过程装备腐蚀与防护闫康平二防腐方法.pptx

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,#,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,#,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,#,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,#,第六章 防腐蚀方法,使金属免受或减轻腐蚀的措施,（,1,）,提高金属自身的耐腐蚀性,如制造或选用合金材料；,（,2,）,形成保护层,如,非金属或金属覆盖层,(,衬里、搪瓷、涂料、镀层,、发蓝处理、磷化处理等,),；,（,3,）,改变腐蚀环境,如金属所处介质的脱盐和除氧，加缓蚀剂等；,(4),防腐蚀结构设计,；,（,5,）,电化学保护,阴极保护和阳极保护。,从防腐,蚀,效果、施工难易、经济成本等方面综合考虑选取防腐方法,金属和非金属材料很多场合需要防腐蚀,61,电,化学保护,62,衬 里,63,涂料覆盖层保护,64,金属覆盖层保护,金属镀层,65,防腐蚀结构设计,66,缓蚀剂保护,67,金属的氧化磷化处理,电化学保护,阴极保护,阳极保护,外加电流的阴极保护,牺牲阳极的阴极保护,6,1,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。,1.,外加电流的阴极保护,将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护的方法，称外加电流阴极保护，简称电保护。,一,、,阴极保护,将被保护金属进行外加阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法。,外加电流的阴极保护,概念及机理,概念,机理,给被保护金属施加一个,阴,极电流，,给辅助阳极施加,阳,极电流，构成一个腐蚀电,池,，以使金属得到保护。,在被保护的金属表面通过足够大的,阴,极电流，,使其电,势,变负，抑制金属表面上腐蚀电池阳极的溶解速率。,无阴极保护时，金属腐蚀以电流,I,corr,被腐蚀。,当,通,阴极电流后,，,金属发生阴极极化,金属腐蚀电,势,将向负方向移动，由,E,c,移至,E,A1,，腐蚀电流由,I,c,移至,I,A1,E,A1,E,corr,，,I,A1,I,corr,此时,，,腐蚀速率减缓,。,其外加阴极电流称保护电流,I,保,，,I,保,=,I,K1,-,I,A1,。若继续增大外加阴极电流，阴极极化使金属电,势,移至阳极初始电,势,，即,，,则金属阳极溶解电流,I,A,=0,，微电池腐蚀停止，金属得到完全保护,，,金属腐蚀停止。,结论：要使金属得到完全保护，必须把金属阴极极化到其腐,蚀微电池阳极的平衡电,势,。,图示解析,外加电流阴极保护原理,被保护金属设备上连接一个电,势,更负的强阳极金属，促使阴极极化，该方法称牺牲阳极保护，也称护屏保护或保护器保护。,2.,牺牲阳极的阴极保护,牺牲阳极的阴极保护,概念,牺牲阳极材料,应用实例,在保护钢铁设备上连接一种更易失去电子,（电,势,更低,）,的金属或合金。,当发生电化腐蚀时，被腐蚀的是那种比铁更活泼的金属（牺牲阳极），而铁被保护了。,镁、锌、铝，及其合金等。,在轮船的尾部和船壳的水线以下部分，,装上一定数量的锌块，来防止船壳等的腐蚀。,用同样方法防止电缆、输油管道、地下设备和化工设备等的腐蚀。,牺牲阳极,船体,船体,舵,舵,电源,+,辅助阳极,船体阴极保护示意图,(a),牺牲阳极保护,；,(b),外加电流保护,二者原理相同，只是前者被保护金属阴极极化输入阴极电流是靠外加直流电源，后者靠另一个电,势,更负的金属腐蚀溶解。,(1),最小保护电流 最小保护电流密度：使金属腐蚀停止，亦即达到完全保护时所需的最小电流值称最小保护电流。若以电流密度计量称最小保护电流密度。,2.,基本参数,最小保护电流密度和最小保护电势,(2),最小保护电,势,：在阴极保护下，当金属刚好完全停止腐蚀时的临界电,势,。,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,素,有关,。,一般金属在介质中腐蚀性越强，阴极极化程度越低，所需保护电流密度越大，如温度升高，压力增大，流速加快。,注意,外加电流的阴极保护的实施,实际应用中，保护电,势,要小于腐蚀电池的阳极平衡电,势,，,但不是越负越好，超过必要范围，既浪费电能，又会引发析氢，使附近介质,pH,升高，甚至引起氢脆。,外加电流的阴极保护靠外部电源提供阴极电流，,需采用辅助阳极，常用钢铁、石墨、铅银合金等作辅助阳极。,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.,阴极保护设计要点,(1),确定合理保护度：,保护度表征保护效果,电流密度增大到一定程度的时候会可能产生“过保护”现象,。,主要是金属表面氧化膜被还原或析氢，,OH,浓度增高，也会加速腐蚀以及发生氢脆。,合理选择保护电,势,考虑,因素,(i),保护度高；,(ii),耗电少,；,(iii),防止“过保护”,。,一般,Z,随外加阴极电流密度增大而增高，但并非按比例提高，超过一定值不但耗电增加还会降低保护度,。,护屏保护的阳极材料对保护效果起决定性的作用,为了使被保护构件的表面获得足够的电流密度护屏必须：,具有足够负的电,势,，并且极化性能愈小愈好；,在使用过程中，表面不产生高电阻的硬壳，溶解均匀。,锌与锌合金、镁合金、铝合金常做护屏材料，锌,铝,镉三元合金在海水中使用电流稳定、寿命长、价格便宜。,(2),阳极材料选择：,电保护的辅助阳极材料对保护效果的影响相对次 要，凡是导电的材料均可用来制作辅助阳极。,要求：,(i),介质中耐腐蚀；,(ii),导电性好；,(iii),机械性能好。,最常用的是废钢、石墨、高硅铸铁、铅银合金、铅铂复合阳极、镀铂钛、镀铂钽、铂合金。,阳极的数量和配置恰当，使电流的分散均匀，避免发生电流“遮蔽作用”,被保护设备上距离阳极最近的部位，集聚很高的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不到保护,(3),护屏或辅助阳极合理配置：,配置是否合理，对阴极保护效果影响很大，特别是结构形状复杂的设备及介质导电率低的场合,在实际保护条件下，金属表面的保护电流密度受各种因素的影响会有较大的波动，为了便于对保护参数进行测量和监控，,在被保护设备上应预留保护参数的监测点；,由于保护电流密度很难直接测量，生产上都是监控保护电,势,。,(4),预留保护参数监测点：,4.,应用范围,防止或减缓金属或合金腐蚀的经济而有效的技术措施。,在海水、土壤中使用的设备、设施或管材都要通过阴极保护来增强其抗蚀能力。,阴极保护效果好，简单易行，应用时应考虑以下几个方面因素：,(1),阴极保护适于腐蚀性不太强的介质，介质必须能导电；,(2),金属材料所处介质中要容易进行阴极极化，否则耗电量大；,(3),被保护设备形状、结构不要太复杂，否则产生“遮蔽现象”从而产生“过保护”。,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、码头、海上钻井平台、,海水冷却设备电缆、地下管道,、油库及盐类生产设备、化工设备（,P158,表,6-2,）的保护。,阴极保护的几点说明,（,1,）,一般阴极保护需要的电流密度不大；,（,2,）,在强酸,性介质中进行阴,极保护所需电,流密度过大；,（,3,）,金属管道的阴极保护,，,须保持电,势,与电流分布均匀。,生产上难以实现,。,如对埋入地下的钢管实施阴极保护时，多采用相隔一定距离的分立位置的辅助阳极。,采用与管道平行的带状牺牲阳极，在沿轴线方向的电,势,分布也要均匀。,如海洋钻井平台地的阴极保护所需的电流密度，水中电流密度为,(60,7020)mA,m,-2,，,泥中电流密度为,20mA,m,-2,；,知识拓展,二,阳极保护,1.,原理,利用金属在电解质溶液中依靠阳极极化建立钝化的特性而实施的保护方法。,外加直流电源,正,极接被保护设备，负极接辅助电极。,阳极极化与阳极保护,阳极保护,就是,在被保护的金属表面接入足够大的,阳,极电流，使其电,势,变正，进入钝化区，防止金属腐蚀的电化学保护措施,（如图所示）,。,具有钝性倾向的金属,在进行阳极极化时，若电流达到足够的数值，在金属表面上会生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，金属表面呈钝态。,继续施较小的电流就可维持这种钝化状态，钝态金属表面溶解量很小，从而减轻腐蚀,。,阳极保护原理示意图,(a),电位,-pH,图,;(b),极化曲线,免蚀,阳极保护区,阳极保护电,势,区,腐蚀,+,E,+,E,pH,致钝电流密度（,i,cp,),维钝电流密度,钝化区范围,2.,阳极保护的主要参数,对具有钝化倾向的金属和合金，在一定条件下，利用外加,阳,极电流阳极极化，电,势,向正方向移动,当电流值达致钝电流密度时，金属钝化为钝态，之后在维钝电流密度下使金属维持钝化状态，建立和保持钝态的参数：,合理选择致钝电流密度,金属建立钝态时，致钝电流密度越小越好,使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量,在致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也较小；,致钝电流密度的大小与金属的本性、介质的条件、致钝时间的长短有关；,当电流密度小到一定数值时，电流效率几乎等于零,；,在生产工艺条件允许时，可采用逐步钝化的方法,。,(1),致钝电流密度,i,cp,：,维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极,保护下的腐蚀速度,维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也,越少。,维钝电流密度的大小取决与金属的本性和,介质条件,(,溶液组成、浓度、,pH,值、温度,),。,采用涂料,-,阳极保护的联合保护，降低维,钝电流密度,。,(2),维钝电流密度：,稳定钝化区电,势,范围越宽越好,在实施阳极保护时，不会因电,势,波动导致金属由钝态转变为活态或过钝化态,对控制电,势,的仪器设备和参比电极的要求可适当降低,。,稳定钝化区的电,势,范围很窄,生产工艺条件稍有波动，金属就有可能重新活化，阳极保护的实施就很困难,。,(3),钝化区范围：,3.,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,(1),正确选择辅助阴极材料：,选择的基本原则：,耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便宜，对某些材料还要考虑氢脆的影响,。,浓硫酸：铂、镀铂电极、钽、钼等,稀硫酸：银、铝青铜、石墨等,对硫酸纯度要求不高时：高硅铸铁或普通铸铁,盐类溶液和碱类溶液：高镍铬合金、普通碳钢,用碳钢做阴极时，阴极面积的设计要保证阴极上必要的保护电流密度,。,阳极保护与阴极保护一,样也存在电流遮蔽作用,。,阴极的配置只要满足致,钝阶段的要求，维钝阶,段就一定能保证,。,阴极的布置常常需要通,过试验来确定,。,(,2),辅助阴极的合理配置：,结构形状复杂设备容易出现电流分布不均,。,图,6-7,加压碳化塔阳极保护的阴极布置示意图,参比电极选用的总体要求：,工作稳定，可靠，便宜，易于制作，安装和使用方便,。,两类常用的参比电极：,可逆电极：甘汞电极,、,硫酸铜电极,。,固体金属电极：不锈钢、铅、铸铁、碳钢,。,参比电极的安装位置：,一般选在距阴极最远或电,势,最低的部位,。,适用范围：,适用于电解质溶液中连续液相部分的保护,。,适用范围窄，主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护,。,(3),参比电极选用和安装：,（,4,）阳极保护实例,硫酸储槽的阳极保护,把与硫酸接触的全部金属表面作为阳极，另设置阴极，形成电流回路,（如图所示）。,硫酸储槽阳极保护原理示意图,向硫酸储槽施加一定电流，使其产生阳极极化，,通过致钝其电,势,，然后进入稳定钝化区并维持其电,势,在这个区域，,依靠在钝化区新形成的钝化膜降低储槽在硫酸中的腐蚀速率。,小结：阴、阳极保护比较：,1.,从原理上讲，一切金属在电解液中均可进行阴极保护，而阳极保护金属必须在该介质中能阳极钝化方可；,2.,阴极保护不发生电解腐蚀，阳极保护要经过电解腐蚀阶段，钝化后仍以维钝电流密度速率腐蚀；,3.,阴极保护电,势,偏离不会加速腐蚀，阳极保护偏离钝化电,势,区会加速腐蚀；,4.,强氧化性介质阴极保护需电流很大，使用价值小，但有利于生成钝化膜，可施阳极保护；,5.,阴极保护电,势,过负会产生氢脆，阳极保护不产生氢脆。,6.,阴极保护辅助阳极溶解而阳极保护辅助阴极得到保护。,6,2,衬 里,是在金属表面衬以砖、玻璃钢、橡胶、搪瓷等材料以达保护金属。,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。,一,、,碳钢设备及衬里材料的表面处理,设备衬里质量的关键决定设备表面与衬里材料间的粘结强度，粘结强度又取决于胶粘剂性能和粘结界面特性。,胶粘剂与被粘物质间的粘附作用：物理吸附、化学键合、机械嵌合。,用接触角大小来衡量胶粘剂对固体表面的润湿性,1.,被粘物表面的要求,(1),有良好的湿润性：,指被粘物表面能被胶黏剂完全润湿。,洁净的金属或无机材料表面能高，有较强吸附性，,再加上外力的涂刷，接触角小于,90,，,容易被胶粘剂润湿,。,高分子材料表面能低，不易润湿。,(2),适当的提高表面的粗糙度,：,适当表面粗糙度，可增加与胶粘剂的接触面积，增加界面镶嵌效果，,毛细管作用,促进胶粘剂的扩散，有利于提高粘结强度。,但过大粗糙度，凹缝不易被胶粘剂润湿，残留空气使粘结强度降低。,工业上通常采用,喷砂处理结果较为满意。,(3),表面清洁：,洁净的金属表面具有较高的表面自由能；,表面存在锈层、氧化物、油、水等，影响胶粘剂对金属表面的润湿性；锈层和油、水等污染物本身的内聚力很小，夹杂在胶粘剂和被粘物的界面上，造成粘结强度降低；,为了保证衬里的质量，加工金属表面氧化皮必须去除,。,2.,钢铁表面处理,为了保证衬里质量，钢铁表面处理必须包括氧化皮的去除。,(1),手工除锈：效率低、质量差、仅适用小件和一般涂料施工,，衬里工程很少采用,。,(2),机械清洁法：机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸、高压水流除锈。,喷砂法是通入,0.5,0.6MPa,压缩空气，用石英砂、金钢砂、河砂，经喷嘴以,50,70m/s,高速喷射到钢铁表面,清除金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢；使金属表面获得一定的粗糙度,劳动条件差。,(3),化学法除锈,将金属件浸于无机酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的氧化物,。,HCI,（,1015%,）：,溶解钢铁表面氧化皮和铁锈，用,于间歇酸洗,H,2,SO,4,（,1020%,）：,进入氧化皮的微裂纹，在钢与,Fe,3,O,4,、,的界面上反应生成,H,2,，,使 氧化皮脱落。用做流水作业,的酸洗液,H,2,SO,4,(5,10%),与,HCl,(10,15%),混酸,酸洗时为防止过损伤和氢脆,必需添加缓蚀剂,（若丁）,。,知识拓展,课堂,互,动,3.,衬里材料的表面处理,1,）高分子材料：,(1),机械法处理：,喷砂或手工打磨增加表面粗糙度和表面活性,，使高分子材料表面易被胶粘剂润湿，增大接触面积提高粘合效果。如：聚氯乙烯用砂纸打磨后，粘结抗剪强度由,0.31MPa,提高到,1.34MPa,。,(2),化学处理：通过,氧化、交联，引入极性基团或接枝的作用提高表面活性。,如：聚烷烯烃类塑料常用过氧化氢、有机过氧化物、高锰酸钾、王水、硫酸,重铬酸盐等强氧化剂处理，使塑料改变极性。,2,）无机材料：,如陶瓷、砖板表面的清净主要是,去油、水,等污物，粘结面,不上釉,，有利于镶嵌作用。,二、砖板衬里,传统防腐蚀技术，衬里,质量主要,取决于,胶粘剂合理选择和施工及衬里结构的正确设计,，耐腐蚀性能和适用范围与作为独立材料的陶瓷、石墨基本相同。,1.,砖板：辉绿岩板、玄武岩板、耐酸瓷砖板、耐酸耐温陶砖板和不透性石墨板等。,2.,胶泥选择：粘胶剂要有,良好粘附性能,和足够内聚强度。作为防腐蚀衬里还应有,良好耐蚀性,，,致密抗渗透性,，,热稳定性,，,固化收缩率低,，,经济且便于施工,。,常用于砖板衬里的胶粘剂有：,硅酸盐胶粘剂,和,树脂类胶粘剂,，常加填料，固化前称胶泥。,(i),硅酸盐胶泥：,水玻璃为胶粘剂,，,氟硅酸钠为固化剂,耐酸粉为填料,。按比例调制而成，固化过程反应：,凝胶,Si(OH),4,具有粘性，较高粘附力，进一步脱水成坚固粘结层：,Si(OH),4,SiO,2,H,2,O,耐酸、耐热性好，价格低,在氧化性介质、有机溶剂中比其它胶泥更优，但,不耐碱和含氮化合物，抗渗性差，收缩性亦差,。在硫酸、磷酸、醋酸介质中，钾水玻璃胶泥更好些。,2Na,2,OnSiO,2,Na,2,SiF6,2(2n+1)H,2,O 6NaF,(2n+1)Si(OH),4,(ii),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,特点：,不耐强氧化性酸和氧化性介质，耐非氧化性酸。,注意：固化时存在孔隙，防止渗透常衬二层以上。,3.,衬里结构设计,(1),为便于手工衬里施工和检修，设备直径不宜小于,700mm,，反应罐等密封设备应设有,入孔或可拆卸大法兰,。,法兰转角处衬贴耐腐蚀材料,。,（,2,）,设备,焊缝采用,对焊接,；,内表面焊缝平整、凸起高度,3mm,在满足,衬层的整体性,和,厚度,的前提下，尽量少用玻 璃纤维,。,衬贴过程中，涂刷充分，尽可能挤出纤维间空隙中的空气，每一层经热处理或充分干燥,。,玻璃纤维衬里的,抗渗性差,、不耐磨、,密封设备内施工条件差，,使用范围受限,。,3.,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,衬里,应,有足够厚度,，,保证衬里有足够的强度,。,四、橡胶衬里,橡胶有良好耐酸、耐碱性,作金属防腐蚀衬里应用普遍。,1.,衬里橡胶的性能与适用范围：,1,）橡胶种类、性能：,天然橡胶,：是橡胶树树汁,(,胶乳,),炼制而成，系不饱和异戊二烯高分子聚合物 。,CH,2,C,CHCH,2,CH,3,合成橡胶,：如氯丁橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶。,衬里胶片,：橡胶中配入硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、防老剂、填料、结合增强剂等添加物配制而成称生胶片，施工贴于设备表面，经硫化的橡胶称熟橡胶或橡皮。,胶粘剂,（胶浆）：配有硫磺等添加剂，橡胶中硫极易与金属反应生成金属硫化物，粘结强度很高。,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,添加剂种类数量不同性质各异。,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,软橡胶：,约含,1-3%,硫磺的橡胶，弹性好。硫化交联不完全，能承受较大变形，适于温度变化大，有冲击震动场合，耐腐蚀性差，抗渗性、粘结强度低。,不能单独做衬里层,，,和硬橡胶、半硬橡胶组合使用,。,硬橡胶：,硫磺含量大于,40%,，耐蚀性、抗老化性、粘结强度好，但耐磨、耐寒、抗冲击性能差。,温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中可单独使用,，,与软橡胶联合做衬里的底层,做旋塞、泵等的衬里半硬橡胶：,含硫磺量在,30%,左右，性能在软硬橡胶之间。,合成橡胶,：,聚异丁烯橡胶衬里，属于惰性物质，耐酸、碱性强，密度大，耐水性、抗老化性能良好，是热塑性高聚物，不需硫化，但使用温度较低。,2,）适用范围：橡胶衬里用于,静设备、运动零件的耐蚀，抗磨包覆,。,P168,表,6-7,橡胶衬里的使用场合：,2.,橡胶衬里技术要求,衬里施工：,表面处理，配制胶浆，胶板下料，涂刷胶浆，缺陷处理，贴衬粘合、硫化、修补,。,图,6-13,1,）缺陷处理：设备焊缝部位，转角处不易衬贴，残留空气受热鼓泡，消除方法：,(i),用刷过胶浆胶条填贴设备缺陷处，用烙铁烙至要求坡度或烙平；,(ii),在涂刷第三次胶浆后，,采用挂线排气法,用,4-5,根合股棉线,(,直径,1-2mm),沿设备缺陷处排列，线头从附近法兰处引出，然后衬贴胶板，残存气体在硫化时沿棉线排出；,(iii),用粗针头穿过胶片插到缺陷处，用真空泵抽出残余气体,（较小部位，局部缺陷）,。,2,）衬贴：胶板上覆盖不易粘附垫布，边衬边抽垫布,衬贴在一定温度下进行烙压，加热可增加塑性，排除空气,保证贴合。,3,）硫化：,CH,2,C,CHCH,2,SCH,2,CCHCH,2,CH,3,S,CH,2,CCHCH,2,CH,3,CH,3,橡胶与硫化剂反应形成交联体型网状结构分子不再发生塑,性流动，具有一定强度、硬度、弹性、耐热温度也得以提,高。,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。,天然橡胶，,可塑性好,硫化橡胶,硫化过程的技术要点,硫化程度决定硫化温度和时间,硫化温度：硫化反应开始时吸热反应，后期转为放热反应，,衬里施工的硫化温度一般控制在,140150,；,对于厚度比较大的衬里层（泵壳、旋塞）采取分 段硫化,；,硫化时间：根据橡胶硬度、强度确定,其值随时间增长而增高，达最大值后，再延长时间不会增高反而变脆、开裂、脱层,不同配方的胶片,不同厚度的衬层,通过实验,确定,硫化终点值,。,硫化的方式,间接硫化：,是将衬好胶的设备送入硫化罐内，通蒸气硫化，,硫化质量高，设备尺寸受硫化罐的容积限制,；,直接硫化：,大型密闭容器，反应器设备内，直接通蒸气进行硫化,接管部位可能受热不均匀而影响硫化质量,需要采取保温措施,；,敞口硫化：,注水或盐水于设备内，然后用蒸气蛇管加热使之沸腾,质量不易保证，用于不能承压的大型设备,。,3.,橡胶衬里结构,(1),对设备表面凹凸部位要求高,，,所有,焊缝处打磨成一定,坡度或圆角,，,原则上不应,采用铆接,，特殊需要则用埋头螺钉；,(2),法兰口上不要密封线,，,以免缝隙中残留空气造成衬层鼓泡,；,(3),设备接口应与设备表面齐平。管道、顶盖、塔节可拆连接采用法兰连接；,(4),平面或弧面上胶板粘结结构有,对接和搭接两种形式,除转动设备外，一般都用坡口搭接,；图,6-15,图,6-15,(5),物料进出口接管的衬层结构，其,胶缝应顺着介质流动方向塔接；,图,6-16,(6),转动设备胶片,塔接方向应与转动方向一致,。,避免接缝受冲击或摩擦作用而脱胶,。,图,6-17,五、化工搪瓷,化工搪瓷是在钢铁设备表面涂覆高含硅量的瓷釉，经高温煅烧而形成致密玻璃质耐蚀层。兼备金属的良好力学性质和瓷釉的耐腐蚀优点，表面光滑不会污染产品，所以广为应用。,1,）瓷釉：原料是,石英砂，长石等天然岩石加助溶剂,（如：硼砂、纯碱、碳酸钾、氟化物），少量,密着剂,（镍、钴、铜、锑、锡等金属氧化物），经粉碎，按一定比例混合，在,11301150,下熔融成玻璃态物质，加水、粘土乳浊剂等磨加物在研磨机内充分磨细，制成,瓷釉浆,。利用喷枪均匀喷涂在钢铁设备表面，送入加热炉于,800900,下进行烧结,得到玻璃质搪瓷层。,1.,组成 性能与应用,瓷釉,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,为了获得性能良好的搪瓷层通常涂覆两层不同组成的瓷釉，先涂底釉，其原料配比要尽可能与钢铁具有相近热膨胀系数，瓷釉熔融物有较小表面张力，使得能很好地润湿钢铁表面而提高粘结强度。面釉主要起防腐蚀作用，一般涂覆,2-3,次，每涂覆一次烧结一次，总厚度通常为,0.8-1.5mm,。,2,）,性能,：,(i),耐腐蚀性：耐各种浓度无机酸、有机酸、有机溶剂、弱碱不耐氢氟酸、含氟化合物、浓热磷酸、强碱；,耐蚀（除,HF,，含氟化物溶液、浓热磷酸、强碱外）,(ii),导热性好：瓷釉层薄，可用于加热或冷却场合；,导热（可用于需要加热或冷却的场合）,(iii),耐热性能不高：急冷急热釉层破裂，实际使用温度不高于,300,，急变温差不超过,120,；,耐温度剧变性能不高（,T,最高,300,T,120),(iv),耐压力性能：决定钢板厚度，耐冲击性差。,压力条件：,搪瓷烧成时变形，不易保证密封性，目前,只适 用于内压,0.25MPa;,真空度,93.3kPa;,外压,0.6MPa,3,）应用：,化工搪瓷制品有,：,搪瓷反应釜、搪瓷贮槽、套环式和套管式搪瓷热交换器、塔器、管子与管件、阀门、搪瓷泵。,2.,设备结构设计特点,(1),制品金属,胎,采用,低碳钢、铸铁,：据经验，碳含量,0.1,0.12%,最理想，磷、硫、硅也需严格控制，否则会产生气泡,、,孔隙、黑点。,(2),设备转角部位必须均匀圆滑过渡，,转角越大越好,，不少于,10mm,，从而避免应力集中爆瓷。,(3),壁厚按计算再增加,2-3mm,，壁厚不得小于,6mm,，以防高温搪烧变形、减薄。圆筒设备高径比一般为,0.8,1.6,，最好为,1,。,(4),法兰一般用较多卡子连接；小直径的允许螺 栓连接；,搪烧时易变形一般用数量较多卡子连接，可使法兰面瓷釉受力均匀，也可避免搪烧变形。搪瓷设备法兰若采用螺栓连接，法兰必须有较大宽度。,(5),金属设备外表面不允许有焊接接触面很宽或很厚的附件，必要时可采用过渡板连接。如果设备上开孔较多，一般不焊加强板，可增加厚度。,(6),尽量减少焊缝,，否则会增加气孔，裂缝等缺陷。严格控制焊接质量，厚壁小于,12mm,采用,V,型双面对接焊，大于,12mm,则用,X,型双面对焊接。,(7),设计的设备结构，,应避,免瓷面直接承受液、气冲击及,局部过热、过冷。,如带夹套反,应罐，蒸气进口处加设挡板；,(8),中空结构,，应,开排气孔,，,避免搪烧或使用时出现热空气,爆瓷现象。,图,6-21,蒸气进口加挡板,图,6-22,搅拌桨上的排气孔,6,3,涂料覆盖层保护,是涂料通过涂覆,的,方法覆盖在金属表面，固化成薄层，从而保护金属免遭腐蚀。,涂料覆盖层目前主要用做设备、管道、厂房的外表面抗大气腐蚀的防护层，或者腐蚀环境不是很苛刻的设备内壁的保护,。,一,、,涂料的组成及作用,1.,涂料品种：,品种很多，主要两大类,(i),油基性涂料,(,漆,),：,干性油为主体；,(ii),树脂基涂料,(,漆,),：,以合成树脂或天然树脂,(,如生漆、橡胶,),为主体。,2.,涂料,组成：,成膜物质、颜料、,稀释剂、催干剂、固化剂,隔离介质,使覆盖层与被保护的设备表面紧密粘附,填充连续成膜物质的空隙，降低渗透性,不同程度的反射紫外线，延缓漆膜的老化,某些颜料具有显著的防锈效果,作用,成膜物质：,颜料：,油基性涂料的成膜物质来自,植物果实的干性油,如,桐油、亚麻油、豆油等,。,氧化诱导期长，添加催干剂,(i),成膜物质：是涂料覆盖的基础，也是胶粘剂，起隔离介质和使覆盖层紧密粘附在被保护设备表面。,生漆的主要成膜物质是,漆酚,：,依靠自身含有的霉菌产生活性氧，使漆酚侧链上的不饱和键产生氧化聚合作用，形成体型大分子,。,较大的湿度和一定的温度,树脂类成膜物质：,大部分是加入固化剂，通过缩聚反应发生交联而形成体型大分子,，,如,环氧树脂、酚醛树脂等,。,在引发剂作用下，激发不饱和双键的活性，发 生聚合反应而形成大分子结构，,如,不饱和聚酯等,。,氯乙烯树脂、热塑性丙烯酸树脂和沥青等树脂，在成膜过程中，既不发生缩聚反应，也不发生聚合反应，与空气中的氧也不产生氧化聚合作用，仅借溶剂挥发而留下固态的连续薄膜。,正确选择溶剂,(ii),颜料：如红丹、锌铬黄、锌粉、磷酸盐、铬酸盐、铝粉、云母、氧化铁，能填充连续成膜物质的空隙降低渗透性，反射紫外线，延缓漆膜老化，防锈等作用,。,(iii),辅助物料：溶剂、增塑剂、催干剂、表面活性剂、防霉剂、防老化剂。其中溶剂,的选择直接影响到涂料的,成膜速度、浸润性、干燥性、胶凝性及低温使用性能，常用松节油，,2000,号溶剂汽油。,3.,涂料作用：,(i),屏蔽作用；,(ii),缓蚀作用；,(iii),电化学保护作用。,二,、,涂料的选择,选择原则：腐蚀环境、耐蚀性、抗蚀性、抗渗透性、粘结强度，价格等综合考虑。,酚醛树脂类、环氧树脂类、聚氨酯类、生漆有良好耐蚀性；油基性涂料和醇酸树脂涂料化学稳定性不高，渗透性大。,室外设备：耐候性,+,耐化学介质腐蚀,室,内,设备：耐化学介质腐蚀,+,耐候性,内壁用的防腐涂料：良好的抗化学介质腐蚀性和抗,渗透性，如树脂类涂料,涂料的选择,合理配套选用底漆、面漆、清漆使其具有良好性能。,底漆：与被粘物有良好的粘结力，涂料本身不会引起被保护物的腐蚀。,常用的有红丹油性防锈底漆,、,醇酸防锈底漆、环氧防锈底漆,。,带锈底漆（稳定型、转化型）能 够减少除锈工作量、提高施工效率,。,面漆：,室外：醇酸磁漆、环氧瓷漆、过氯乙烯漆、氯乙烯,-,偏氯乙烯等,；,室内：氯乙烯漆、氯乙烯,-,偏氯乙烯、环氧瓷 漆、聚氨酯漆,。,耐潮湿不受光可用沥青漆和二乙烯乙炔漆。,清漆：,对面漆的某些缺陷,(,如针孔,),起封闭作用。,知识拓展,二,、,涂料施工工艺流程,设备检验表面处理涂底漆 缺陷修补 涂第,二层底漆 涂中间层,涂最后一层面漆 检验成品,涂覆方法：刷涂、喷涂,、,电泳涂漆,。,干燥,干燥,干燥,干燥,干燥,养护,电泳涂漆,（,1,）概念,（,2,）优点及应用,（,3,）工艺步骤,（,4,）工艺原理,包括电离与分解,（树脂在电场中电离及水分解）,、,电泳,（在直流电场作用下，吸附着色料的树脂胶粒向带有相反电荷的电极移动）,、,电沉积,（树脂胶粒到达工件表面并形成不溶于水的漆膜）,和,电渗,（漆膜内的水穿过漆膜进入溶液中）,四个步骤。,漆粒沉积作用,从电场最强的部位开始，先形成的是点状漆膜，因漆膜的电绝缘性，沉积的进行会导致电场分布发生变化，电场次强部位变为最强部位,，,如此漆膜不断扩展，最终整个工件被漆膜覆盖。,利用分散在水中的胶状涂料粒子的电泳作用，使其,到达涂件表面并放电形成沉积漆膜,。如图所示。,阳,(a),、阴,(b),极电泳涂漆原理示意图,得到的漆膜较刷漆、喷漆均匀，涂料利用率高，无安全隐患，无污染，适于大规模生产。,广泛用于汽车工业、机电工业等制造业。,6,4,金属覆盖层保护,金属镀层,是利用电镀、喷镀、热镀、化学镀的方法在金属本体镀上另一金属或合金保护层。,镀层分类：,阳极保护层：,保护层金属的还原电极电势比被保护金属,更,负。,如 铁上镀锌、镉等，膜若脱落形成微电池，锌、镉作阳极被氧化，铁作阴极仍然受保护。,阴极保护层：,保护层金属的还原电极电势比被保护金属要正。,如 钢表面镀铜、镍、铬，保护膜完整可起保护作用，但膜一破就加快了腐蚀。,工艺流程：镀前处理：,机械加工,(,磨光、抛光、滚光、喷砂,),除油,(,溶剂法：有机溶剂,；,化学法：热碱溶液,；,电化学法：电解除油,),除氧化膜,(,化学法：酸洗,；,电化学法：电解法,),镀镀后处理,：清洗烫干去氢,。,电镀的概述,（,1,）电镀的概念,（,2,）阳极材料与镀层,阳极材料,电镀层组成,是利用电解方法在金属制品表面沉积另一金属或合金叫电镀。,把具有表面导电性的工件作为阴极与电解质溶液接触，在外加电流作用下发生电化学反应，在,工件表面上沉积出与基体牢固结合的镀层的,过程或技术,。,所镀金属或合金的板材等可溶性阳极。,石墨,、,铅,、不锈钢等不溶性阳极。,主要是各种金属层或合金层,(,如镍、铬镀层，铜,-,锌合金镀层,),。,一,、,电镀,（,3,）电镀的分类,（,4,）电镀的应用,电镀的作用,（,1,）提高镀件外观质量或美观度,（,2,）增强镀件耐蚀性,（,3,）赋予镀件特殊功能,在钢铁表面镀硬度大而化学性质稳定的金属（铬、镍等），或色泽美观的金属（银、锌等）,能提高使用寿命并保持精美的外观。,电镀分为,金属镀、合金镀、复合镀、电沉积纳米镀层、脉冲电镀、电刷镀、激光电镀、塑料电镀,等类型。,使镀件获得特殊的机械、电、光、磁、热,和,化学性能。,主要用于,提高制件的抗蚀、耐磨、装饰性能和所需的其它特殊功能。,知识拓展,电镀是活泼金属或合金获得稳定保护膜，防止腐蚀的有效办法,。,常见的电镀有：镀锌、镀铜、镀铬、镀镍、镀锡、镀银及某些合金电镀。,1.,电镀目的：,(i),装蚀性电镀,增加镀件外表美观,度,、光泽,度,、防止腐蚀、改变制品的机械性能,(,硬度、耐磨性能,),和物理性能,(,导电、导磁、光的反射、渗碳、渗氮性能,),，提高使用价值和经济效益。,(ii),尺寸电镀,可使工件尺寸符合工艺要求，修复尺寸磨损件。,(iii),镀铬能延长高温下工件的寿命。,2.,技术要求：,晶粒细、孔隙少、结构致密、厚度均匀、附着牢固。,3.,影响质量因素：质量好坏，主要,决定晶核生成速度和晶粒长大速度，,生,成,速度快，结晶细致,；,长大速度快，结晶粗糙。而这是由工艺条件决定,，,即电流密度、电镀液配方、操作温度、镀件底层光洁度、镀前处理及各种电镀溶液的均镀和深镀能力决定。,(1),电流密度：低电流密度下，晶粒长大速度超过晶核形成速度，结晶粗糙；增大电流密度，电极表面将有更多的晶核形成得到细致结晶。但电流密度过大，沉积速度太快，造成电极附近的金属离子十分缺乏，即产生浓差极化，于是靠近电极表面的溶液层中浓度较大的局部地点有利于继续发展，镀层表面就凹凸不平甚至出现树枝、瘤状。当电流密度很大，氢同时析出，镀层出现气孔,、,海绵状、起皮、氢脆等。,(2),电镀液：镀液的成分对镀层性质、外观均有极大影响，成分包含：,(i),镀层金属的盐类或氧化物：如镀锌液中的硫酸锌、镀铬液的铬酐，是电镀液的基本成分，一般金属离子浓度减少时，极化作用增加，镀层结晶变细，但降低电导率和电流密度。,(ii),形成络盐的络合剂：如单纯硝酸银作镀液，得粗大结晶，若加入络合剂如,NaCN,，结晶细致，镀貌光滑美观。这是因加入络合剂后，被镀金属离子和其络合生成络合物,而使金属离子在阴极上沉积受到控制：,金属中心离子要摆脱配位体吸引；络离子多数带负电荷，到阴极有排斥作用,；,络离子比金属离子体积大，中心离子与阴极吸引减弱。这三个因素都使阴极电势要负些。由此可见络合作用是增大了阴极的超电势，使电化学反应成为电沉积过程的控制步骤。如,AgNO,3,溶液加,NaCN,的电镀液的放电机理,：,Ag,+,与,CN,-,络合：,Ag,+,+CN,-,AgCN AgCN+CN,-,Ag(CN),2,-,Ag(CN),2,-,+CN,-,Ag(CN),3,2-,溶液中配位数高的为主要存在形式，所携带负电荷多，不易接近阴极，这种络合物能量也低比较稳定，不能还原,；,简单离子不易还原，是因浓度小；而配位数比较小,(2),的这一级络离子从能量观点不太低，加之浓度也不很低，所以先还原。,(iii),改善镀层外观和性能的有机表面活性剂：如镀锌加少量硫脲及聚乙二醇，十二烷基磺酸钠等，在阴极产生特殊吸附增加超电势，使镀层结晶细致，镀面平坦，色泽光亮，减少镀层针孔麻点，习惯据其作用分为平整剂、光亮剂，但界限不清。,(iv),增加溶液导电能力的支持电解质：如镀镍、镀锌加入硫酸钠。,(v),调节和控制,pH,值的缓冲剂：如镀镍时加入硼砂，镀锡加入醋酸钠等。,用氰化物作电镀液络合剂历史悠久优点多,(,结晶细致、厚度