材料保护学——第2次

1、2022-5-82022-5-8 材料保护学 内容提要第第1章章.概述概述 第第2章章.耐蚀材料耐蚀材料第第3章章.介质处理和缓蚀剂介质处理和缓蚀剂 第第4章章.表面覆盖层表面覆盖层第第5章章.电化学保护电化学保护 2.2 合理选材2.2 合理选材2.2 合理选材2.2 合理选材2.2 合理选材2.2 合理选材2.2.1 金属耐蚀合金化途径acacPPRi腐蚀电池推动力腐蚀电池推动力腐蚀体系电阻腐蚀体系电阻 以析氢腐蚀为例，减少阴极面积，即降低了析氢速率，减缓了腐蚀如：减少Zn中杂质Fe的含量可减少Zn3Fe的阴极数目能使组织均匀化的热处理工艺可提高合金的耐蚀性如：杜拉铝(Al-Cu合金)淬火

2、后组织为单相固溶体，耐蚀性增强如：碳钢、铸铁中加入析氢过电位高的As、Sb、Sn等可显著降低在非氧化性酸中的腐蚀速率2.2.1 金属耐蚀合金化途径 理论上成立，只有强化相为阳极区可行，无实际应用价值 如：不锈钢Fe+1225%Cr 哈氏合金Ni-Mo 蒙乃尔合金Ni-Cu如：钢中加入Cu和P，生成致密非晶态羟基氧化铁FeOx(OH)3-2x2.2.1 金属耐蚀合金化途径 2.2.2 耐蚀合金材料除了在强腐蚀性介质中外，钢铁通常对很宽范围的腐蚀介质具有某种程度的耐蚀能力2.2.2 耐蚀合金材料 C：钢中常以碳化物形式存在，是主要强化元素。 耐蚀性：在非氧化性的酸性介质中，碳含量增大，腐蚀加速；

3、在氧化性介质中，碳含量可影响到钢的钝化。Mn：钢主要强化元素。可溶入铁素体中，也可细化珠光体组织使 其强化，提高钢的强度。 耐蚀性：Mn降低钢的抗腐蚀能力。在钢铁常规范围内Mn对 钢的性能无显著影响2.2.2 耐蚀合金材料Si：可溶入铁素体中起固溶强化作用 耐蚀性： Si与Al、Cu、Mo等元素配合使用时，提高钢的抗 H2S及弱酸腐蚀能力S：产生热脆 耐蚀性：降低钢的耐蚀性，诱发孔蚀和硫化物应力腐蚀破裂P：强化铁素体，产生冷脆 耐蚀性：含量增加降低普通碳钢的耐蚀性； P是提高钢耐大 气腐蚀最有效的合金元素之一（与Cu联用，含量0.15%）Cr：强化元素。 耐蚀性：提高钢的抗H2S、NH3、CO

4、2、H2O、HNO3、高温 高压H2及抗大气、海水腐蚀的能力；对碱、氯化物 和硝酸盐腐蚀无效2.2.2 耐蚀合金材料Ni：强化铁素体，改善钢的抗低温冲击能力 耐蚀性：提高钢对酸、碱和海水的耐蚀能力，增强钢耐大气腐 蚀及抗腐蚀疲劳的能力；对H2腐蚀无效，易腐蚀破裂Mo：提高钢的强度和高温强度，防止钢的回火脆性 耐蚀性：提高钢抗H2S、NH3、CO、H2O、高温高压H2和弱还 原酸腐蚀的能力Al：用以脱氧和细化晶粒 耐蚀性：提高钢对大气、NH3-CO2-H2O、H2S系统介质的抗腐 蚀能力和抗弱酸腐蚀的能力；可固定氮，防止腐蚀破裂Cu：含量过高会造成热脆 耐蚀性：提高钢的耐大气及海水腐蚀的能力，尤

5、其与P联合使用 时作用更强。可抵消S的有害影响2.2.2 耐蚀合金材料Ti：提高钢抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀的能力，与其它元素配合使用 能提高钢抗大气、海水及H2S腐蚀的能力V：提高钢抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀、抗NH3-C02-H2O腐蚀及抗弱酸 腐蚀的能力，与其它元素配合使用能提高钢抗H2S腐蚀的能力Nb：与其它元素配合使用，藉以提高钢抗大气、海水、H2S及高温高 压H2-N2-NH3腐蚀的能力W：提高钢抗高温高压H2-N2-NH3腐蚀的能力，与V、Sn等元素配合 使用时提高钢抗NH3-CO2-H2S-H2O系统腐蚀的能力Sn、As、Sb：与其他元素配合使用，如与Cu配合作用可

6、减低钢在稀 硫酸和稀盐酸中的腐蚀速率。Sn与W、V配合使用可 提高钢抗NH3-CO2-H2S-H2O系统腐蚀的能力 2.2.2 耐蚀合金材料不锈钢系不锈耐酸钢的简称在大气、水蒸汽和淡水等弱介质中耐腐蚀或具有不锈性的钢种称为不锈钢；在酸、碱、盐等化学腐蚀介质中耐腐蚀的钢种则称为耐酸钢由于化学成分上的差异而使它们耐蚀性能不同，不锈钢一般不耐酸，而耐酸钢一般则均具有不锈性。2.2.2 耐蚀合金材料2.2.2 耐蚀合金材料 氧化膜对于处于固态和液态的铝均有良好的保护作用。当其受到损坏时，只要有足够的氧存在，氧化膜还可以“自愈”。只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会受到破坏。铝在淡水、海水、浓硝酸、各

7、种硝酸盐、汽油及许多有机物中都具有足够的耐蚀性。但在还原性环境、强酸、强碱中却不耐蚀铝是活泼金属，其标准电位-1.67V。在空气中极易氧化，生成致密而坚固的氧化膜（Al2O3），厚度约为51010-9m，熔点20502.2.2 耐蚀合金材料 铜及其合金的品种很多：分为四类：紫铜、黄铜、青铜和白铜铜的标准电位0.34V，在空气中较稳定，耐蚀性较好。黄铜：铜-锌合金，可加入少量锡、锰、铝等元素改善性能 锡能显著提高其对海水的耐蚀性，锡黄铜又称为海军黄铜； 加1-2的锰能明显提高黄铜的工艺性能、强度和耐蚀性； 铝能提高黄铜强度、硬度和耐蚀性，但使塑性降低青铜：早期铜-锡合金，除锌、镍以为的其它铜合金

8、 锡青铜只有添加磷、锌、铅、镍和其它元素才有应用意义； 铝青铜耐腐蚀性能优于纯铜和锡青铜，耐腐蚀疲劳（弹簧）白铜：铜-镍合金2.2.2 耐蚀合金材料 镍的标淮电位-0.25伏，比铁正，比铜负在稀的非氧化性酸中例如在HCl，H2SO4中没有溶解氧的情况下有高的腐蚀稳定性。在氧化性的条件下，特别是在中性的和碱性的溶液中，镍能钝化，耐蚀性显著提高镍基耐蚀合金：蒙乃尔合金（70Ni，30Cu) 哈氏合金（70Ni，30Mo） 继不锈钢和镍基合金之后，钛在化工装置中作为耐蚀结构材料2.3 合理防腐设计防腐蚀设计2.3.1 结构设计2.3.1 结构设计2.3.1 结构设计2.3.1 结构设计2.3.1 结

9、构设计2.3.2 机械加工设计2.3.2 机械加工设计2.3.3 合理工艺设计除去气体中的水分以降低腐蚀性气体中夹带水分时腐蚀严重，增加冷却和干燥设备以除去气体中的水分增高温度使气体中水分蒸发或不能冷凝，以降低腐蚀加入蒸汽预热器，提高温度蒸发水分设计化工工艺流程过程中，充分考虑腐蚀的可能和防护措施第3章 介质处理和缓蚀剂介质处理介质处理缓蚀剂缓蚀剂 3.1 介质处理OHCOCOHCO2232323.1.1 除去有害成分 OHNOHN22242OHNCuCuOONOHNFeFeOONOFeOHNOFeHN22422242432232422222324263.1.1 除去有害成分 4223222SONaOSONa2232