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1、容器一腐蚀第五章压力容器腐蚀5.1金属材料腐蚀知识概述5.1.1腐蚀分类a、按腐蚀机理分类:电化学腐蚀、 化学腐蚀b、按腐蚀破坏形式分类:均匀腐蚀、局部腐蚀局部腐蚀:点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂、氢腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐 蚀、成分选择性腐蚀等c、按腐蚀环境分类:高温腐蚀、湿腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、钒腐蚀、氧腐蚀、盐腐蚀、环烷酸腐蚀、 氢腐蚀、硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀、海水腐蚀、硫化氢-氯化氢-水型腐蚀、硫化氢-氢型腐蚀、硫化氢-氧化物-水 型腐蚀等5.1.2金属电化学腐蚀原理与阴阳极反应放入水或其他电解质中有电极电位差存在按伽凡尼电位序钾(K)、钠(
2、Na)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd)、铁(Fe)、钻(Co)、镍(Ni)、钖(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、 银(Ag)、铂(Pt )、金(Au)可能导致电位差的因素不同材料、同一材料内的化学或物理性质不均匀(成分偏析、金相组织差异、残余应力(焊接、 冷变形)典型的阴极反应-5.1.3压力容器常见的电化学腐蚀类型-1.点蚀点蚀现象孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻微,只在局部发生一个或一些孔。孔有大 有小,一般孔表面直径等于或小于孔深。点蚀机理:Cl、Br、I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、Cl离子进入、HCl形成等防止点蚀的措施:1、含M
3、o不锈钢2、酸洗钝化3、避免死角、保证介质流动顺畅2.缝隙腐蚀现象:一种特殊的点蚀现象,常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、螺栓帽和铆钉下的缝隙中积存 的少量静止溶液有关。不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感机理:-Evans理论一一内外金属离子浓度差形成浓差电池Fontane-Greene一氧浓差理论,缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解,发生阴 极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制,生成的OH-减少,Cl-补充进入缝隙一一生成金属盐一一水解生成 盐酸pH值降低腐蚀加剧避免缝隙腐蚀的措施与点蚀相同3.电偶腐蚀-机理:两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐蚀电位高的成为阳极,
4、腐蚀加剧。电位低的为阴极,腐蚀减轻。减少电偶腐蚀倾向的措施1、选用电位差小的金属组合2、避免小阳极、大阴极,减缓腐蚀速率3、用涂料、垫片等使金属间绝缘4、采用阴极保护晶间腐蚀奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式在晶界及附近区域发生选择性腐蚀主要危害一一使金属破碎、强度丧失5.应力腐蚀破裂材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂,简称SCC(Strain Corrosion crack)三个必要条件一一应力(一般指拉应力)、腐蚀介质、敏感的材料重要影响因素温度、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力应力来源一一工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等开裂特点一一与主要的应力源应力方向垂直、在扩
5、展过程中一般会发生分叉现象6.氢致开裂湿硫化氢环境下的一种钢的损伤形式机理:在湿硫化氢环境中钢发生电化学腐蚀过程中产生的氢原子进入钢中,并在钢的内部缺陷部位(主要是 非金属夹杂物与金属基体的界面)聚集成氢分子,使局部压力升高到104MPa炼油装置中容易发生氢致开裂的设备:汽油稳定蒸馏塔顶冷凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、汽提塔塔顶冷凝器、油田集输油管线氢致开裂的特点主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段、并平行于钢板表面等特征。7.氢腐蚀和高温损伤机理:钢暴露于高温高压氢环境中,氢吸附、渗透及扩散等过程进入钢的内部,并于钢种的碳元素发生 化学反应,生成甲烷(CH4),同时使钢的的局部发生脱碳现
6、象。随着甲烷气体在微观缺陷部位(主要是晶界处)的 聚集,导致内压升高并引发裂纹的产生。化学反应式:Fe3C + 4H = 3Fe + CH4-氢腐蚀的判定:奈耳逊曲线(1997年版)发生的条件:温度、氢分压微观特征:表面脱碳现象内部局部脱碳现象、晶界裂纹典型装置一一合成氨装置中的氨合成塔8.腐蚀疲劳在交变应力和腐蚀介质共同作用下发生的破坏主要在振动部件如:泵的轴、杆、螺旋浆轴、油气井管以及承受交变热应力的换热器管和锅炉管上发生断口特征:宏观断口与疲劳断口有一定相似性,但断口上可见明显的腐蚀产物存在。裂纹越深、缺口效 应越严重,尖端应力水平上升,腐蚀电位升高,腐蚀加剧等。不锈钢在任何腐蚀介质中均
7、可产生腐蚀疲劳由于钢强度提高,不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长,则可断定原断裂为机械疲劳;如果提高了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后,不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长,则可断定原断 裂为腐蚀疲劳。腐蚀疲劳裂纹钢在周期应力下的S-N曲线腐蚀疲劳既可以是仅有一条裂纹,也可以有多条裂纹并存(多处成核)根据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲劳区别开来并多呈锯齿状和台阶状;微观上裂纹一般没有分支且裂纹尖端较钝9.磨损腐蚀流动的腐蚀介质对金属表面即发生腐蚀作用,又存在机械冲刷的条件下导致的金属破坏。主要原因是钝化膜的破损高速、湍流、气泡及固体粒子加速磨损腐蚀10.硫酸露点腐蚀含硫烟气中的SO3冷凝后生成硫酸造
8、成的腐蚀。低浓度硫酸为还原性酸腐蚀形式主要是均匀腐蚀5.1.4化学腐蚀1.高温氧化一一金属在高温及环境中的氧作用下生成金属氧化物的过程广义的氧化一一金属失去电子后化合价升高的现象引起高温氧化的介质 2、CO2、H2O、SO2、H2S等2.高温硫化高温氧化的特殊形式金属在含硫介质和高温共同作用下生成金属硫化物的过程。3.渗碳在高温及含碳的环境气氛(如CO和烃类)中,环境中的碳化物在与钢接触时发生分解并生成游离碳, 使钢表面的氧化膜破损,并渗入钢中生成碳化物的现象。一般在表面发生,碳的浓度在表面最大。乙烯裂解炉炉管 和合成氨装置的转化炉炉管有次现象发生。4.脱碳主要发生在珠光体型的碳钢和低合金钢上
9、在高温和介质环境中的O2、H2O、H2作用下发生在碳钢和低合金钢中的一种钢的表面脱碳现象。脱碳会造成:表面硬度降低疲劳极限下降-5.2压力容器的应力腐蚀-5.2.1应力腐蚀的定义及发生三要素1)敏感的金属;2)特定的腐蚀介质;3)应力(一般指拉应力,压应力?应力来源主要为焊接和冷变形残余应力。应力集中的影响?);-5.2.2关于应力的描述1)只要能使晶面滑移的应力就能引起应力腐蚀;2)各种缺陷:设计不当、机械和电弧损伤、热处理不当形成的表面裂纹、焊接缺陷(咬边、未熔 合、未焊透、缺肉等)统计结果表明,应力腐蚀开裂事件中80%是残余应力造成的,工作载荷造成的仅占20%。工作载荷造 成应力腐蚀开裂
10、往往和设计不当有关。-5.2.3关于介质与环境因素的描述介质浓度的影响(对奥氏体不锈钢)介质来源(污染、残留)平均浓度与局部浓缩介质状态(气液交替)结构因素(死角、缝隙)5.2.4关于材料因素的描述产生应力腐蚀开裂的材料和环境组合3.铬镍奥氏体不锈钢压力容器引起Cr-Ni奥氏体不锈钢晶间型应力腐蚀的介质和条件5.2.5 应力腐蚀开裂的机理机械化学假设机械作用一一使保护膜破裂,金属活化(形成阳极)化学作用一一电化学腐蚀(阳极溶解、阴极析氢)应力腐蚀的机理很复杂,按照左景伊提出的理论,破裂的发生和发展可区分为三个阶段:金属表面生成钝化膜或保护膜;膜局部破裂,产生蚀孔或裂缝源;裂缝内发生加速腐蚀,在
11、拉应力作用下,以垂直方向深入金属内部。应力腐蚀系统概貌“滑移阶梯”示意图(a)金属表面生成一层保护膜;(b)金属在拉应力的作用下产生“滑移”变形;(c)金属产生较大的“滑移阶梯”附近保护膜拉破5.2.6应力腐蚀裂纹形貌特征分叉、树根状泥状花样、二次裂纹、扇形花样、准解理(或沿晶)等-5.2.7石油化工压力容器腐蚀破裂的六种重要形式1.湿硫化氢应力腐蚀开裂-2.在碱溶液中的应力腐蚀开裂(碱脆)3.在液氨中的应力腐蚀开裂4.在CO-CO2-H2O环境中的应力腐蚀开裂5,氯化物应力腐蚀开裂6.连多硫酸应力腐蚀开裂1. 湿硫化氢应力腐蚀开裂湿硫化氢对容器的损伤过程如下:硫化氢在水中发生水解反应:H2S
12、H+HS-If H+S-水解后的硫化氢水溶液与钢的表面接触所发生电化学反应,反应过程如下:阳极反应:Fe f Fe+2e阳极反应的二次过程:F+S- fFeS阴极反应:2H+2e f 2H+H2 fIf2H (渗透)4种表现形式:1)氢鼓泡(HB)2)氢致开裂(HIC)3)应力导向氢致开裂(SOHIC)4)硫化氢应力腐蚀开裂( SSCC)1)氢鼓泡(HB)氢鼓泡是钢中的一些平坦的、充满氢的、不连续的空洞(如:气孔、夹杂、分层、硫化物夹杂)。鼓 泡经常产生在轧制厚钢板中,特别是那些由于硫化物夹杂被拉伸后而产生的带状微观结构。由于氢鼓泡而引起的对 HIC的敏感性主要与厚钢板的钢中所含有的杂质有关,
13、硫含量越高的钢越容易发生氢鼓泡。降低钢的硫含量可以减 轻钢对氢鼓泡和对HIC的敏感性。加入钙或稀土来控制硫化物数量和形状有利于降低HIC敏感性。氰化物能够加剧氢渗透到钢材中(所以氰化物也称为毒化剂)2)氢致开裂(HIC)金属内部不同平面上或金属表面的邻近的氢鼓泡(HB)的相互连接而逐步形成的内部开裂称为氢致开裂 (HIC)。形成HIC不需要有外部作用压力。开裂的驱动力是由于氢鼓泡内部压力的累积而在氢鼓泡周围形成的高压。即使仅含有50 ppm H2S这样低浓度的水溶液也发现足以引起HIC3)应力导向氢致开裂(SOHIC)SOHIC就是大量的小的鼓泡由于氢致开裂在局部的高拉应力作用下在钢板厚度方向
14、上的连通。SOHIC 是HIC的一个特别形式,经常出现在母材的焊缝和热影响区附近,因为在内压和焊后残余应力的联合作用下,在此 处产生了最大的拉应力。PWHT可以减轻SOHIC的产生和严重程度,但不能完全避免。4)硫化氢应力腐蚀开裂( SSCC)硫化物应力腐蚀通常容易发生在高强度(高硬度)钢的焊接熔合区或低合金钢的热影响区处。对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关,这主要与PH值和水中的H2S含量这两个环境因素有 关。人们发现钢中的氢溶解量在PH值接近中性的溶液中最低,而在PH值较低和较高的溶液中较高。在较低PH值 中的腐蚀原因是因为H2S,反之在高PH值中腐蚀是因为高浓度的二硫化物离子。若
15、高PH值溶液中存在氰化物能 够加剧氢渗透到钢材中。目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量(H2S在气相中的分压,或液相中的H2S含量) 的增加而增大。H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。-2.在碱液中的应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂(也称为碱脆)是指金属在拉应力和介质中的NaOH共同作用下产生的阳极溶解型开裂。 碱应力腐蚀开裂主要在碳钢和低合金钢设备上出现。碱应力腐蚀裂纹主要产生在晶间。碳钢和低合金钢的碱腐蚀开 裂敏感性主要由碱液的浓度、金属温度和拉应力水平所决定。碱应力腐蚀开裂一般需要长达几年时间后才会出现, 但如果增加碱液浓度或金属温度以加速开裂速度则也有可能在几天内
16、发生。- 碳钢在金属温度小于46C时不会出现腐蚀性开裂。在46到82C范围之间,开裂敏感性是碱液浓度的 函数。超过82C,开裂敏感性也是碱液浓度的函数。碱浓度(wt)超过2%时,就有可能发生应力腐蚀开裂。碱浓 度(wt)超过5%时,发生碱应力腐蚀开裂的概率非常大。碱浓度小于5%时开裂敏感性相对较低,但是如果存在局 部碱液浓缩条件则开裂的敏感性显著增加。碳钢使用在氢氧化钠溶液中的温度与浓度的极限-3.在液氨中的应力腐蚀同时具备以下条件的属氨应力腐蚀开裂的典型环境:1)介质为液态氨,其中的含水量低于0.2%并有可能受到O2或CO2的污染(N2也是必要的);2)介质温度高于-5C。对碳钢和低合金钢而
17、言,液氨中加入0.2%的水可起到缓蚀作用,从而可基本上避免断裂的发生,但对抗 拉强度高于800MPa的调质高强钢,加水不能完全抑制裂纹的产生。氨应力腐蚀裂纹属阳极溶解型,并一般是穿晶形式扩展。4.在CO-CO2-H2O环境中的应力腐蚀开裂发生的装置:合成氨、制氢的脱碳系统、煤气系统、气瓶等机理:CO2溶于水后生成碳酸,pH值下降致3.3,再通入CO可起缓蚀剂的作用阻止了全面腐蚀的发生;应力导致滑移形成台阶,新鲜金属暴露,成为阳极,吸附CO的表面成为阴极,阳极发生溶解,应力 腐蚀开裂发生5,氯化物应力腐蚀开裂(ClSCC)ClSCC 一般发生在金属温度高于(65C )的情况下。对ClSCC最敏感
18、的是含Ni 8%的奥氏体不锈钢(如300SS系列,304,316等)。氯化物SCC的微观形貌呈典型的穿晶及多分支特征。但有过沿晶应力腐蚀开裂的报道。关于氯化物应力腐蚀开裂的5种假设1)吸附理论一一氯离子吸附在裂纹尖端2)电化学理论阳极溶解3)膜破坏理论一一钝化膜破损,局部溶解4)腐蚀产物契入理论腐蚀产物契入裂纹尖端5)氢脆理论一一氢致开裂(马氏体不锈钢,形变诱导马氏体) 裂纹特征应力腐蚀的宏观裂纹均起自于不锈钢表面且分布具有明显的局部性;裂纹的走向与所受应力,特别是与残余应力有密切关系;裂纹常呈龟裂和风干木材状,裂纹附近没有塑性变形;除裂纹部位外,其它部 位腐蚀轻微,且常有金属光泽。应力腐蚀裂
19、纹的微观形貌多为穿晶型,但也多见沿晶型和穿晶+沿晶混合型;裂纹 的宽度较小,而扩展较深,裂纹的纵深常较其宽度大几个数量级;裂纹既有主干也有分支,典型裂纹多貌似落叶后 的树干和树枝,裂纹尖端较锐利。断口形貌 应力腐蚀的宏观断口多呈脆性断裂。断口的微观形貌,穿晶型多为准解理断裂,并常见河流, 扇形,鱼骨,羽毛等花样;而沿晶型则多为冰糖块状花样。-6.连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸(H2SXO6)应力腐蚀开裂是石油加行工业维护管理时需要重视的一个问题,尤其是在催化裂 化、脱硫、加氢裂化、催化重整装置中更应引起重视。在连多硫酸环境下,一些敏感材料(如18-8不锈钢)在敏化热处理或类似敏化温度的焊接热影响
20、区局部 区域,会由于晶界碳化物(Cr23C6)的析出导致晶界贫铬区的出现,从而使材料晶间迅速腐蚀和开裂。裂纹总是在晶间出现和发展并且只需要相对较低的拉应力水平。1)奥氏体不锈钢设备在运行过程中由于硫化氢(H2S)的腐蚀在表面生成硫化铁(FeS)。2)停工、降温并打开设备后大气中的水分和氧与腐蚀产物接触反应生成连多硫酸,反应式为:3FeS+5O2SO2+H2OH2SO3+1/2O2H2SO4+FeSH2SO4+H2SFe2O3-FeO+3SO2H2SO3H2SO4FeSO4+H2S mH2SxO6+nS中碳或高碳奥氏体不锈钢如(304/304H和316/316H)的焊接热影响区对SCC特别敏感。
21、低碳含量(V 0.03%)在低于427情况下SCC的敏感性较低。含有稳定化元素的奥氏体不锈钢如321 (含Ti)和347 (含Nb) 经稳定化热处理后对PTA的SCC敏感性较低。根据NACE RP 01-70 “炼油厂停工期间奥氏体不锈钢设备连多硫酸应力腐蚀开裂的预防”标准中推荐的 减少或消除PTA的方法,为了预防连多硫酸应力腐蚀的发生,应在停工之后立即用碱性水或纯碱溶液对设备进行冲 洗,并在停工期间用干燥的氮气吹扫设备以防止空气进入。5.2.8 对应力腐蚀环境中使用的压力容器设计、制造、检验的几项要求1、NaOH 溶液不进行焊后或冷成型后消除应力热处理的碳钢和低合金钢在NaOH溶液中的使用温
22、度上限表5.2-2 NaOH溶液中的使用温度上限2、湿H2S应力腐蚀(1)腐蚀环境同时符合以下各项条件时即为湿H2S应力腐蚀环境1)温度小于等于(60+2P)C ;P为工作压力(表压,MPa)2) H2S分压大于等于0.00035MPa;(相当于在常温水中的溶解度约10PPm)3)介质中含有液相水或处于露点温度以下;4)pH值小于9或介质中有氰化物存在。(2)材料要求及限制在湿硫化氢环境中使用的碳钢和低合金钢应符合以下各项要求1)标准屈服强度W 355MPa;2)实测抗拉强度W 630MPa;3)热处理状态为:正火+回火、退火、调质4)碳当量:低碳钢和碳锰钢:W 0. 4 4低合金钢:W 0.
23、 44 (计算公式不同)5)硬度要求:低碳钢:HV(10) W 220(单个值)低合金钢:HV(10) W 245(单个值)6)厚度大于20mm的钢板超声II级合格。(3)制造要求1)冷变形变形量不大于2%时不需要进行热处理变形量2%5%时进行消应处理变形量大于5%时应进行正火或退火处理2)热处理后不允许在接触介质的一侧打钢印(4)焊接要求1)进行工艺评定;2)尽可能采用低强度的焊接材料;3)限制焊接接头的硬度;4)热处理前对起弧和打弧点进行打磨0.3mm以上并表面探伤合格;5)工艺评定试板焊缝应在接触介质的一面进行硬度测试;6)焊接接头不得留下封闭的中间空隙,必要时应设排气空;7)不得进行铁
24、素体钢和奥氏体钢的异种钢焊接。(5)焊后热处理1)原则上应尽可能进行热处理;2)热处理温度尽可能取规范允许的上限;3)尽可能在炉内进行整体热处理(特别对带有接管的容器筒节);4)实在无法进行热处理的应采用接头硬度不大于HB185的工艺施焊。(6)湿H2S严重腐蚀环境容器工作条件符合以下条件时为湿H2S严重腐蚀环境1)工作压力大于1.6MPa;2) H2S-HCN 共存,且 HCN 大于 50ppm;3) pH W9。在湿H2S严重腐蚀环境使用的压力容器用材的特殊要求:1)化学成分S 0.003%P =1150C )狭窄区域内TiC(NbC)就会分解(高温过热),钢中碳便会溶于奥氏体基体中。在随
25、后 的冷却过程中,当此高温区通过450850C,即敏化温度范围时,又会有大量富铬的M23C6(Cr23C6)沿晶界析出(中 温敏化),从而导致晶界铬的贫化,在介质作用下便会出现刀状腐蚀。因此,刀状腐蚀系含皿刖)的Cr-Ni奥氏体不 锈钢在焊缝熔合线上出现的一种晶间腐蚀,是钢中TiC(NbC)分解,Ti和C溶解,随后富铬的M23C6析出,形成贫 铬区的结果。本质上与敏化态晶间腐蚀没有区别。-3.防止产生刀蚀的措施(1)选材:最好采用超低碳不锈钢。有稳定化元素的钢,其含碳量一般希望小于0.06%以下。(2)调整焊接工艺:减少近缝区过热、避免在焊接过程中产生“中温敏化”。例如,面向腐蚀介质的焊缝 要
26、最后焊接,尽可能避免交叉焊缝,减少焊缝的接头等。双面焊缝中接触腐蚀介质的一面焊缝无法安排在最后焊接 时,应调整焊缝尺寸形状及焊接规范,使第二面焊缝所产生的敏化温度区(6001000C )不落在第一面焊缝表面的 过热区上,否则就会产生刀蚀。(3)热处理:对于难以避免在敏化温度(450850C)下工作的容器,也可通过焊后稳定化处理改善其抗蚀 性能。-5.3.7防止晶间腐蚀的措施1、奥氏体不锈钢-(1)降低含碳量,提高钢的纯净度(N、P);(2)添加稳定化元素Ti、Nb;(3)固溶处理;-(4)遵循先冷加工后热处理的原则;(5)控制晶粒度,增加晶界面积2、铁素体不锈钢-(1)降低含碳量,提高钢的纯净
27、度(N、P);(2)添加稳定化元素Ti、Nb;(3)视钢种不同在650850 C固溶处理;(4)对含镍的钢应视其含量选择热处理规范。腐蚀机理(下篇)日期:2010-08-16来源:中国路桥防水网作者:admin由于腐蚀的危害性十分大,为了搞好防腐蚀工作,作为防腐施工的技术人员和工人对材料受到腐蚀的起因、原 理等应进一步加深了解,以便合理地选择防腐蚀的方法。(三)电化学腐蚀的机理金属电化学腐蚀的机理就是一个原电池的工作原理。当金属与电解质接触时,由于金属表面各部位的电极电位不尽相同,两个不同电位的相邻部位很自然构成一个微小的原电池。电位较低的部位成为阳极,容易失去电子 而被腐蚀;电位较高的部位成
28、为阴极,仅起到传递电子的作用,一般不被腐蚀。这种电化学腐蚀包括以下三个基本过程。氧化过程在阳极上,金属(M)失去电子(e),以离子(M+ )的形式溶解进入溶液中,称为氧化过程。其反应式为:电流产生的过程阳极上的电子流向阴极,这是产生电流的过程。还原过程在阴极上,从阳极流来的电子与溶液中能够吸收电子的物质(D)结合,称为还原过程。其反 应式为:在阴极附近,能够与电子结合的物质是很多的,但通常大部分是溶液中的氢离子或氧。溶液中的阳离子和 阴离子由于运动相遇而结合,便生成腐蚀产物。上述三个过程是相互联系并同时进行的,如果其中某一个过程受阻或停止进行,那么整个腐蚀过程就会减 缓或完全停止。金属在电解质
29、溶液中发生电化学腐蚀的必要条件是:溶液中存在着能使金属氧化成离子或化合物的 氧化性物质,并能在阴极上接收电子。这些氧化性物质最常见的是溶液中的氧和氢离子。通常将电化学腐蚀过程的 原电池称为腐蚀电池。(四)腐蚀电池的类型腐蚀电池的类型很多,也很复杂。通常是根据组成腐蚀电池的电极大小,将其分为宏观腐蚀电池和微观腐 蚀电池两大类。(1)宏观腐蚀电池宏观腐蚀电池通常是指肉眼可见的电极构成的“大电池”。常见的有以下三种。异金属接触电流当两种不同电极电位的金属互相接触,并处于同一种电解质溶液中时,就会构成一个 大的腐蚀电池。电位较低的金属成为阳极被腐蚀,而电位较高的金属成为阴极得到保护。在实际生产中,一些
30、设备 采用不同金属的组合件,可能会发生这种接触腐蚀。通常把这种由异金属接触构成的腐蚀电池称为腐蚀电偶,由此 引起的腐蚀称为电偶腐蚀。在这类腐蚀中,两种金属的电极电位相差愈大,腐蚀愈严重。如果阳极的面积远小于阴 极面积,则腐蚀会加速进行;反之,则腐蚀速度减小,危险性也较小。浓差电池同一金属的不同部位,由于接触介质的浓度不同,也会形成一个大的腐蚀电池,称为浓差电 池。常见的有氧浓差电池和盐浓差电池。一般是浓度较低的部位电位较低,是电池的阳极,容易受到腐蚀。浓度较 高的部位电位较高,是电池的阴极,不会腐蚀,如前面介绍过的缝隙腐蚀。温差电池同一金属在同一种电解质溶液中,由于各部位的温度不同,也会构成一个大的腐蚀电池,称 为温差电池。例如,在一些热交换器、蒸发器、加热管等换热设备中,经常看到高温部位比低温部位的腐蚀严重。 产生该现象的部分原因是温度对腐蚀起加速作用,一般地说,温度较高的部位金属电位较低,是腐蚀电池的阳极, 容易被腐蚀。(2)微观腐蚀电池微观腐蚀电池是指金属表面存在许多肉眼难以看见的极微小的电极构成的腐蚀电池。 这是由于金属表面存在电化学不均一性所造成的。常见的金属
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