材料的防护概要课件

第6章材料的防护§6.1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钝化区,大幅度降低腐蚀速度。电化学保护特点—效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀；施工方便:工艺成熟、规范、标准；效益显著：如海船表面涂装占造船费5%,牺牲阳极只占<1%费用。采油平台成本1亿,只能使用五年；投资100万元阴极保护,采油平台可延长20年寿命。第6章材料的防护1电化学保护阳极保护—表面形成稳定钝化膜，使金属免遭腐蚀。阴极保护—提供阴极极化,改变金属表面电子能级结构。牺牲阳极外加电流电化学保护阳极保护—表面形成稳定钝化膜，使金属免遭腐蚀。阴21.阴极保护（1）阴极保护原理

恒电位或整流器向设备提供阴极电流,设备受保护。辅助电极是一种不溶性或微溶的电极，只提供电流，不发生反应。电源+-I1.阴极保护电源+-I3pH-电位图提高环境介质pH金属电位正移使之进入钝化区。金属电位负移使之进入免蚀区。——阴极保护原理。pH-电位图4极化曲线—当电位Ecorr

1时,阳极电流为Ia,Ia<Icorr。当外加电流为Ik，完全保护电流If(腐蚀电流Ia=0)电位极化到a,腐蚀电池阳极平衡电位，金属完全受保护。外加电流1外加电流2极化曲线—外加电流1外加电流25KAKAIcIa腐蚀微电池原理KAKAIcIa腐蚀微电池原理6KAKAC电源C电源IpIpKAKAC电源C电源IpIp7（2）基本参数及选定最小保护电位－与金属材料、介质(成份、浓度等)及环境条件有关。可由经验或实验获得(比Ecorr负0.15－0.3V)。最小保护电流密度－与金属、表面状态、表面覆盖膜、介质(组成、浓度、温度、流速等)有关,腐蚀越严重,阴极极化需电流越大。

（2）基本参数及选定8保护电位选定原则

达到一定的保护效果保护度=(保护前腐蚀速度－保护后腐蚀速度)/保护后腐蚀速度x100%

耗电不能太大；避免析H2，防止涂层阴极极化脱落；

防止过保护,破坏钝化膜。

不能太复杂,避免引起屏蔽,保护不完全。保护电位选定原则9（3）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。（3）应用范围10第6章材料的防护概要课件11第6章材料的防护概要课件12第6章材料的防护概要课件13第6章材料的防护概要课件14第6章材料的防护概要课件15第6章材料的防护概要课件16第6章材料的防护概要课件17第6章材料的防护概要课件18牺牲阳极材料应满足以下要求①电位足够负，牺牲阳极电位与保护金属电位之差为驱动电位，----0.25v左右。②现场输出电量要高③阳极腐蚀电流要高④阳极极化率要小，容易活化。⑤阳极要均匀腐蚀，腐蚀产物易脱落◆一般常用材料是：①锌和锌合金，如Zn－0.6％Al－0.1Cd②镁合金Mg－6％Al－3％Zn③铝合金（通过合金化能破坏铝阳极的表面膜）牺牲阳极材料应满足以下要求19（4）外加电流阴极保护工程设计

阳极材料－耐蚀,高排流,良电导,机械性能好,易加工,成本低(如碳钢,石墨,高硅铸铁,Pb/Ag合金,镀铂钛,钯等)。

电流分布及阳极布置－增加阳极数目,合理布置阳极,增大阴阳极之间的距离,采用涂料－阴极保护联合防腐,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。

阳极实际计算：

I=i×AG=K×ga××I

G－阳极重量，ga－阳极消耗率(查表)，A－阳极表面积，－工作年限，I－保护电流，K－校正系数（一般取K=1.5）（4）外加电流阴极保护工程设计20阳极安装－注意密封,绝缘,接触良好,防止短路。直流电源－恒电位仪（负反馈工作原理）或整流器。参比电极－用于控制/测量,要求电位稳定,耐蚀,长寿命,便宜,易制,使用方便等。甘汞(中性)、CuSO4(土壤)、AgCl(含Cl－)、氧化汞(碱性)、不锈钢、铸铁、铅/锑合金…维护与管理计算机监控管理注意要点阳极安装－注意密封,绝缘,接触良好,防止短路。注意212.牺牲阳极保护法(1)牺牲阳极原理本质—阴极保护,通过牺牲阳极的溶解,使金属设备获得阴极电流,发生阴极极化受到保护。特点—不需电源,干扰少,免维护，设备简单,分散能力好,但成本较高，化工介质腐蚀性强,牺牲阳极消耗量大,少用。2.牺牲阳极保护法22(2)阳极材料牺牲阳极材料要求—电位足够负、电位稳定、极化小、不钝化、溶解均匀、单位重量排出电量大、电流效率高、成本低、无污染、加工方便等。锌与锌合金－电位/-1.12V,电量/0.74A.h/g,电流效率/75%电位不够负(海水和少量土壤)铝合金－电位/-1.2V,电量/2.47A.h/g,电流效率/65%重量轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜(海水)。镁合金－电位/-1.6V,电量/1.19A.h/g,电流效率/45%电位太负、电流效率低、损耗大(土壤和淡水)。(2)阳极材料锌与锌合金－电位/-1.12V,电23（3）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，改善分散能力，阳极接触介质需良导电体。

（3）阳极安装24Al绝缘垫受保护体固定栓Al绝缘垫受保护体固定栓25第6章材料的防护概要课件263.阳极保护(1)阳极保护原理与阴极保护完全不同,阳极极化使金属进入钝态,腐蚀大大减慢而得到保护。只有具有钝性特征的体系，即钝化区足够宽，维钝电流足够小的体系，才能施行阳极保护。3.阳极保护27pH-电位图—当电位正移，金属表面形成Fe2O3(钝化膜),溶解速率下降,金属获得保护。pH-电位图—当电位正移，金属表面形成Fe2O3(钝28极化曲线—电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态,金属受到保护。极化曲线—电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态29维钝电流－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…),活性离子Cl－、表面状态,涂覆状态等钝化区电位－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…),活性离子Cl－、表面状态,涂覆状态等致钝电流－与金属材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…)有关最佳保护电位－当维钝电流和双层电容最小,表面电阻最大,膜最致密,保护效果最好，最佳保护电位。E/VI/mA维钝电流－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,p30(2)阳极保护主要参数及测定

致钝电流维钝电流钝化区电位最佳保护电位保护参数通过实验或由经验给出。极化曲线,阻抗,失重,电镜等研究，确定最佳保护电位。(2)阳极保护主要参数及测定保护参数通过实验或由经验给出。31(3)阳极保护设计要点：

辅助电极－耐阴极极化,强度大,成本低,来源广,加工容易。

电流屏蔽与阴极分布－阴极分布均匀,阳极表面电阻高(形成钝化膜、盐膜或绝缘涂层等),溶液电导好,阴阳极距离大,分散能力好。

参比电极－电位稳定,耐蚀,长寿,便宜，易制，使用方便。常用的有：AgCl,不锈钢,Pb/Td…。

直流电源－恒电位仪。

阳极保护方式-连续保护和间歇式保护，在化工中常用,如不锈钢/H2SO4体系等。

维护管理-重要。(3)阳极保护设计要点：32给定信号EEI-+恒电位仪原理（负反馈工作原理）EICWEREECE给定信号EEI-+恒电位仪原理（负反馈工作原理）EICWER33阴极保护与阳极保护比较：阴极保护普遍采用，阳极保护适宜体系少；阴极保护“安全”，阳极保护“危险”；阳极保护适合强氧化性介质；阴极保护注意氢脆阴极保护与阳极保护比较：34§6.2介质处理去除介质中有害成分,如O2,Cl—;H+,SO2,H2O等调节pH;去水份;干燥环境等；——工业生产复杂,工艺流程各种各样，需具体分析,考虑防护可能性及有效措施。§6.2介质处理35氧——重要氧化剂(去极化剂),普遍存在；使大多数金属发生腐蚀。去除介质中O2，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,有效除氧方法。化学除氧－联氨(H2N4)可迅速与溶解氧发生反应：H2N4+O2N2+2H2O

达到除氧目的。Na2SO3也可与溶解氧发生反应：2Na2SO3+O2

2Na2SO4

但体系中可能使Na2SO4增加，有不利的影响。氧——重要氧化剂(去极化剂),普遍存在；使大多数金36Cl——腐蚀活性物质，Cl—去除对于腐蚀防护十分重要。常用除Cl—方法有：控制原料中Cl—含量；化学法－沉淀法、离子交换法等。pH—提高介质pH值(工艺允许),可降低腐蚀速度。如无机氨的处理：NH3+H2ONH4OHNH4OH+H2CO3

NH4HCO3+H2OpH可调至8.5－9.2，但对铜不能用（SCC）也可用有机胺处理，但药品价格较贵。Cl——腐蚀活性物质，Cl—去除对于腐蚀防护十分重要。常37合成氨半水煤气腐蚀性大为减轻化工气体水分降低腐蚀性湿Cl2腐蚀性强(HCl,HClO,O)干燥Cl2腐蚀轻微干燥除湿浓H2SO4吸收H2O——降低环境中H2O成份,可有效减缓腐蚀。常用方法有：化学干燥法－干燥剂吸收水分(如硅胶,活性氧化铝,生石灰,CaCl2等)；冷凝法－冷却使H2O冷凝,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。合成氨半水煤气腐蚀性大为减轻干燥除38综合处理—如原油中含HCl－H2S－H2O对炼油设备腐蚀破坏严重。炼油厂采用“一脱四注”处理，可有效解决常压系统的腐蚀问题。脱盐－去除原油中腐蚀性盐类注碱－减少HCl腐蚀注氨－使HCl进一步下降：NH3+HClNH4Cl注缓蚀剂－防止NH4Cl沉淀引起局部腐蚀注水(碱性水)－冲稀HCl,中和,减轻对空冷器腐蚀破坏。综合处理—39电脱盐加热炉常压炉空冷器回流器产品罐去H2S原油挥发线注碱注氨注缓蚀剂注水碱水电脱盐加常空冷器回流器产品罐去H2S原油挥发线注注注注40缓蚀剂定义—具有抑制金属腐蚀功能的无机或有机物质(复合物质)总称,少量缓蚀剂可有效阻止或减缓金属腐蚀。§6.3缓蚀剂

缓蚀剂特点—使用方便,投量少,见效快,成本低，选择性强,有临界浓度值，一般只用于循环系统,以免缓蚀剂流失;应考虑缓蚀剂对产品质量和生产过程有无不良影响。缓蚀剂定义—§6.3缓蚀剂缓蚀剂特点—41缓蚀效果与金属材料性质,介质,温度,流动状态等多种因素有关，缓蚀效率定义：I=(VO－V)/VO×100%=(1－V/VO)×100%VO—未加缓蚀剂时腐蚀速度，V—加缓蚀剂后腐蚀速度缓蚀效果与金属材料性质,介质,温度,流动状态等多种因素421．缓蚀剂分类（1）按作用机理：

(a)Ecorr正移，Icorr下降(b)Ecorr负移，Icorr下降(c)Ecorr不变，Icorr下降作用机理：(a)阳极型－阳极极化率增加;(b)阴极型－阴极极化率增加;(c)混合型－抑制阴阳极过程1．缓蚀剂分类(a)Ecorr正移，Icorr下降43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。——通过覆盖阳极面积而抑制腐蚀，属“危险性”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。阴极型缓蚀剂—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“安全缓蚀剂”。阳极型缓蚀剂（中性介质用）—混合型缓蚀剂—阴极型缓蚀剂—44（2）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：氧化膜型缓蚀剂(钝化剂),如铬酸盐－使表面形成致密、附着力强的氧化膜,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,硫醇,硫脲－通过物理吸附而缓蚀，化学吸附型如吡啶衍生物,苯胺衍生物,环状亚胺等。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,膜可能较厚。（2）按保护膜特征分类吸附膜型缓蚀剂有物理吸附型如胺类,45（3）其它分类用途分类—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—无机缓蚀剂、有机缓蚀剂；相态分类—气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂；金属分类—钢铁缓蚀剂、铜合金、铝合金等；溶解性分类—水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂；酸碱性分类—酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂及碱性缓蚀剂等。（3）其它分类462．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。综观各种观点：吸附理论，即表面吸附(活性点)成膜理论，即表面成相膜(钝化膜)电化学理论，即电化学过程受到阻滞等相互联系、补充,具体分析。2．缓蚀作用机理综观各种观点：47（1）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：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，阳极型缓蚀剂又称为钝化剂。如CrO42-、K2Cr2O7等在表面形成保护膜,使阳极区覆盖。其临界浓度一般为10－3～10—5mol/1。阴极去极化型缓蚀剂—促进阴极过程,使金属钝化,阳极行为不变。（1）氧化膜型缓蚀剂作用机理48（a)阳极抑制型缓蚀机理–表面生成钝化膜，阻止阳极区金属溶解，减缓腐蚀，缓蚀剂又称为钝化剂。抑制阳极过程/金属钝化,阴极行为不变。无缓蚀剂加缓蚀剂（a)阳极抑制型缓蚀机理–无缓蚀剂加缓蚀剂49（b）阴极去极化型缓蚀机理–促进阴极过程，使金属进入钝化状态。阳极行为不变。在中性含氧水溶液中，亚硝酸盐，铬酸盐、钼酸盐等抑制铁的腐蚀，属阴极去极化型缓蚀剂。足量缓蚀剂无缓蚀剂不足缓蚀剂（b）阴极去极化型缓蚀机理–足量缓蚀剂无缓蚀剂不足缓蚀50（2）沉淀膜型缓蚀机理在金属表面形成防护型沉淀膜，沉淀膜可由缓蚀剂相互作用而形成，或由缓蚀剂与介质中金属离子反应生成。沉淀膜比氧化膜厚，沉淀膜一般厚100－1000埃,致密,附着力较差,投入量较多10－1-10－3mol/l。通过形成沉淀膜使金属和介质隔离，从而抑制腐蚀过程，可分为两种：阴极抑制型混合抑制型（2）沉淀膜型缓蚀机理阴极抑制型混合抑制型51（a）阴极抑制型缓蚀——沉淀膜型缓蚀剂，覆盖阴极表面,阻碍O2扩散或H＋放电，属安全型缓蚀剂。硫酸锌、碳酸氢钙、聚磷酸盐等为阴极抑制沉淀膜型缓蚀剂。如缓蚀剂与腐蚀时阴极产物生成的碱反应：O2+2H2O+4e4OH—（阴极反应）Zn2++2OH—

Zn(OH)2（沉淀反应）（a）阴极抑制型缓蚀——沉淀膜型缓蚀剂，覆盖阴极表面,阻碍52特点：阳离子向阴极表面迁移,发生相应沉淀反应，发挥缓蚀作用。缓蚀剂与水溶液中某些阳离子作用,如聚磷酸盐与水溶液中Ca2+离子反应生成络离子(Na2CaP8O18)nn+大胶体阳离子在阴极区放电而形成较厚实的覆盖层。砷、锑离子放电,形成金属元素，可使氢过电位增加,而使阴极过程受到抑制。特点：53（b）混合抑制型缓蚀剂—主要是有机化合物与金属离子作用形成保护性沉淀膜。沉淀膜对阴、阳极均有抑制作用。NOH+Al3+()3Al+3H+OHN8-羟基喹啉（b）混合抑制型缓蚀剂—NOH+Al3+()3Al+54（3）吸附膜型缓蚀剂作用机理有机缓蚀剂—吸附膜型缓蚀剂，缓蚀剂极性基团发生的物理吸附或化学吸附。改变金属表面电荷状态,界面性质,表面能量状态,腐蚀反应活化能增,使腐蚀减缓。吸附型缓蚀剂使金属表面腐蚀活性点受吸附阻化，腐蚀活性点腐蚀非活性点。缓蚀剂的非极性基团在金属表面形成疏水保护膜，极性基团的定向吸附排列，阻挡与腐蚀有关的电荷或物质转移，使腐蚀速度降低。

（3）吸附膜型缓蚀剂作用机理改变金属表面电荷状态,界面55物理吸附——带电荷缓蚀剂与金属表面电荷静电作用或范德华作用,吸附快速、可逆、吸附不强。物理吸附的关键——金属表面电荷与缓蚀剂电荷合理搭配,使缓蚀率提高。金属表面电荷（偏离零电荷电位值）－受阴离子、阳离子吸附,受外加电位影响；缓蚀剂电荷－阴、阳缓蚀剂离子，缓蚀剂在介质中受极化,反应而带不同电荷。+++---M+R+R+N物理吸附——带电荷缓蚀剂与金属表面电荷静电作用或范德华作用56化学吸附——中性缓蚀剂分子与金属形成化学键,吸附强,不可逆,吸附速度较慢。缓蚀剂分子极性基团中心元素的未共用电子对和金属形成配价键特点—选择性显著、单分子层、缓蚀效果好、用量少、吸附后自由度小。。N–RFeHH化学吸附——中性缓蚀剂分子与金属形成化学键,吸附强,不可57物理吸附与化学吸附——与缓蚀剂分子空间结构、能级轨道等有密切关系。物理吸附与化学吸附的统一解释物理吸附化学吸附物理吸附与化学吸附物理吸附与化学吸附的统一解释物理吸附58

3.缓蚀作用影响因素浓度影响：大多缓蚀剂的缓蚀效率随浓度增而增;有的缓蚀剂缓蚀效率与浓度关系有极值；有的缓蚀剂用量不足,反而促进腐蚀,如亚销酸钠、铬酸盐等。腐蚀率浓度浓度浓度腐蚀率腐蚀率Fe/H2SO4Fe/HClFe/HCl若丁硫化二乙二醇Cr/Zn复合盐协同效应

3.缓蚀作用影响因素腐蚀率浓度浓度浓度腐蚀率腐蚀率Fe/59温度影响—低温,缓蚀效果好（一般）一定温度范围,缓蚀效率变化不大温度升高,缓蚀效果增加。流动速度影响—增大流速,缓蚀效率降低增大流速,效率增加。增大流速,缓蚀率降低，具体分析/其它因素。温度影响—流动速度影响—604．缓蚀剂选用原则保护对象—不同金属材料选用不同缓蚀剂。中性溶液,O2阴极还原为腐蚀的控制过程，选用氧化型或沉淀型缓蚀剂;酸性溶液,H+阴极还原为腐蚀的控制过程，选用吸附性缓蚀剂;碱性溶液,易发生沉淀，选用螯合剂,如硅酸盐等沉淀型缓蚀剂;石油介质环境,油水共存，选用水溶性/油溶性吸附型缓蚀剂;大气环境，选用挥发性缓蚀剂,如苯并三唑（BAT）等。腐蚀环境4．缓蚀剂选用原则中性溶液,O2阴极还原为腐蚀的控制过程，61经济效益设备的保护价值缓蚀剂消耗费用适宜用于循环体系，缓蚀剂合理用量和投资环境保护—缓蚀剂应毒性小、无污染、不影响产品质量，还要防止细菌繁殖。

经济效益设备的保护价值缓蚀剂消耗费用适宜用于循环体系，缓622.应用实例

油气井，炼油工业，酸洗

化学工业，循环冷却水冷却水变质（O2、菌、垢、离子）循环Cr盐——阳极抑制聚磷酸盐——阻垢硅酸盐——缓蚀Zn盐——协同效应有机磷酸盐——稳定剂循环冷却水缓蚀2.应用实例冷却水变63§6.4表面保护性覆盖层表面保护性覆盖层可避免金属与腐蚀介质直接接触,普遍采用.表面保护性覆盖层占腐蚀控制总投资的50%。金属覆盖层非金属覆盖层§6.4表面保护性覆盖层表面保护性覆盖层占腐蚀控制总投资64保护性覆盖层基本要求：(1)覆盖层本身耐蚀、化学稳定,结合牢固,附着力好;(2)覆盖层致密,孔隙率小;(3)覆盖层良好物理机械性能(硬度、耐磨性…);(4)一定厚度和均匀性。

保护性覆盖层基本要求：65金属涂覆层——电镀、热镀、渗镀、喷镀、化学镀等。在化学工业设备防护中衬里起到重要的作用，衬里——有机材料(橡胶、塑料、玻璃钢…)和无机材料(玻璃、耐蚀砖板、耐蚀岩板、石墨等)。非金属涂覆层—油基漆（防锈漆、大漆、漆酚、酚醛）、树脂漆（环氧、过氯乙烯、沥青、呋喃、聚胺基甲酚酯）、无机富锌漆、水基漆等。金属涂覆层——66表面处理——表面氧化、磷化、发黑、发兰等化学处理，使表面形成稳定氧化膜层。经电化学钝化处理，使表面生成转化膜层。物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD),等离子体辅助(PCVD),激光化学气相沉积(LCVD)….激光束、电子束、离子束等物理处理，使表面合金化层/离子注入,防护表面处理，对材料改性优化，只改变表面性质(耐蚀,耐磨,美观…)，不改变材料体相同部性质，是提高材料耐腐蚀性很有效和经济的方法。表面处理——物理气相沉积(PVD),化学气相沉积671．金属覆盖层(1)电镀—以镀件为阴极,通电，使镀液中金属离子还原为金属原子态,在镀件表面析出,形成镀层。可镀任何金属和合金，电镀层具有耐蚀和装饰作用，如锌镀层广泛用于材料防护，全世界锌产量一半用于热镀锌或电镀锌。镀镍层防护/装饰功能。(2)热镀—金属制品浸入熔融金属液中,形成覆盖层(Al、Zn、Sn、Pb等)，热镀层厚度大，耐蚀。锡镀层广泛用于食品工业,全世界用量达每年数百吨；国外达每年100万吨热镀铝板规模。1．金属覆盖层(2)热镀—金属制品浸入熔融金属液中,形68(3)渗镀—

高温下利用金属原子扩散,表面形成合金扩散层(Si、Cr、Al、Ti、B、W、Mo等)。结合力好,热稳定性高。(4)喷镀—利用火焰或电弧使金属熔化,借助高压空气或保护气氛喷射到保护体表面形成覆盖层。主要有Al、Zn、Sn、Pb、不锈钢、Cu等，喷铝工业发展迅速，已成为重要的防护手段。(5)化学镀—利用置换反应或氧化/还原反应,使金属离子在表面还原为金属覆盖层，与电镀相近,但不需电源,适用于结构形状复杂的工件，如：Ni/P非晶合金异常耐蚀。(3)渗镀—高温下利用金属原子扩散,表面形成合金扩69阴极性覆盖层

阳极性覆盖层阴极性覆盖层阳极性覆盖层702.非金属涂覆层非金属涂层在化工防腐中普遍应用。特点—施工简便,适应性广,重涂容易,成本、施工费用低。有机涂料——最重要非金属涂覆层，利用有机涂料的胶粘性和粘附性，在表面固化成薄覆盖层，使金属(材料)与腐蚀环境隔离而起到防腐，发展迅猛。2.非金属涂覆层71（1）涂层保护机理阻挡作用－高聚物结构间隙平均直径10－5－10－7cm,而H2O,O2分子直径为几个埃,涂料应选用结构致密成膜物质和屏蔽大固体填料，增加涂覆层数和厚度,厚度为0.3－0.4mm时,抗渗大为提高。电化学保护－涂料内活性填料如锌电位较负,可起牺牲阳极保护作用,而锌腐蚀产物又可填塞空隙,腐蚀下降。缓蚀作用－涂料内组分如红丹,铬锌黄使金属钝化,或具缓蚀剂作用。（1）涂层保护机理电化学保护－涂料内活性填料如锌电位较负,72

（2）涂层破坏形式涂层存在各种缺陷,引起金属局部腐蚀,导致涂层鼓泡、剥离、脱落等腐蚀破坏：涂层下残碱,残盐或氧化物等使腐蚀发生而导致涂层脱落;介质渗透到涂层下,引起浓差电池,腐蚀使涂层破坏;涂层受水浸渍后吸收水分，体积增加,内应力使涂层鼓泡;光照、温度、化学介质、磨损、机械损伤等引起涂层本身的破坏;施工不当而引起的破坏。（2）涂层破坏形式73涂料主成膜物质辅成膜物质次成膜物质（填料）油料和树脂半干性油干性油天然/合成树脂—固化剂固化氧与油料不饱和双键聚合而固化溶剂挥发固化—聚乙烯、聚过氯乙烯等。环氧、酚醛、呋喃、聚脂等着色颜料防锈颜料〔红丹(Pb3O4)、锌铬黄、锌粉、磷酸盐等〕体质颜料（－Fe2O3、铝粉、有机铬酸盐等）。各种溶剂、稀释剂、催干剂、固化剂、防雾剂、增塑剂、触变剂、缓蚀剂等。

涂料主成膜物质辅成膜物质次成膜物质（填料）油料和树脂半干性油74〔4〕涂料合理选用

介质环境－环境条件与涂料适用范围一致,考虑环境介质酸碱性、氧化性、腐蚀性、温度、光照等。

表面性质－针对不同保护对象基体性质,选择不同保护特性、粘合能力涂料。如酸固化涂料不能涂覆在易被酸腐蚀的钢铁表面，红丹不能用于铝、锌表面。

工程要求－主要是针对保护要求年限、投资额等经济指标加以综合参考。

涂料性能合理配套－重要，如用环氧基涂料等粘附性好的涂料作底漆，用磷化底漆作过渡中间层，聚乙烯类作面漆等。合理配套可获的具有互补型、功能型，保护效果优良的涂层。〔4〕涂料合理选用755.有机材料衬里涂层较薄,易受碰损或强腐蚀环境的破坏,衬里具有防腐性和机械性双重功能—常用。玻璃钢衬里是用玻璃纤维增强树脂组成的覆盖层,比一般涂层耐蚀性、机械性大为提高。5.有机材料衬里76

腻子层,填平，环氧+填料玻璃钢衬里——环氧玻璃钢、聚酯玻璃钢、酚醛玻璃钢、呋喃玻璃钢、及各种改进型玻璃钢。Fe底层(环氧).附着力强热膨胀系数小

增强层多层玻璃织物树脂浸润面层致密,抗渗,耐蚀,耐磨腻子层,填平，环氧+填料玻璃钢衬里——环氧玻璃钢、聚酯77玻璃钢衬里破坏形式1渗透破坏：水从衬里缺陷进入衬层或界面,破坏树脂粘合力。水可使玻璃纤维强度下降。应力作用使树脂开裂,渗透加剧,金属界面电化学腐蚀使衬层鼓泡脱落。2应力破坏：金属基体,树脂和玻璃纤维的线膨胀系数差异较大,在环境(冷、热)作用下,或固化过程会产生内应力,导致衬层龟裂剥离。3腐蚀破坏：不同的衬里材料,耐蚀性不同,需合理选材,表面树脂腐蚀暴露纤维后会增大渗透性,促进衬层快速破坏。玻璃钢衬里破坏形式78玻璃钢衬里施工原则——耐蚀、耐渗透、粘附力强、内应力小1树脂选用：环氧树脂－既耐蚀又粘附力强,，环氧改性可提高附着力，底层用环氧树脂涂料较合适。树脂含量与固化度：高含量树脂为好(50－70%),玻璃纤维作骨架,增加厚度和整体性,玻璃纤维应尽量少，使树脂完全固化。添加剂：添加固化剂、溶剂、增塑剂或填料。玻璃纤维：玻璃纤维应选用易为树脂浸润,高含胶量,玻璃纤维表面应加处理。

玻璃钢衬里施工原则79施工：

固化固化固化表面处理涂底料刮腻子贴布贴布…常温保养/热处理

热处理：提高固化速度,缩短工期,保证衬里质量,如环氧80－90℃,酚醛120℃,呋喃130－150℃。配制底料配制腻子胶粘剂配制玻纤处理成品检查施工：配制配制胶粘剂玻纤成品检查80§6.5联合保护

A.阴极保护+表面涂覆单一表面涂覆—本身缺陷：微孔、结构施工/服役过程-老化/开裂/损伤单一电化学保护—电流大联合保护优点——降低电耗，缩短极化时间改善电流分布/分散能力双重保护，安全可靠§6.5联合保护联合保护优点——81B.阴极保护+缓蚀剂协同作用1.电化学极化有利缓蚀剂成膜如：黄铜表面形成-FeOOH,-FeOOH沉淀膜，耐腐蚀。2.表面电荷的调整，有利于缓蚀剂吸附作用。B.阴极保护+缓蚀剂82第6章材料的防护概要课件83

第6章材料的防护§6.1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钝化区,大幅度降低腐蚀速度。电化学保护特点—效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀；施工方便:工艺成熟、规范、标准；效益显著：如海船表面涂装占造船费5%,牺牲阳极只占<1%费用。采油平台成本1亿,只能使用五年；投资100万元阴极保护,采油平台可延长20年寿命。第6章材料的防护84电化学保护阳极保护—表面形成稳定钝化膜，使金属免遭腐蚀。阴极保护—提供阴极极化,改变金属表面电子能级结构。牺牲阳极外加电流电化学保护阳极保护—表面形成稳定钝化膜，使金属免遭腐蚀。阴851.阴极保护（1）阴极保护原理

恒电位或整流器向设备提供阴极电流,设备受保护。辅助电极是一种不溶性或微溶的电极，只提供电流，不发生反应。电源+-I1.阴极保护电源+-I86pH-电位图提高环境介质pH金属电位正移使之进入钝化区。金属电位负移使之进入免蚀区。——阴极保护原理。pH-电位图87极化曲线—当电位Ecorr

1时,阳极电流为Ia,Ia<Icorr。当外加电流为Ik，完全保护电流If(腐蚀电流Ia=0)电位极化到a,腐蚀电池阳极平衡电位，金属完全受保护。外加电流1外加电流2极化曲线—外加电流1外加电流288KAKAIcIa腐蚀微电池原理KAKAIcIa腐蚀微电池原理89KAKAC电源C电源IpIpKAKAC电源C电源IpIp90（2）基本参数及选定最小保护电位－与金属材料、介质(成份、浓度等)及环境条件有关。可由经验或实验获得(比Ecorr负0.15－0.3V)。最小保护电流密度－与金属、表面状态、表面覆盖膜、介质(组成、浓度、温度、流速等)有关,腐蚀越严重,阴极极化需电流越大。

（2）基本参数及选定91保护电位选定原则

达到一定的保护效果保护度=(保护前腐蚀速度－保护后腐蚀速度)/保护后腐蚀速度x100%

耗电不能太大；避免析H2，防止涂层阴极极化脱落；

防止过保护,破坏钝化膜。

不能太复杂,避免引起屏蔽,保护不完全。保护电位选定原则92（3）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。（3）应用范围93第6章材料的防护概要课件94第6章材料的防护概要课件95第6章材料的防护概要课件96第6章材料的防护概要课件97第6章材料的防护概要课件98第6章材料的防护概要课件99第6章材料的防护概要课件100第6章材料的防护概要课件101牺牲阳极材料应满足以下要求①电位足够负，牺牲阳极电位与保护金属电位之差为驱动电位，----0.25v左右。②现场输出电量要高③阳极腐蚀电流要高④阳极极化率要小，容易活化。⑤阳极要均匀腐蚀，腐蚀产物易脱落◆一般常用材料是：①锌和锌合金，如Zn－0.6％Al－0.1Cd②镁合金Mg－6％Al－3％Zn③铝合金（通过合金化能破坏铝阳极的表面膜）牺牲阳极材料应满足以下要求102（4）外加电流阴极保护工程设计

阳极材料－耐蚀,高排流,良电导,机械性能好,易加工,成本低(如碳钢,石墨,高硅铸铁,Pb/Ag合金,镀铂钛,钯等)。

电流分布及阳极布置－增加阳极数目,合理布置阳极,增大阴阳极之间的距离,采用涂料－阴极保护联合防腐,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。

阳极实际计算：

I=i×AG=K×ga××I

G－阳极重量，ga－阳极消耗率(查表)，A－阳极表面积，－工作年限，I－保护电流，K－校正系数（一般取K=1.5）（4）外加电流阴极保护工程设计103阳极安装－注意密封,绝缘,接触良好,防止短路。直流电源－恒电位仪（负反馈工作原理）或整流器。参比电极－用于控制/测量,要求电位稳定,耐蚀,长寿命,便宜,易制,使用方便等。甘汞(中性)、CuSO4(土壤)、AgCl(含Cl－)、氧化汞(碱性)、不锈钢、铸铁、铅/锑合金…维护与管理计算机监控管理注意要点阳极安装－注意密封,绝缘,接触良好,防止短路。注意1042.牺牲阳极保护法(1)牺牲阳极原理本质—阴极保护,通过牺牲阳极的溶解,使金属设备获得阴极电流,发生阴极极化受到保护。特点—不需电源,干扰少,免维护，设备简单,分散能力好,但成本较高，化工介质腐蚀性强,牺牲阳极消耗量大,少用。2.牺牲阳极保护法105(2)阳极材料牺牲阳极材料要求—电位足够负、电位稳定、极化小、不钝化、溶解均匀、单位重量排出电量大、电流效率高、成本低、无污染、加工方便等。锌与锌合金－电位/-1.12V,电量/0.74A.h/g,电流效率/75%电位不够负(海水和少量土壤)铝合金－电位/-1.2V,电量/2.47A.h/g,电流效率/65%重量轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜(海水)。镁合金－电位/-1.6V,电量/1.19A.h/g,电流效率/45%电位太负、电流效率低、损耗大(土壤和淡水)。(2)阳极材料锌与锌合金－电位/-1.12V,电106（3）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，改善分散能力，阳极接触介质需良导电体。

（3）阳极安装107Al绝缘垫受保护体固定栓Al绝缘垫受保护体固定栓108第6章材料的防护概要课件1093.阳极保护(1)阳极保护原理与阴极保护完全不同,阳极极化使金属进入钝态,腐蚀大大减慢而得到保护。只有具有钝性特征的体系，即钝化区足够宽，维钝电流足够小的体系，才能施行阳极保护。3.阳极保护110pH-电位图—当电位正移，金属表面形成Fe2O3(钝化膜),溶解速率下降,金属获得保护。pH-电位图—当电位正移，金属表面形成Fe2O3(钝111极化曲线—电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态,金属受到保护。极化曲线—电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态112维钝电流－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…),活性离子Cl－、表面状态,涂覆状态等钝化区电位－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…),活性离子Cl－、表面状态,涂覆状态等致钝电流－与金属材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH…)有关最佳保护电位－当维钝电流和双层电容最小,表面电阻最大,膜最致密,保护效果最好，最佳保护电位。E/VI/mA维钝电流－决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,p113(2)阳极保护主要参数及测定

致钝电流维钝电流钝化区电位最佳保护电位保护参数通过实验或由经验给出。极化曲线,阻抗,失重,电镜等研究，确定最佳保护电位。(2)阳极保护主要参数及测定保护参数通过实验或由经验给出。114(3)阳极保护设计要点：

辅助电极－耐阴极极化,强度大,成本低,来源广,加工容易。

电流屏蔽与阴极分布－阴极分布均匀,阳极表面电阻高(形成钝化膜、盐膜或绝缘涂层等),溶液电导好,阴阳极距离大,分散能力好。

参比电极－电位稳定,耐蚀,长寿,便宜，易制，使用方便。常用的有：AgCl,不锈钢,Pb/Td…。

直流电源－恒电位仪。

阳极保护方式-连续保护和间歇式保护，在化工中常用,如不锈钢/H2SO4体系等。

维护管理-重要。(3)阳极保护设计要点：115给定信号EEI-+恒电位仪原理（负反馈工作原理）EICWEREECE给定信号EEI-+恒电位仪原理（负反馈工作原理）EICWER116阴极保护与阳极保护比较：阴极保护普遍采用，阳极保护适宜体系少；阴极保护“安全”，阳极保护“危险”；阳极保护适合强氧化性介质；阴极保护注意氢脆阴极保护与阳极保护比较：117§6.2介质处理去除介质中有害成分,如O2,Cl—;H+,SO2,H2O等调节pH;去水份;干燥环境等；——工业生产复杂,工艺流程各种各样，需具体分析,考虑防护可能性及有效措施。§6.2介质处理118氧——重要氧化剂(去极化剂),普遍存在；使大多数金属发生腐蚀。去除介质中O2，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,有效除氧方法。化学除氧－联氨(H2N4)可迅速与溶解氧发生反应：H2N4+O2N2+2H2O

达到除氧目的。Na2SO3也可与溶解氧发生反应：2Na2SO3+O2

2Na2SO4

但体系中可能使Na2SO4增加，有不利的影响。氧——重要氧化剂(去极化剂),普遍存在；使大多数金119Cl——腐蚀活性物质，Cl—去除对于腐蚀防护十分重要。常用除Cl—方法有：控制原料中Cl—含量；化学法－沉淀法、离子交换法等。pH—提高介质pH值(工艺允许),可降低腐蚀速度。如无机氨的处理：NH3+H2ONH4OHNH4OH+H2CO3

NH4HCO3+H2OpH可调至8.5－9.2，但对铜不能用（SCC）也可用有机胺处理，但药品价格较贵。Cl——腐蚀活性物质，Cl—去除对于腐蚀防护十分重要。常120合成氨半水煤气腐蚀性大为减轻化工气体水分降低腐蚀性湿Cl2腐蚀性强(HCl,HClO,O)干燥Cl2腐蚀轻微干燥除湿浓H2SO4吸收H2O——降低环境中H2O成份,可有效减缓腐蚀。常用方法有：化学干燥法－干燥剂吸收水分(如硅胶,活性氧化铝,生石灰,CaCl2等)；冷凝法－冷却使H2O冷凝,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。合成氨半水煤气腐蚀性大为减轻干燥除121综合处理—如原油中含HCl－H2S－H2O对炼油设备腐蚀破坏严重。炼油厂采用“一脱四注”处理，可有效解决常压系统的腐蚀问题。脱盐－去除原油中腐蚀性盐类注碱－减少HCl腐蚀注氨－使HCl进一步下降：NH3+HClNH4Cl注缓蚀剂－防止NH4Cl沉淀引起局部腐蚀注水(碱性水)－冲稀HCl,中和,减轻对空冷器腐蚀破坏。综合处理—122电脱盐加热炉常压炉空冷器回流器产品罐去H2S原油挥发线注碱注氨注缓蚀剂注水碱水电脱盐加常空冷器回流器产品罐去H2S原油挥发线注注注注123缓蚀剂定义—具有抑制金属腐蚀功能的无机或有机物质(复合物质)总称,少量缓蚀剂可有效阻止或减缓金属腐蚀。§6.3缓蚀剂

缓蚀剂特点—使用方便,投量少,见效快,成本低，选择性强,有临界浓度值，一般只用于循环系统,以免缓蚀剂流失;应考虑缓蚀剂对产品质量和生产过程有无不良影响。缓蚀剂定义—§6.3缓蚀剂缓蚀剂特点—124缓蚀效果与金属材料性质,介质,温度,流动状态等多种因素有关，缓蚀效率定义：I=(VO－V)/VO×100%=(1－V/VO)×100%VO—未加缓蚀剂时腐蚀速度，V—加缓蚀剂后腐蚀速度缓蚀效果与金属材料性质,介质,温度,流动状态等多种因素1251．缓蚀剂分类（1）按作用机理：

(a)Ecorr正移，Icorr下降(b)Ecorr负移，Icorr下降(c)Ecorr不变，Icorr下降作用机理：(a)阳极型－阳极极化率增加;(b)阴极型－阴极极化率增加;(c)混合型－抑制阴阳极过程1．缓蚀剂分类(a)Ecorr正移，Icorr下降126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。——通过覆盖阳极面积而抑制腐蚀，属“危险性”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。阴极型缓蚀剂—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“安全缓蚀剂”。阳极型缓蚀剂（中性介质用）—混合型缓蚀剂—阴极型缓蚀剂—127（2）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：氧化膜型缓蚀剂(钝化剂),如铬酸盐－使表面形成致密、附着力强的氧化膜,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,硫醇,硫脲－通过物理吸附而缓蚀，化学吸附型如吡啶衍生物,苯胺衍生物,环状亚胺等。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,膜可能较厚。（2）按保护膜特征分类吸附膜型缓蚀剂有物理吸附型如胺类,128（3）其它分类用途分类—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—无机缓蚀剂、有机缓蚀剂；相态分类—气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂；金属分类—钢铁缓蚀剂、铜合金、铝合金等；溶解性分类—水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂；酸碱性分类—酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂及碱性缓蚀剂等。（3）其它分类1292．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。综观各种观点：吸附理论，即表面吸附(活性点)成膜理论，即表面成相膜(钝化膜)电化学理论，即电化学过程受到阻滞等相互联系、补充,具体分析。2．缓蚀作用机理综观各种观点：130（1）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：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，阳极型缓蚀剂又称为钝化剂。如CrO42-、K2Cr2O7等在表面形成保护膜,使阳极区覆盖。其临界浓度一般为10－3～10—5mol/1。阴极去极化型缓蚀剂—促进阴极过程,使金属钝化,阳极行为不变。（1）氧化膜型缓蚀剂作用机理131（a)阳极抑制型缓蚀机理–表面生成钝化膜，阻止阳极区金属溶解，减缓腐蚀，缓蚀剂又称为钝化剂。抑制阳极过程/金属钝化,阴极行为不变。无缓蚀剂加缓蚀剂（a)阳极抑制型缓蚀机理–无缓蚀剂加缓蚀剂132（b）阴极去极化型缓蚀机理–促进阴极过程，使金属进入钝化状态。阳极行为不变。在中性含氧水溶液中，亚硝酸盐，铬酸盐、钼酸盐等抑制铁的腐蚀，属阴极去极化型缓蚀剂。足量缓蚀剂无缓蚀剂不足缓蚀剂（b）阴极去极化型缓蚀机理–足量缓蚀剂无缓蚀剂不足缓蚀133（2）沉淀膜型缓蚀机理在金属表面形成防护型沉淀膜，沉淀膜可由缓蚀剂相互作用而形成，或由缓蚀剂与介质中金属离子反应生成。沉淀膜比氧化膜厚，沉淀膜一般厚100－1000埃,致密,附着力较差,投入量较多10－1-10－3mol/l。通过形成沉淀膜使金属和介质隔离，从而抑制腐蚀过程，可分为两种：阴极抑制型混合抑制型（2）沉淀膜型缓蚀机理阴极抑制型混合抑制型134（a）阴极抑制型缓蚀——沉淀膜型缓蚀剂，覆盖阴极表面,阻碍O2扩散或H＋放电，属安全型缓蚀剂。硫酸锌、碳酸氢钙、聚磷酸盐等为阴极抑制沉淀膜型缓蚀剂。如缓蚀剂与腐蚀时阴极产物生成的碱反应：O2+2H2O+4e4OH—（阴极反应）Zn2++2OH—

Zn(OH)2（沉淀反应）（a）阴极抑制型缓蚀——沉淀膜型缓蚀剂，覆盖阴极表面,阻碍135特点：阳离子向阴极表面迁移,发生相应沉淀反应，发挥缓蚀作用。缓蚀剂与水溶液中某些阳离子作用,如聚磷酸盐与水溶液中Ca2+离子反应生成络离子(Na2CaP8O18)nn+大胶体阳离子在阴极区放电而形成较厚实的覆盖层。砷、锑离子放电,形成金属元素，可使氢过电位增加,而使阴极过程受到抑制。特点：136（b）混合抑制型缓蚀剂—主要是有机化合物与金属离子作用形成保护性沉淀膜。沉淀膜对阴、阳极均有抑制作用。NOH+Al3+()3Al+3H+OHN8-羟基喹啉（b）混合抑制型缓蚀剂—NOH+Al3+()3Al+137（3）吸附膜型缓蚀剂作用机理有机缓蚀剂—吸附膜型缓蚀剂，缓蚀剂极性基团发生的物理吸附或化学吸附。改变金属表面电荷状态,界面性质,表面能量状态,腐蚀反应活化能增,使腐蚀减缓。吸附型缓蚀剂使金属表面腐蚀活性点受吸附阻化，腐蚀活性点腐蚀非活性点。缓蚀剂的非极性基团在金属表面形成疏水保护膜，极性基团的定向吸附排列，阻挡与腐蚀有关的电荷或物质转移，使腐蚀速度降低。

（3）吸附膜型缓蚀剂作用机理改变金属表面电荷状态,界面138物理吸附——带电荷缓蚀剂与金属表面电荷静电作用或范德华作用,吸附快速、可逆、吸附不强。物理吸附的关键——金属表面电荷与缓蚀剂电荷合理搭配,使缓蚀率提高。金属表面电荷（偏离零电荷电位值）－受阴离子、阳离子吸附,受外加电位影响；缓蚀剂电荷－阴、阳缓蚀剂离子，缓蚀剂在介质中受极化,反应而带不同电荷。+++---M+R+R+N物理吸附——带电荷缓蚀剂与金属表面电荷静电作用或范德华作用139化学吸附——中性缓蚀剂分子与金属形成化学键,吸附强,不可逆,吸附速度较慢。缓蚀剂分子极性基团中心元素的未共用电子对和金属形成配价键特点—选择性显著、单分子层、缓蚀效果好、用量少、吸附后自由度小。。N–RFeHH化学吸附——中性缓蚀剂分子与金属形成化学键,吸附强,不可140物理吸附与化学吸附——与缓蚀剂分子空间结构、能级轨道等有密切关系。物理吸附与化学吸附的统一解释物理吸附化学吸附物理吸附与化学吸附物理吸附与化学吸附的统一解释物理吸附141

3.缓蚀作用影响因素浓度影响：大多缓蚀剂的缓蚀效率随浓度增而增;有的缓蚀剂缓蚀效率与浓度关系有极值；有的缓蚀剂用量不足,反而促进腐蚀,如亚销酸钠、铬酸盐等。腐蚀率浓度浓度浓度腐蚀率腐蚀率Fe/H2SO4Fe/HClFe/HCl若丁硫化二乙二醇Cr/Zn复合盐协同效应

3.缓蚀作用影响因素腐蚀率浓度浓度浓度腐蚀率腐蚀率Fe/142温度影响—低温,缓蚀效果好（一般）一定温度范围,缓蚀效率变化不大温度升高,缓蚀效果增加。流动速度影响—增大流速,缓蚀效率降低增大流速,效率增加。增大流速,缓蚀率降低，具体分析/其它因素。温度影响—流动速度影响—1434．缓蚀剂选用原则保护对象—不同金属材料选用不同缓蚀剂。中性溶液,O2阴极还原为腐蚀的控制过程，选用氧化型或沉淀型缓蚀剂;酸性溶液,H+阴极还原为腐蚀的控制过程，选用吸附性缓蚀剂;碱性溶液,易发生沉淀，选用螯合剂,如硅酸盐等沉淀型缓蚀剂;石油介质环境,油水共存，选用水溶性/油溶性吸附型缓蚀剂;大气环境，选用挥发性缓蚀剂,如苯并三唑（BAT）等。腐蚀环境4．缓蚀剂选用原则中性溶液,O2阴极还原为腐蚀的控制过程，144经济效益设备的保护价值缓蚀剂消耗费用适宜用于循环体系，缓蚀剂合理用量和投资环境保护—缓蚀剂应毒性小、无污染、不影响产品质量，还要防止细菌繁殖。

经济效益设备的保护价值缓蚀剂消耗费用适宜用于循环体系，缓1452.应用实例

油气井，炼油工业，酸洗

化学工业，循环冷却水冷却水变质（O2、菌、垢、离子）循环Cr盐——阳极抑制聚磷酸盐——阻垢硅酸盐——缓蚀Zn盐——协同效应有机磷酸盐——稳定剂循环冷却水缓蚀2.应用实例冷却水变146§6.4表面保护性覆盖层表面保护性覆盖层可避免金属与腐蚀介质直接接触,普遍采用.表面保护性覆盖层占腐蚀控制总投资的50%。金属覆盖层非金属覆盖层§6.4表面保护性覆盖层表面保护性覆盖层占腐蚀控制总投资147保护性覆盖层基本要求：(1)覆盖层本身耐蚀、化学稳定,结合牢固,附着力好;(2)覆盖层致密,孔隙率小;(3)覆盖层良好物理机械性能(硬度、耐磨性…);(4)一定厚度和均匀性。

保护性覆盖层基本要求：148金属涂覆层——电镀、热镀、渗镀、喷镀、化学镀等。在化学工业设备防护中衬里起到重要的作用，衬里——有机材料(橡胶、塑料、玻璃钢…)和无机材料(玻璃、耐蚀砖板、耐蚀岩板、石墨等)。非金属涂覆层—油基漆（防锈漆、大漆、漆酚、酚醛）、树脂漆（环氧、过氯乙烯、沥青、呋喃、聚胺基甲酚酯）、无机富锌漆、水基漆等。金属涂覆层——149表面处理——表面氧化、磷化、发黑、发兰等化学处理，使表面形成稳定氧化膜层。经电化学钝化处理，使表面生成转化膜层。物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD),等离子体辅助(PCVD),激光化学气相沉积(LCVD)….激光束、电子束、离子束等物理处理，使表面合金化层/离子注入,防护表面处理，对材料改性优化，只改变表面性质(耐蚀,耐磨,美观…)，不改变材料体相同部性质，是提高材料耐腐蚀性很有效和经济的方法。表面处理——物理气相沉积(PVD),化学气相沉积1501．金属覆盖层(1)电镀—以镀件为阴极,通电，使镀液中金属离子还原为金属原子态,在镀件表面析出,形成镀层。可镀任何金属和合金，电镀层具有耐蚀和装饰作用，如锌镀层广泛用于材料防护，全世界锌产量一半用于热镀锌或电镀锌。镀镍层防护/装饰功能。(2)热镀—金属制品浸入熔融金属液中,形成覆盖层(Al、Zn、Sn、Pb等)，热镀层厚度大，耐蚀。锡镀层广泛用于食品工业,全世界用量达每年数百吨；国外达每年100万吨热镀铝板规模。1．金属覆盖层(2)热镀—金属制品浸入熔融金属液中,形151(3)渗镀—

高温下利用金属原子扩散,表面形成合金扩散层(Si、Cr、Al、Ti、B、W、Mo等)。结合力好,热稳定性高。(4)喷镀—利用火焰或电弧使金属熔化,借助高压空气或保护气氛喷射到保护体表面形成覆盖层