性点活性点)成膜理论，即表面成相膜成膜理论，即表面成相膜(钝化膜钝化膜)电化学理论，即电化学过程受到阻滞等电化学理论，即电化学过程受到阻滞等相互联系、补充相互联系、补充,具体分析。具体分析。金属腐蚀与防护（金属腐蚀与防护（2008-2009学年学年)化工与生物技术学院化工与生物技术学院53（1）氧化膜型缓蚀剂作用机理）氧化膜型缓蚀剂作用机理以缓蚀剂本身或以介质中的溶解氧作氧化剂，在金属表面形成以缓蚀剂本身或以介质中的溶解氧作氧化剂，在金属表面形成钝态氧化膜，减缓腐蚀。可分阳极抑制型缓蚀机理和阴极去极钝态氧化膜，减缓腐蚀。可分阳极抑制型缓蚀机理和阴极去极化型缓蚀机理两种：化型缓蚀机理两种：阳极抑制型缓蚀机理阳极抑制型缓蚀机理通过阻止阳极区金属离子进入溶液，减缓金属腐蚀，阳极型缓通过阻止阳极区金属离子进入溶液，减缓金属腐蚀，阳极型缓蚀剂又称为钝化剂。如蚀剂又称为钝化剂。如CrO42-、K2Cr2O7等在表面形成保护膜等在表面形成保护膜,使阳极区覆盖。其临界浓度一般为使阳极区覆盖。其临界浓度一般为103105mol/1。阴极去极化型缓蚀剂阴极去极化型缓蚀剂促进阴极过程促进阴极过程,使金属钝化使金属钝化,阳极行为不变。阳极行为不变。金属腐蚀与防护（金属