过程装备腐蚀与防护课件

緒論腐蝕的危害性材料腐蝕給國民經濟帶來巨大損失腐蝕事故危及人身安全腐蝕造成資源和能源浪費腐蝕引起環境污染緒論鋼鐵工業每年腐蝕掉大量的鋼鐵每年腐蝕大約10~20%的金屬年產量2003年鋼產量：世界：9.625億噸；中國：2.2億噸；美國：0.914億噸世界每年腐蝕掉的鋼>美國的鋼產量；中國一年被腐蝕掉的鋼=一大型鋼鐵企業年產量緒論2、交通運輸鐵軌、機車部件的腐蝕和磨蝕；飛機零部件的高溫腐蝕和應力腐蝕船舶在海洋環境中的腐蝕緒論3、能源電力水電：水輪機組的腐蝕，葉片空蝕；火電：鍋爐和管道的腐蝕；核電站：高溫、輻照、液態金屬等腐蝕；煤礦安全；油氣開採、運輸。緒論4、化工工業5、機械電子6、民生7、環境污染緒論

腐蝕造成的經濟損失（美國）：占國民生產總值的1.8%~4.2%緒論

腐蝕造成的經濟損失（中國）：2002年柯偉院士緒論

腐蝕防護的意義：緒論

腐蝕防護的意義：緒論

腐蝕防護的意義：緒論

腐蝕科學的發展：緒論

腐蝕科學的發展：緒論

腐蝕科學的發展：緒論

腐蝕的定義：緒論緒論腐蝕非金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕全面腐蝕局部腐蝕機理破壞特徵腐蝕環境大氣腐蝕土壤腐蝕電解質溶液腐蝕熔融鹽中的腐蝕高溫氣體腐蝕應力腐蝕疲勞腐蝕磨損腐蝕小孔腐蝕晶間腐蝕縫隙腐蝕電偶腐蝕其它金屬腐蝕緒論1.腐蝕的危害性與控制腐蝕的重要意義2.設計者掌握腐蝕基本知識的必要性延長設備使用壽命避免事故的發生節約維修費用腐蝕控制措施：補救性控制預防性控制

3.腐蝕的定義與分類腐蝕金屬腐蝕非金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕全面腐蝕局部腐蝕機理破壞特徵腐蝕環境大氣腐蝕土壤腐蝕電解質溶液腐蝕熔融鹽中的腐蝕高溫氣體腐蝕應力腐蝕疲勞腐蝕磨損腐蝕小孔腐蝕晶間腐蝕縫隙腐蝕電偶腐蝕其它第一章金屬電化學腐蝕基本原理1.1電化學腐蝕的趨勢1.2腐蝕速度1.3析氫腐蝕和耗氧腐蝕1.4金屬的鈍性（一）金屬的電化學腐蝕歷程：第一類雙電層第二類雙電層第三類雙電層（二）金屬與溶液的介面特性-雙電層：I:金屬離子和極性水分子之間的水化力>金屬離子與電子之間的結合力II:金屬離子和極性水分子之間的水化力<金屬離子與電子之間的結合力III:金屬離子和極性水分子之間的水化力≈金屬離子與電子之間的結合力

各類雙電層的特點：雙電層兩層“極板”分處於不同的兩相-金屬相和電解質溶液中雙電層的內層有過剩的電子或陽離子，當系統形成回路時，電子即可沿導線流入或流出電極雙電層猶如平板電容器。電躍位：雙電層的形成必然在介面引起電位躍，總的電位躍=緊密層電位躍+分散層電位躍；當金屬側帶負電時，電位躍<0;金屬側帶正電時，電位躍>0（三）電極電位：平衡電極電位：金屬浸入含有同種金屬離子的溶液中；非平衡電極電位：金屬浸入不含同種金屬離子的溶液中

氣體電極的平衡電位：一種特殊的氣體電極，相當重要！在電化學中用氫電極作為標準電極，即設定其電極電勢為零；其他電極與之相比較來確定其相對於標準氫電極的電極電勢。氫電極電極電位的測量：注意：電極電位均為相對值注名所用參比電極的名稱（標準氫電極除外）（四）金屬電化學腐蝕的熱力學條件：陽極溶解反應自發進行的條件：陰極去極化反應自發進行的條件：電化學腐蝕持續進行的條件:(五）腐蝕電池：宏觀腐蝕電池：陰陽兩級可以用肉眼或不大於10倍的放大鏡分辨出來（異種金屬偶接；濃度差、溫度差）微電池：陰陽兩級無法憑肉眼分辨（金屬或合金表面因電化學不均一而存在大量微小的陰極和陽極）金屬表面電化學不均一性的主要原因：化學成分不均一；組織結構不均一；物理狀態不均一；表面膜不完整腐蝕電池實質是一個短路的原電池宏觀腐蝕電池和微電池工作原理完全相同陽極過程、陰極過程和電流流動三個環節缺一不可小結

：理解腐蝕的概念掌握電化學腐蝕的基本原理作業：-----第二節腐蝕速度一、極化與超電壓二、極化曲線和極化圖三、腐蝕極化圖的應用四、腐蝕速度計算與耐蝕性評定極化現象：

電池工作過程中由於電流流動而引起電極電位偏離初始值的現象，稱為極化現象只要陰陽兩極之間有電流流動，必然出現極化現象。由於電化學反應與電子遷移速度差異引起電位的降低升高。電化學極化濃差極化膜阻極化超電壓：

腐蝕電池工作時，由於極化作用使陰極或陽極電位偏離初始電位的絕對值。定量的反應出極化的程度電化學超電壓：由電化學極化引起的電位偏離值（材料的種類，電流密度，溶液的組成，溫度有關）擴散超電壓：由濃差極化引起電位的偏離值膜阻超電壓：膜阻引起的陽極極化程度去極化作用：凡是能夠減弱或消除極化過程的作用稱為去極化作用。陰極去極化作用：在溶液中增加去極劑（H+、O2等）的濃度、升溫、攪拌、其他降低活化超電壓的措施陽極去極化作用：攪拌、升溫、在溶液中加入絡合劑或沉澱劑極化曲線和極化圖：表示極化電位與極化電流或極化電流密度之間關係的曲線極化曲線測定裝置見教材P18，Fig.1-12腐蝕極化圖：理論最大電流Imax，腐蝕電位Ecorr混合電位單一金屬在電解質溶液中實測的極極化曲線：腐蝕極化圖的應用：1、判斷腐蝕過程的控制因素（1）（3）直觀地分析比較不同腐蝕系統的初始電位差以及電極的極化性能對腐蝕電流的影響腐蝕極化圖的應用：2、確定金屬的腐蝕速度利用極化曲線外延法求自腐蝕電流，是用電化學技術確定金屬腐蝕速度的方法之一腐蝕極化圖的應用：腐蝕極化圖的應用：3、多電極系統圖解分析極性的確定腐蝕電流的確定多電極系統的工作特性多電極系統的總的腐蝕電流系統的總電位腐蝕速度計算與耐蝕性評定：（1）腐蝕速度的計算：金屬溶解的數量與電量的關係遵循法拉第定律：（2）耐蝕性能的評定重量法：深度法：容量法、機械變化率，電阻變化率腐蝕速度計算與耐蝕性評定：1.3析氫腐蝕和耗氧腐蝕析氫腐蝕：溶液中的氫離子作為去極劑，在陰極上放電，促使金屬陽極溶解過程持續進行而引起的金屬腐蝕耗氧腐蝕：陰極上耗氧反應的進行，促使陽極金屬不斷溶解，引起的金屬腐蝕陰極過程各具特點的兩種最為常見的腐蝕體系1.3.1析氫腐蝕

（腐蝕電池中的陽極電位低於陰極的析氫電極電位）（1）水化氫離子遷移、對流、擴散到陰極表面

H3O+→陰極表面（2）水化氫離子脫水後，放電成為氫原子，被吸附在金屬上

H3O+→H++H2OH++e→M－H吸附（3）複合脫附或電化學脫附後氫原子結合成氫分子（M－H吸附）+（M－H吸附）H2

（M－H吸附）+（M－H吸附）H2（4）電極表面的氫分子通過擴散、聚集成氫氣泡逸出複合脫附電化學脫附塔菲爾公式與電極材料、表面狀態，溶液的組成、濃度、溫度有關氫的超電壓的影響因素：與電極材料的種類有關：詳見P28，Fig.1-27與電極的表面狀態有關：粗糙的表面低於光滑表面與溶液的PH值有關：酸性溶液中:

鹼性溶液中:與溶液的溫度有關：與某些添加劑有關：如緩蝕劑，胺、醛類等有機物質析氫腐蝕的特點：陰極材料的性質對腐蝕速度影響很大溶液的流動狀態對腐蝕速度影響不大陰極面積增加，腐蝕速度加快氫離子濃度增高（PH值下降）、溫度升高會促使析氫腐蝕加劇。1.3.2耗氧腐蝕：溶液中的中性氧分子在腐蝕電池的陰極上進行離子化反應，稱為吸氧反應或耗氧反應1、發生耗氧腐蝕的條件0.805v耗氧腐蝕比析氫腐蝕更易發生2、耗氧腐蝕的陰極過程和氧的超電壓

氧向陰極輸送氧去極化

氧的離子化反應：O2+2H2O+4e→4OH-介質中存在大量氧化劑，溶液強烈攪拌，充分的氧到達陰極表面，陰極過程由氧的離子化超電壓起控制作用溶液中氧化劑或溶解氧量少，或陰極電流密度不斷增大，陰極過程由氧的擴散起控制作用氧的擴散超電壓：3.耗氧腐蝕的特點（1）腐蝕過程的控制步驟隨金屬在溶液中的腐蝕電位而異；3.耗氧腐蝕的特點（2）在氧的擴散控制情況下，腐蝕速度與金屬本身的性質關係不大；3.耗氧腐蝕的特點（3）溶液的含氧量對腐蝕速度的影響很大3.耗氧腐蝕的特點（4）陰極面積對腐蝕速度的影響視腐蝕電池類型而異對宏觀腐蝕電池來講，陰極面積↑，腐蝕速度↑對腐蝕微電池來講，陰極面積對腐蝕速度無明顯的影響（5）溶液的流動狀態對腐蝕速度影響大1.4.1金屬的鈍化現象

金屬鈍化的難易程度與鈍化劑、金屬本性和溫度等有關；金屬鈍化後電位往正方面急劇上升；金屬鈍態與活態之間的轉換往往具有一定程度的不可逆性；在一定條件下，利用外加陽極電流或局部陽極電流也可以使金屬從活態轉變為鈍態鈍化現象的共同特徵：1.4.2鈍化理論與鈍化特性曲線分析1、鈍化理論成相膜理論（薄膜理論）吸附理論2、鈍化特性曲線分析可鈍化金屬的陽極極化曲線陰極過程對金屬鈍化的影響2、鈍化特性曲線分析1.4.3金屬鈍性的應用金屬鈍化的特性在工業上的應用：1、陽極保護（第六章將詳細介紹）2、化學鈍化提高金屬耐蝕性3、添加易鈍化合金元素，提高合金的耐蝕性4、添加活性陽極元素提高可鈍化金屬或合金的耐蝕性第二章影響腐蝕的結構因素2.1力學因素2.2表面狀態與幾何因素2.3異種金屬組合因素2.4焊接因素2.1力學因素2.1.1應力腐蝕破裂(StressCorrosionCracking)

金屬結構在拉應力和特定腐蝕環境共同作用下引起的破裂應力腐蝕產生的條件應力腐蝕是應力與腐蝕介質綜合作用的結果應力必須是拉應力環境因素：黃銅-氨溶液；奧氏體不銹鋼-CI-溶液；碳鋼-OH-溶液等2.應力腐蝕破裂速度與裂紋形貌SCC過程的三個階段：

I：腐蝕引起裂紋或蝕坑的階段（潛伏期或誘導期）

II：裂紋擴展階段

III：破裂期

SCC斷裂速度約為0.01~3mm/h裂紋的形貌：應力腐蝕機理

解釋SCC機理的學說很多：電化學陽極溶解理論氫脆理論膜破裂理論化學脆化-機械破裂兩階段理論腐蝕產物楔入理論應力吸附破裂理論電化學陽極溶解理論：腐蝕沿“活性途徑”，在陽極侵蝕處形成狹小的裂紋或蝕坑↓裂紋內部與金屬表面構成腐蝕電池↓活性陰離子進入裂紋或蝕坑內部↓濃縮的電解質溶液水解酸化↓裂紋尖端的陽極快速溶解↓裂紋不斷擴展直至破裂防止和減輕應力腐蝕的途徑：消除環境、應力和冶金三個方面的一切有害因素（1）降低設計應力，使最大有效應力或應力強度降低到臨界值以下；防止和減輕應力腐蝕的途徑：（2）合理設計與加工，減少局部應力集中。選用大的曲率半徑採用流線型設計關鍵部位適當增厚（或改變結構型式）焊接接構採用對接等等具體示例防止和減輕應力腐蝕的途徑：（3）採用合理的熱處理方法消除殘餘應力，或改善合金的組織結構以降低對SCC的敏感性採用退火處理消除內應力對高強度鋁合金，通過時效處理，改善合金的微觀結構，避免晶間偏析物的形成，提高SCC的敏感性（4）其他方法合理選材去除介質中的有害成分添加緩蝕劑採用陰極保護2.1.2腐蝕疲勞腐蝕疲勞的概念：

腐蝕介質和變動負荷聯合作用而引起金屬的斷裂破壞腐蝕疲勞的特點：沒有腐蝕介質的限定裂紋多為穿晶型，分枝較少斷面大部分被腐蝕產物所覆蓋，小部分呈粗糙的碎裂狀影響因素：

pH值；含氧量；溫度；變動負荷的性質；交變應力的幅度、頻率等2.1.2腐蝕疲勞4、腐蝕疲勞機理：腐蝕疲勞是一個力學-電化學過程。5、防護方法：通過改變設計和正確的熱處理方法降低部件的應力鍍層（鋅、鎘）加緩蝕劑表面處理陰極保護2.1.3磨損腐蝕1、定義腐蝕性流體與金屬構件以較高速度做相對運動而引起的金屬腐蝕損壞2、分類湍流腐蝕；空泡腐蝕；微振腐蝕3、防護合理的結構設計正確的選擇材料適當的塗層陰極保護湍流腐蝕機理高速流體擊穿了緊貼金屬表面的邊界液膜，加速了去極劑的供應和陰、陽極腐蝕產物的遷移，使陰、陽極的極化作用減小；高速湍流對金屬表面產生了附加的剪切力，空泡腐蝕機理流速足夠高時，液體的靜壓力將低於液體的蒸汽壓，使液體蒸發在低壓區形成氣泡，高壓區壓過來的流體使氣泡崩潰，產生的衝擊波強烈的錘擊金屬表面，破壞表面膜，使膜下金屬的晶粒產生龜裂和剝落。2.2表面狀態與幾何因素2.2.1孔蝕孔蝕的電化學測量方法孔蝕電位自鈍化電位電位>孔蝕電位時：發生孔蝕孔蝕電位>電位>自鈍化電位：不產生新的蝕核，原有蝕孔點繼續發展電位<自鈍化電位：保持鈍態防止孔蝕的方法降低材料的有害雜質的含量加入適量的能提高抗孔蝕能力的合金元素改善熱處理溫度降低介質中活性陰離子濃度結構設計時消除死區防止溶液中有害物質濃縮陰極保護2.1.2縫隙腐蝕1、原理：當金屬與金屬或金屬與非金屬之間存在很小的縫隙時,縫內介質不易流動而形成滯留狀態,促使縫隙內的金屬加速腐蝕2.1.2縫隙腐蝕2、縫隙腐蝕的防止方法：結構設計：在結構設計上避免形成縫隙和能造成表面沉積的幾何構形儘量避免積液和死區結構能夠妥善排流，有利於沉積物及時清除（或採用固體填充，將縫隙填實）選材：採用耐縫隙腐蝕的材料其他：採用陰極保護

2.3異種金屬組合因素2.3.1電偶腐蝕的原理2.3.2面積比與“有效距離”SK/SA↑，陽極金屬的腐蝕速度↑有效距離：陽極腐蝕主要集中在接合處附近，離接合處越遠則，腐蝕電流越小，超過一定範圍，電偶效應幾乎為零。

有效距離與腐蝕電池的電動勢、溶液的電導率、接合處的幾何形狀有關2.3.3防止電偶腐蝕的途徑選擇相容性材料電偶序中相隔距離比較近的材料，相容性較好合理的結構設計

儘量避免小陽極大陰極的結構不同金屬的部件彼此絕緣插入第三種金屬（或採用鍍層過渡）陽極部件易更換，或適當增厚2.4焊接因素

2.4.1焊接缺陷與腐蝕1、焊接缺陷：焊瘤；咬邊；飛濺；電弧熔坑2.4.1焊接缺陷與腐蝕2、異種金屬焊接在腐蝕環境中，由於存在電位差，構成電偶腐蝕。選用比母材電位更高的金屬做焊條3、焊接殘餘應力4、焊接熱影響區當金屬中含有大量合金元素時，易發生焊縫晶間腐蝕

在焊接過程中，焊件體積變化受阻產生高溫區金屬內部產生殘餘拉應力，低溫區金屬內部產生殘餘壓應力焊接應力僅是局部效應（降低焊接殘餘應力，防止應力腐蝕破裂）2.4.2焊縫晶間腐蝕1、特點由微電池作用引起的局部破壞現象。金屬材料在特定的腐蝕介質中沿著材料晶間產生的腐蝕2、晶間腐蝕機理在腐蝕性介質中，晶間貧鉻區相對於碳化物和固溶體其他部分，形成小陽極大陰極的微電池，發生晶間腐蝕影響因素：化學成分。溫度、時間

表面觀察不到晶粒間結合強度喪失區域較窄（熱影響區熔合線附近）2.4.2焊縫晶間腐蝕3、防止晶間腐蝕的方法：

固溶處理穩定化退火超低碳法合金化法焊縫形成雙相組織第三章金屬在某些環境中的腐蝕3.1在高溫氣體中的腐蝕3.2在大氣中的腐蝕特點3.3在土壤中的腐蝕特點2.4在海水中的腐蝕特點3.1在高溫氣體中的腐蝕金屬在高溫氣體中的氧化是一種普遍、重要的腐蝕形式，瞭解金屬氧化的機理及其規律正確選用高溫結構材料防止（減緩）金屬在高溫氣體中的腐蝕3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜

3.1.2金屬氧化的動力學規律

3.1.3高溫合金的抗氧化性能

3.1.4氫腐蝕與硫化

3.1.5耐熱金屬結構材料簡介

3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜1、高溫氧化過程金屬氧化：金屬與介質作用失去電子的過程

M→Mn++nexM

+Yx=MxYy

第一步:吸附、化合成膜：（介面反應）第二步：膜成長：（擴散過程）金屬氧化膜成長的擴散方式：金屬氧化膜的結構和形態決定反應物質（M2+

或O2-）通過膜的擴散方式和擴散速度3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜2、氧化膜的結構與形態金屬氧化物可能有三種形態：固體、液體、氣體固體金屬氧化膜：導電、擴散特性反應氧化物的屬性和晶格內部缺陷結構非當量化合的離子晶體：

金屬陽離子過剩陰離子過剩金屬離子過剩的氧化膜：金屬離子不足的氧化膜：膜的成長都是依靠電子和離子通過膜中缺陷的遷移來實現的離子遷移速度愈快，氧化速度愈快離子擴散的方向取決於晶格缺陷的類型離子擴散的速度取決與晶格缺陷的濃度3.1.1金屬的高溫氧化與氧化膜3、氧化膜的保護性

氧化膜的完整性、緻密性膜的熱穩定性膜的結構及厚度膜與金屬的相對熱膨脹係數膜中的應力狀態氧化膜具有保護性的條件：

膜必須是完整的膜具有足夠的強度和塑性，與基體膨脹系數相近，結合力強膜內晶格缺陷濃度低在高溫介質中穩定性好（高的熔點、高的生成熱）3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律1、直線規律：鹼金屬、鹼土金屬及其合金3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律2、拋物線規律：W、Fe、Cu、Ni、Mn、Zn、Ti等3.1.2金屬氧化的動力學規律金屬的氧化速度的規律3、對數規律：Zn(<225℃)、Ni（<650℃）Cu（<100℃）

Al、Cr、Si及其合金3.1.3高溫合金的抗氧化性1、合金化原理利用合金化提高金屬的抗氧化性途徑：（1）減小氧化膜的晶格缺陷濃度金屬離子過剩型氧化膜：原子價較高的金屬離子金屬離子不足型氧化膜：原子價較低的金屬離子

（2）依靠選擇氧化生成保護膜

合金元素的離子半徑<基體金屬離子半徑（3）生成穩定的新相（複合氧化物）離子在AB2O4氧化膜中的擴散速度遲緩（移動所需活化能提高）3.1.3高溫合金的抗氧化性2、合金的抗氧化性高溫下迅速氧化，氧化後形成一層連續而緻密的、牢固地附著在金屬表面的薄膜，使金屬具有不再被氧化或氧化速度很小的特性提高鋼的抗氧化性：採用合金化途徑，加入Cr、Al、Si及其他微量元素，選擇氧化或生成複合氧化物新相與溫度、壓力有關3.1.4氫腐蝕與硫化1、氫腐蝕鋼材受高溫高壓的氫氣作用，變脆甚至破裂的現象

氫腐蝕分為兩個階段：

I：氫脆階段（也稱為氫腐蝕的孕育期）；II：氫侵蝕階段

Fe3C+2H2→3Fe+CH4↑Fe3C→3Fe+CC+2H2→CH4

提高鋼的抗氫腐蝕性能：鋼中加入強碳化物形成元素（Cr、Mo、W、V、Nb、Ti），使碳優先結合成穩定的碳化物鋼材的氫腐蝕曲線3.1.4氫腐蝕與硫化2、高溫硫化金屬與含S氣體接觸，反應生成硫化物，使金屬不斷腐蝕的現象體積比r更大硫化比氧化作用更嚴重：晶格缺陷濃度高得多膜的熔點低（共晶物更低）

高溫硫腐蝕3.1.5耐熱金屬結構材料簡介

抗氧化鋼：高溫下具有抗氣體侵蝕能力的鋼

Al、Si、Cr作為合金元素高溫下，不受壓或壓力較低的設備耐熱鋼熱強鋼；在高溫下具有足夠強度的鋼

Cr、Mo、W、V、Ti、Nb作為合金元素高溫下，壓力較高的設備（實例見教材P74）耐熱新鋼種：10MoWVNb12Cr2MVTiB、12Cr3MoVSiTiB4Cr22Ni4N、3Cr24Ni7SiN3Cr19Ni4SiN3.1.5耐熱金屬結構材料簡介

抗氧化鋼：高溫下具有抗氣體侵蝕能力的鋼

Al、Si、Cr作為合金元素高溫下，不受壓或壓力較低的設備2、耐熱鋼熱強鋼；在高溫下具有足夠強度的鋼

Cr、Mo、W、V、Ti、Nb作為合金元素高溫下，壓力較高的設備（實例見教材P74）3.2在大氣中的腐蝕特點金屬在大氣自然條件下發生的腐蝕在金屬表面上的薄層電解液膜中進行的電化學腐蝕金屬表面的水膜成分，是大氣中的雜質溶解在水膜中形成的相應的電解質溶液大氣腐蝕過程遵循電化學腐蝕的一般規律自身的特點：陰極以耗氧腐蝕為主；腐蝕程度受大氣的成分和濕度影響3.2在大氣中的腐蝕特點3.3在土壤中的腐蝕特點與在電解液中腐蝕的本質是一樣的自身特徵：陰極過程主要上氧的去極化過程受土壤的結構和濕度的影響易因充氣不勻形成供氧差異腐蝕電池雜散電流引起的腐蝕現象3.4在海水中的腐蝕特點與在電解液中腐蝕的本質是一樣的自身特徵：陰極過程主要上氧的去極化過程電負性很強的金屬及合金發生氫的去極化反應受海水的流速影響選用在含氯離子的溶液中有穩定鈍態的金屬和合金，降低腐蝕速度異種金屬在海水中容易發生電偶腐蝕

第四章金屬結構材料的耐蝕特性4.1金屬耐蝕合金化原理4.2常用結構材料的耐蝕性4.3結構材料的選擇原則4.1金屬耐蝕合金化原理（1）金屬的熱力學穩定性

判斷依據：標準電位值

（-0.414V、0V、+0.805V）（2）金屬的鈍化熱力學不穩定的金屬在氧化性介質中容易鈍化

易鈍化的金屬可作為合金元素（3）腐蝕產物膜（機械鈍態膜）的保護性能1、純金屬的耐蝕特性4.1金屬耐蝕合金化原理（1）提高金屬的熱力學穩定性

（貴金屬，難以推廣）（2）減弱合金的陰極活性減小金屬或合金中的活性陰極面積；通過熱處理的方法形成穩定的固溶體加入吸氫超電壓高的合金元素（增大合金陰極析氫反應的阻力）（3）減弱合金的陽極活性（是最有效、應用最廣泛的方法）減少陽極相的面積加入易鈍化的合金元素加入陰極合金元素促進陽極鈍化（4）使合金表面生成電阻大的腐蝕產物膜2、金屬耐蝕合金化的途徑4.1金屬耐蝕合金化原理

塔曼---合金的耐蝕性與固溶體提的成分之間的特殊關係對同一種合金，在不同的介質中其穩定性臺階值是不同的適用於二元系統能夠也使用於多元系統的固溶體合金至今仍無確切的解釋3、單相合金的確n/8定律4.1金屬耐蝕合金化原理

鉻（Cr）：是不銹鋼的基本合金元素；熱力學不穩定與鐵基合金組成固溶體時，合金呈現不同程度的類似鉻的耐蝕特性在具備鈍化的條件下，含量越高，耐蝕性越好在不能實現鈍化的條件下，隨著含量的增高，腐蝕速率反而加大4、主要合金元素對耐蝕性的影響

鎳（Ni)：熱力學不夠穩定與Fe-Ni合金在硫酸、鹽酸和硝酸中的腐蝕速率都隨著鎳的含量的增加而減小；鎳在鐵的基體中的耐蝕性不是鈍化作用，而是使合金的熱力學穩定性提高在氧化性介質和還原性介質中均有效優勢：與鉻配合加入鐵中獲得不銹鋼；綜合了鉻鎳的優勢，耐氧化性介質腐蝕也耐還原性介質腐蝕；形成奧氏體，具有良好的熱加工性、冷變形能力、可焊性、良好的低溫韌性。不利之處：增加不銹鋼的晶間腐蝕傾向4、主要合金元素對耐蝕性的影響

鉬（Mo)：使合金耐還原性介質的腐蝕和抗氯離子等引起的孔蝕含量較小時，使鋼對氯化物腐蝕破裂敏感，而當鉬含量大於4%時，鋼的耐應力腐蝕破裂性能提高鈍化膜厚度隨著鋼中鉬含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常會延長蝕孔形成的孕育期，提高耐孔蝕性能。4、主要合金元素對耐蝕性的影響

矽（Si)：在相應的合金中具有耐氯化物腐蝕破裂、耐孔蝕、耐濃熱硝酸、抗氧化、耐海水腐蝕等作用不銹鋼隨矽含量的增加，耐應力腐蝕破裂性能顯著改善（依靠加矽形成富矽保護膜）耐氯離子腐蝕（耐氯化物應力腐蝕破裂）改善耐孔蝕性能（提高了鋼的鈍態穩定性）耐強氧化物腐蝕：形成富集Si,Cr,O的表面膜Si與Cr,Mo與Cu配合，可以得到各種耐海水鋼4、主要合金元素對耐蝕性的影響

銅（Cu)：是低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鑄鐵中常用的耐蝕合金元素之一；耐大氣腐蝕：銅在低合金鋼大氣腐蝕過程中起著活性陰極的作用，在一定條件下可以促使鋼產生陽極鈍化，從而降低腐蝕速率；鈍化膜易被活性氯離子破壞，所以銅鋼只在較純淨的空氣中具有較好的耐蝕性；可提高鋼對H2SO4的耐蝕性：提高了合金的熱力學穩定性；可減弱鋼在海水中的縫隙腐蝕：加入Cu後，鋼的陽極過程受到阻滯，使鈍化臨界電流密度減小。4、主要合金元素對耐蝕性的影響4.2常用結構材料的耐蝕性能主要有不銹鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、矽鑄鐵等（1）18-8不銹鋼（Cr18%,Ni8%-9%;n=2)在空氣、水、中性溶液和各種氧化性介質中十分穩定在酸性介質中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的強弱有關）不銹鋼設備的腐蝕多是局部腐蝕破壞：

晶間腐蝕、孔蝕、應力腐蝕1、依靠鈍化獲得耐蝕能力的金屬4.2常用結構材料的耐蝕性能鋁的耐蝕能力主要取決於在給定環境中鋁表面的保護膜的穩定性；在中性和近中性以及大氣中具有很高的穩定性；在氧化性的酸或鹽溶液中也十分穩定常用於濃硝酸的生產中在含鹵素離子的中性溶液中易發生小孔腐蝕在大多數有機介質中有很好的耐蝕性對硫和硫化物有很好的耐蝕性加入Cu,Mg,Mn等使鋁強化，提高純鋁的強度耐蝕鋁合金主要有Al-Mn,Al-Mn-Mg,Al-Mg-Si,Al-Mg2、鋁與鋁合金4.2常用結構材料的耐蝕性能氧化性介質；沸水和過熱蒸汽；沸騰鉻酸、濃硝酸、濃硝酸的混酸、高溫高濃度的硝酸在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蝕性在含有少量氧化劑或添加高價重金屬離子，或與鉑、鈀等相接觸，抑制鈦的腐蝕（可以促使陽極鈍化）在稀堿溶液中耐蝕在一定條件下，發生激烈的發火反應；主要品種有：Ti-Pd,Ti-Ni,Ti-Mo,Ti-Ni-Mo合金容易發生氫脆情況應力腐蝕破裂3、鈦及鈦合金4.2常用結構材料的耐蝕性能含14.5-18%的鐵碳合金稱為高矽鑄鐵n=2表面鈍化形成SiO2保護膜在堿，氫氟酸，氟化物，鹵素，亞硫酸等環境中不耐蝕抗熱衝擊能力差4、高矽鑄鐵4.2常用結構材料的耐蝕性能（1）碳鋼和鑄鐵多相合金（2）鉛與鉛合金常用來製作輸送硫酸的泵、管和閥等*不用用於食品和醫藥中（千萬分之一）2、可鈍化或腐蝕產物穩定的金屬：4.2常用結構材料的耐蝕性能貴金屬具有很高的熱力學穩定性，常用於金屬結構材料中銅屬於半貴金屬：在酸性溶液中不會發生析氫腐蝕銅在氧化性介質包括含氧酸中發生耗氧腐蝕銅在溶有氧的堿中不耐蝕不耐硫化物腐蝕黃銅合金耐空泡腐蝕性能較好3、依靠自身熱力學穩定而耐蝕的金屬：4.3結構材料的選擇原則（1）介質的特性與溫度、壓力（2）工藝條件對材料的限制（3）設備的功能和結構（4）運轉及開停車的條件1、根據工藝條件分析對設備材料的要求4.3結構材料的選擇原則首先瞭解各種材料的共性，然後分析某些材料的特殊性質，全面掌握各種材料的基本特性2、掌握材料的基本特性4.3結構材料的選擇原則3、材料選擇的基本要點耐蝕性力學物理特性加工成型工藝性能材料價格與來源4.2常用結構材料的耐蝕性能（1）減少溶液中的鹵素離子的濃度（設計中儘量避免有溶液的滯留區，防止鹵素離子的局部濃縮）（2）提高溶液的流速（房子雜質附著於金屬表面，避免形成所謂的鈍性-活性電池）（3）添加緩蝕劑（4）增加Cr,Mo等可以提高孔蝕的擊穿電位的合金元素（5）採用陰極保護（使不銹鋼的腐蝕電位往負方向移動至擊穿電位以下）1、提高不銹鋼抗孔蝕的能力：//eroscor.htm第五章非金屬結構材料的耐蝕特性5.1高分子材料的腐蝕性和影響因素5.2耐腐蝕高分子材料5.3耐腐蝕無機非金屬材料5.4碳-石墨5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性5.1高分子材料的腐蝕特性和影響因素滲透：高分子材料處於環境中，腐蝕性介質通過材料表面滲入內部，同時，材料的可溶成分及腐蝕產物逆向擴散進入介質。溶脹：相當數量的介質小分子滲入高聚物內部，引起高分子材料宏觀上的體積和重量的增加溶解：如果大分子間無交聯鍵，溶脹可以一直進行下去，大分子充分溶劑化後會緩慢的向溶劑中擴散，形成均一的溶液1、溶脹、溶解與滲透5.1高分子材料的腐蝕特性和影響因素2、化學腐蝕--氧化聚二烯烴>聚丙烯>低密度聚乙烯>高密度聚乙烯5.1高分子材料的腐蝕特性和影響因素加聚反應合成的產物的主鏈“C—C”共價鍵不易水解雜鏈高聚物易水解，雜原子與碳原子鍵的極性越大，越易水解高分子材料的水解基團在酸堿介質中的水解活化能越高，越不易水解耐酸性介質水解的能力：醚鍵>醯胺鍵或醯亞胺鍵>酯鍵>矽氧鍵耐鹼性介質水解的能力：醯胺鍵或醯亞胺鍵>酯鍵2、化學腐蝕--水解5.1高分子材料的腐蝕特性和影響因素

在某些條件下，高分子材料在應力和腐蝕性質共同作用下，發生類似金屬應力腐蝕破裂的現象，出現裂紋，並不斷發展直至脆斷。3、應力腐蝕開裂應力腐蝕開裂的規律：大分子鏈及鏈段沿應力方向移動：拉應力作用下：材料的品質↑，機械強度↓正應力作用下：材料的品質增加趨勢↓在長期靜負荷及交變應力作用下，腐蝕性介質中，蠕變強度↓、疲勞強度↓受多向應力作用或存在較大應變的高分子材料，可能發生環境應力開裂耐環境應力開裂的能力與材料本性和介質本性有關：部分結晶的塑膠，晶區有應力集中，在晶區與非晶區的交界處產生裂紋的傾向性就大應力集中部位，環境應力開裂的可能性大分子量小、分佈窄的高聚物比大分子量的易發生開裂在具有中等溶脹能力的醇類、蓖麻油等活性介質中，材料易發生環境應力開裂

5.1高分子材料的腐蝕特性和影響因素影響高分子材料老化的因素：

陽光溫度濕度其他作用4、老化（耐侯性）紫外線紅外線水分、雨雪5.2耐腐蝕的高分子材料1、硬聚氯乙烯塑膠：nCH2﹦CHCl→〔CH2—CH·Cl〕n材料的溶解性和滲透性增加聚合物裂解交聯氧化產物降解交聯（老化）5.2耐腐蝕的高分子材料1、硬聚氯乙烯塑膠：nCH2﹦CHCl→〔CH2—CH·Cl〕n常用耐腐蝕部件和設備：貯槽、塔設備、電除霧器、離心泵、風機、管道、管件及閥門等研製開發改性的聚氯乙烯：

FR-PVCC-PVC

玻璃鋼增強PVCPVC使用實例見P1045.2耐腐蝕的高分子材料2、硬聚氯乙烯設備結構設計特點

根據PVC材料的特性和具體使用條件確定許用應力和安全係數以長期拉伸強度作為計算許用應力的依據焊縫係數0.85~0.95，一般取0.6

採用單面或雙面加強焊提高焊縫強度、保護焊縫；焊縫盡可能錯開（多塊板材）5.2耐腐蝕的高分子材料2、硬聚氯乙烯設備結構設計特點

頂蓋和筒體結構應採取措施加強剛性，防止變形5.2耐腐蝕的高分子材料2、硬聚氯乙烯設備結構設計特點

避免焊縫本體和焊縫邊線的母材斷面的劇烈變化5.2耐腐蝕的高分子材料2、硬聚氯乙烯設備結構設計特點

考慮到材料的膨脹係數，金屬加強構件與塑膠設備之間允許相對自由位移；長管道，加膨脹結利用PVC的熱塑性，管道之間採用熱脹承插的結構連接PVC的強度的原因，設備不能承受過大的載荷5.2耐腐蝕的高分子材料3、其他塑膠（1）聚丙烯塑膠（PP）具有良好的耐蝕性、耐溶劑性、耐熱性（>PVC）可以採用熱塑性塑膠的加工方法、可以焊接常用於製作化工管道、貯槽、襯裏等石墨改性PP，可做PP換熱器線膨脹係數PP=3線膨脹係數PVC

楊氏模量PP=1/8楊氏模量PVC熱膨脹和剛性問題5.2耐腐蝕的高分子材料3、其他塑膠(2)氟塑膠：含F原子的塑膠的總稱。具有耐蝕、耐熱、自潤滑性

聚四氟乙烯（PTFE，F-4）聚三氟氯乙烯（PCTFE，F–3）聚全氟乙丙烯（FEP，F–46）5.2耐腐蝕的高分子材料3、其他塑膠

聚四氟乙烯（PTFE，F-4）

〔

CF2

-

CF2

〕n高化學惰性耐蝕性耐熱性耐老化性機械強度、剛性低線膨脹係數大導熱性差熔點高，成型加工困難難粘結或焊接用做摩擦件和密封件，用在高溫或強腐蝕場合5.2耐腐蝕的高分子材料

（2）氟塑膠

聚三氟氯乙烯（PCTFE，F–3）聚全氟乙丙烯（FEP，F–46）〔

CF2

-

CF

〕nCl-[-[-CF2-CF2-]x--[-CF-CF2-]y-]-n

FEP熔點<PTFE熔點;加工成型性優於PTFE加工成型性優於聚四氟乙烯5.2耐腐蝕的高分子材料（3）氯化聚醚塑膠

結晶大分子結構中存在醚鍵具有較高的耐蝕性。熱塑性塑膠加工成型用做塗層和襯裏（4）聚苯硫醚塑膠PPS耐熱機械性能高熱塑性塑膠加工成型用做耐蝕和耐熱的閥門、泵、密封環主要用於防腐塗層5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（一）陶瓷的耐蝕性的影響因素：

材料的化學成分礦物學組成孔隙結構類型高溫下材料性質的變異腐蝕介質的性質SiO2↑,Al2O3耐酸↑CaO,MgO耐堿陶瓷的化學組分為各類矽酸鹽5.3.1陶瓷矽酸鹽在酸中的腐蝕速度（除HF和高溫H3PO4外）：

與酸的種類無關，

主要取決於酸的電離度和粘度

電離度↑、粘度↓，腐蝕作用↑SiC及Si3N4

也會被HF和H3PO4腐蝕5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（二）陶瓷材料的特性指標：

孔隙率和吸水率不滲透性耐熱衝擊性能耐酸度

孔隙率：材料中的孔隙體積與材料總體積之比（%）

區別：真孔率；顯孔率吸水率：材料在吸水前後的品質之差與原來的品質之比耐熱衝擊性：反映材料承受溫度劇變能力的指標。抗熱衝擊係數B：一般通過實驗直接測定5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（三）化工陶瓷的應用

接觸強腐蝕介質的：塔器；貯槽；泵；風機；懸塞；管道；管件5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（四）陶瓷設備結構設計特點

容器的殼體：圓筒形或球形，器壁厚度：5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（四）陶瓷設備結構設計特點

設備的底：可設計成蝶形、半球形、平底平底的厚度；內外轉角的半徑5.3耐腐蝕的無機非金屬材料5.3.1陶瓷（四）陶瓷設備結構設計特點

設備的頂蓋：一般採用蝶形、橢圓形、半球形設備的支座：盡可能設計成裙式支座，四周開設透氣孔濾板：設計成拱形連接結構：承插結構、活套法蘭連接（內壓設備）輸送熱介質的管道：設置補償裝置教材P1115.3耐腐蝕的無機非金屬材料（五）其他矽酸鹽材料--玻璃

石英玻璃主要用於製作實驗室儀器、高純物料提純設備高矽氧玻璃：是石英玻璃的替代品:95%SiO2

硼矽酸鹽玻璃:79%SiO2+12~4%B2O3

實驗室玻璃儀器、蒸餾塔、吸收塔、泵、換熱器、管道、法蘭、閥門等5.3耐腐蝕的無機非金屬材料（五）其他矽酸鹽材料--花崗石(70~75%SiO2+~15%Al2O3+~10%(K2O、Na2O)用於修築：鹽酸、硝酸的處理槽、貯槽、吸收塔、電解池製造碘、溴的裝置砌做耐酸的地坪、溝槽和基底等產地不同的花崗岩，性能差異較大5.3耐腐蝕的無機非金屬材料（五）其他矽酸鹽材料—鑄石(50%SiO2+~15%Al2O3+~35%(鹼金屬和鐵氧化物)使用範圍與花崗岩類似，襯砌施工比花崗岩方便鑄石具有極高的耐磨性是用玄武岩、輝綠岩及某些工業渣進行配料熔化、鑄造成型的人工石材無定形碳和石墨的成品統稱為碳素材料5.4碳-石墨碳素材料是一種重要的工程材料耐磨、耐蝕的特點；應用：冶金、機電、化工、原子能和航空等5.4碳-石墨（一）碳-石墨製品的製造填塞孔隙合成樹脂、水玻璃、低熔點金屬無煙煤、焦炭、石油焦

澆鑄石墨

壓制石墨5.4碳-石墨（二）碳-石墨的性能與應用

碳-石墨製品大多為無定型碳和石墨晶體之間的介晶體碳碳-石墨製品的性質隨石墨化的程度不同，性能差異較大除強氧化性酸外，具有很高的化學穩定性5.4碳-石墨（二）碳-石墨的性能與應用

高導熱性和低熱膨脹係數石墨具有優良的自潤滑特性導電性除強氧化性酸外，具有很高的化學穩定性5.4碳-石墨（二）碳-石墨的性能與應用

浸漬石墨的機械強度顯著提高，導熱性和熱膨係數變化不大壓制和澆注石墨導熱性下降，熱膨脹係數提高5.4碳-石墨（二）碳-石墨的性能與應用不透性石墨：鹽酸、氯堿、次氯酸鈉、磷酸、醋酸以及農藥的生產中

熱交換器（列管式、噴淋式、塊孔式、板室式）吸收塔鹽酸合成爐離心泵管子、管件旋塞等密封環和滑動軸承5.4碳-石墨（三）新型碳素材料（1）膨脹石墨(柔性石墨、可撓性石墨）：

優良的熱穩定性高導熱率（各向異性）耐蝕可壓縮性回彈性

特別適用於陶瓷、玻璃設備或接管法蘭面的密封廣泛用做閥門、泵、壓力容器、熱交換器的密封5.4碳-石墨（三）新型碳素材料（2）碳纖維及其複合材料

彌補了普通C素材料的弱點（脆性），具有很高的比強度、比剛度；

C纖維導熱性低，用做感應爐或電阻爐的熱遮罩材料；石墨化纖維導熱率較高，可做為發熱元件（真空、惰性氣體中：2500℃）；5.4碳-石墨（三）新型碳素材料（2）碳纖維及其複合材料

石墨紗經四氟乙烯浸漬，作為輸送腐蝕介質的化工泵的填料密封，密封性好，使用壽命長碳纖維複合材料：碳纖維/樹脂、碳纖維/金屬、碳纖維/碳高比強度、高比鋼度、耐蝕碳纖維/樹脂應用最多5.4碳-石墨（三）新型碳素材料（3）熱解碳

是一種具有特殊結構和性能的氣相沉積碳

CH4、C3H8、C2H2、液化石油氣在灼熱基體表面熱分解制得晶體結構既不屬於石墨也不屬於無定型C

製品具有很大的各向異性5.4碳-石墨（三）新型碳素材料（3）熱解碳製品擇優取向度的程度與沉積溫度、碳氫化合物濃度等有關

~3000℃：石墨晶體；

2000~2200℃：各向異性大，製品密度高；

1500~1700℃：趨於各向同性，製品密度小；

<1400℃:製品結構接近石墨，熱解石墨主要在特殊領域應用5.4碳-石墨（四）不透性石墨設備結構特點

結構大多採用平板、塊、管、條等進行粘結組合多層板膠結時，膠結縫要錯開（60°）；接管與筒體的連接通常也用膠結的方法；有時採用螺紋（螺紋牙）與膠粘劑並用的連接結構採用錐形膠粘結構設備或管道彼此見採用凸緣活套法蘭、頂蓋採用平面法蘭石墨材料不能焊接、易機械加工石墨與金屬材料組合設備，要考慮熱膨脹係數的影響浮頭式列管換熱器的熱補償結構5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性玻璃鋼：玻璃纖維（或玻璃纖維布）與熱固性樹脂組成的樹脂基複合材料稱為玻璃纖維熱固性增強塑膠，俗稱玻璃鋼。具有高強度、耐腐蝕、成型加工性好等特點。性能與玻璃纖維及樹脂的種類、組成相的比例、組成相之間的結合強度有關玻璃鋼製品環氧基5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(一)化工玻璃鋼常用樹脂的耐蝕特性（1）環氧樹脂凡分子結構中含有環氧基團的高分子化合物統稱為環氧樹脂。

（1）環氧樹脂

粘接性能優異環氧固化物具有優良的化學穩定性固化收縮率小（一般<2％）：

酚醛樹脂為8％～10％；不飽和聚酯樹脂為4％～6％；有機矽樹脂為4％～8％)

環氧固化物的馬丁耐熱度105～130℃

常溫下流動性好（2）酚醛樹脂防腐工程用熱固性酚醛樹脂熱塑性酚醛樹脂（2）酚醛樹脂較高的化學穩定性在非氧化性酸中，耐蝕性>環氧樹脂和聚酯樹脂，不耐堿腐蝕馬丁耐熱度為120℃，最高為

150℃（不受力）具有較大的收縮率和氣孔率環氧-酚醛樹脂使材料的耐酸、堿，耐熱以及收縮率、粘結性等性能得到綜合提高（3）呋喃樹脂分子中含有呋喃環的高聚物稱為呋喃樹脂

具有良好的耐酸、耐鹼性能

可在酸堿交替的環境中使用不耐氧化性酸和其他氧化性介質的腐蝕

耐溶劑性和耐熱性較好塑性差易脆裂與金屬的粘結能力差（4）聚酯樹脂聚酯：多元醇與多元酸形成的縮聚物的總稱

不耐氧化性介質、易老化

在堿和熱酸的作用下，發生水解成型工藝性能良好製品緻密性好製造玻璃鋼主要用不飽和聚酯(二)玻璃鋼的耐蝕特性（1）玻璃鋼的強度和使用溫度

力學性能的最大特點：比強度高相對密度是碳鋼的1/3~1/4，比強度是碳鋼的2~3倍玻璃鋼的導熱係數僅為鋼的1/100~2/1000

不適合做傳熱設備熱膨脹係數較樹脂大為減小固化成型後尺寸比較穩定，不會因溫度變化發生較大的形變(二)玻璃鋼的耐蝕特性（2）玻璃鋼的耐化學腐蝕特性

玻璃鋼的耐蝕性主要取決於樹脂腐蝕過程是腐蝕介質或溶劑的滲透引起樹脂溶脹、溶解、水解、或受熱氧化降解及熱分解作用而導致的樹脂結構的破壞（3）玻璃鋼的耐老化性能酚醛樹脂老化最嚴重；防腐用的玻璃鋼在自然環境中可使用5-7年老化對機械強度影響較小，彈性模量緩慢降低5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（1）層間結構：內層:耐腐蝕層

厚度：0.5~1.5mm；樹脂：90%過渡層:中間防滲層

厚度：2~2.5mm；膠量：50~70%增強層:承載設備負荷，厚度依設計強度；玻纖維：70%外層：提高防老化性能，外表美觀

厚度1~2mm；含膠量：80~90%5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（2）玻璃鋼的剛性比較差，彈性模量只有普通碳鋼的1/5~1/10，因此，必須注意有良好的鋼性設計5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（3）矩形貯槽在裝滿介質時，其側壁的撓度不允許超過跨度的0.5%，撓度超過跨度的0.5%，必須在槽外部設加強圈5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（4）玻璃鋼管道的連接一般採用平口對接，承插式連接；斜介面（5）可拆連接時，用活套法蘭；整體法蘭頸增強部分厚度的圓角曲率半徑至少為法蘭厚度的1/25.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（6）人孔和接管孔應注意加強，或採用圓錐形接管。加強筋加強的接管連接，與加強筋頂點相連的筒體壁厚應增加5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點5.5樹脂基複合材料-玻璃鋼的耐蝕性(三)玻璃鋼設備的結構設計特點（7）平底貯槽底部轉角處曲率半徑不得小於40mm，底部適當增厚；液體注入管的設計應使液體緩慢流入；最好保持150~200mm的液層第六章防腐方法目前工程中用得最多的防腐方法：金屬或非金屬材料覆蓋層金屬覆蓋層：金屬襯裏；金屬鍍層；複合金屬板等非金屬覆蓋層：襯裏；搪瓷；搪玻璃；塗料；聯合覆蓋層電化學保護包括陰極保護；陽極保護防腐結構設計介質處理從防腐效果、施工難易、經濟成本等方面綜合考慮選取防腐方法6.1電化學保護法電化學保護是根據金屬電化學腐蝕原理對金屬設備進行保護的方法。分為陰極保護和陽極保護（一）陰極保護6.1電化學保護法（一）陰極保護電保護和護屏保護的原理完全相同；腐蝕著的金屬看作是雙電極腐蝕厚電池（1）原理6.1電化學保護法（一）陰極保護

最小保護電流密度最小保護電位（2）陰極保護的基本參數陰極保護的基本參數都通過實驗確定；與被保護金屬的種類，表面狀態，以及腐蝕介質的性質、濃度、溫度、運動狀況等因數有關6.1電化學保護法（一）陰極保護

確定合理的保護度

陽極材料的選擇

護屏或輔助陽極的合理配置

要預留保護參數的監測點（3）陰極保護技術設計的要點

電流密度增大到一定程度的時候會可能產生“過保護”現象護屏保護的陽極材料對保護效果起決定性的作用為了使被保護構件的表面獲得足夠的電流密度護屏必須：

具有足夠負的電位，並且極化性能愈小愈好；在使用過程中，表面不產生高電阻的硬殼，溶解均勻。電保護的輔助陽極材料對保護效果的影響相對次要，凡是導電的材料均可用來製作輔助陽極。

陽極的數量和配置恰當，使電流的分散均勻，避免發生電流“遮蔽作用”被保護設備上距離陽極最近的部位，集聚很高的電流密度，而離陽極較遠的部位，往往不能獲得足夠的電流密度，致使保護度降低，甚至完全得不到保護在實際保護條件下，金屬表面的保護電流密度受各種因素的影響會有較大的波動，為了便於對保護參數進行測量和監控，在被保護設備上應預留保護參數的監測點；由於保護電流密度很難直接測量，生產上都是監控保護電位

小結：對於腐蝕性不太強的介質宜採用陰極保護；強腐蝕介質中，電能或護屏材料的消耗大，不經濟；電保護比護屏保護的適用範圍寬，電流可調；電保護的基本投資高於護屏保護；陰極保護技術成熟，廣泛用於船舶、地下管道、海水冷卻設備、油庫及鹽類生產設備、化工設備（表6-2）的保護。6.1電化學保護法（二）陽極保護是利用金屬在電解質溶液中依靠陽極極化建立鈍態的特性而實施的保護方法。

致鈍電流密度（icp)

維鈍電流密度

鈍化區範圍（1）陽極保護的主要參數合理選擇致鈍電流密度金屬建立鈍態時，致鈍電流密度越小越好

使用小容量的電源設備，減少設備投資和耗電量；在致鈍過程中，被保護金屬的陽極溶解也較小致鈍電流密度的大小與金屬的本性、介質的條件、致鈍時間的長短有關當電流密度小到一定數值時，電流效率幾乎等於零在生產工藝條件允許時，可採用逐步鈍化的方法

維鈍電流密度直接反映了金屬設備在陽極保護下的腐蝕速度維鈍電流密度越小，經常性的電解消耗也越少。維鈍電流密度的大小取決與金屬的本性和介質條件採用塗料-陽極保護的聯合保護，降低維鈍電流密度穩定鈍化區電位範圍越寬越好在實施陽極保護時，不會因電位波動導致金屬由鈍態轉變為活態或過鈍化態對控制電位的儀器設備和參比電極的要求可適當降低穩定鈍化區的電位範圍很窄生產工藝條件稍有波動，金屬就有可能重新活化，陽極保護的實施就很困難6.1電化學保護法（二）陽極保護（2）陽極保護設計要點

正確選擇輔助陰極材料

輔助陰極的合理配置

參比電極的選用和安裝選擇的基本原則：

耐蝕、有一定的機械強度、製作容易、價格便宜，對某些材料還要考慮氫脆的影響濃硫酸：鉑、鍍鉑電極、鉭、鉬等稀硫酸：銀、鋁青銅、石墨等對硫酸純度要求不高時：高矽鑄鐵或普通鑄鐵鹽類溶液和堿類溶液：高鎳鉻合金、普通碳鋼用碳鋼做陰極時，陰極面積的設計要保證陰極上必要的保護電流密度陽極保護與陰極保護一樣也存在電流遮蔽作用陰極的配置只要滿足致鈍階段的要求，維鈍階段就一定能保證陰極的佈置常常需要通過試驗來確定參比電極選用的總體要求：工作穩定；可靠；便宜；易於製作、安裝和使用方便兩類常用的參比電極：可逆電極：甘汞電極；硫酸銅電極固體金屬電極：不銹鋼、鉛、鑄鐵、碳鋼參比電極的安裝位置：一般選在距陰極最遠或電位最低的部位適用範圍：適用於電解質溶液中連續液相部分的保護適用範圍窄，主要用於氧化性介質中對鋼鐵進行保護6.2襯裏是一種綜合利用不同材料的特性，具有較長使用壽命的防腐方法。大多是在鋼鐵或混凝土設備上選襯各種非金屬材料（一）碳鋼設備及襯裏材料的表面處理（1）對被粘物表面的要求

有良好的潤濕性

表面具有一定的粗糙度

表面清潔用接觸角大小來衡量膠粘劑對固體表面的潤濕性潔淨的金屬或無機材料的表面有較強的吸附性，再加上外力的塗刷，接觸角小於90°，即可完全潤濕的程度適當的提高表面的粗糙度增強了介面的鑲嵌效果毛細管作用促進膠粘劑的擴展，提高粘結強度過高的粗糙度使粘度降低工業上通常採用噴砂處理潔淨的金屬表面具有較高的表面自由能；表面存在鏽層、氧化物、油、水等，影響膠粘劑對金屬表面的潤濕性；鏽層和油、水等污染物本身的內聚力很小，夾雜在膠粘劑和被粘物的介面上，造成粘結強度降低為了保證襯裏的品質，加工金屬表面氧化皮必須去除6.2襯裏（一）碳鋼設備及襯裏材料的表面處理（2）鋼鐵表面處理

手工除鏽效率低、表面品質差，只適用於較小的表面或一般的塗料施工，襯裏工程很少採用機械清淨法包括機械研磨、滾磨、噴砂、噴丸、高壓水流等方法。噴砂：清除金屬表面的鐵銹、氧化皮及其他污垢；使金屬表面獲得一定的粗糙度（2）鋼鐵表面處理

化學法除鏽將金屬件浸於無機酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的氧化物

HCI（10~15%）：溶解鋼鐵表面氧化皮和鐵銹，用於間歇酸洗

H2SO4（5~10%）：進入氧化皮的微裂紋，在鋼與

Fe3O4、的介面上反應生成H2，使氧化皮脫落。用做流水作業的酸洗液酸洗液中必需添加緩蝕劑（一）碳鋼設備及襯裏材料的表面處理（3）襯裏材料的表面處理

機械處理方法用噴砂或手工打磨的方法，增加材料表面的粗糙度，和接觸面積，使塑膠表面更容易被膠粘劑潤濕化學方法處理高分子材料表面通過氧化、交聯、引入極性基團或接枝的作用提高表面活性聚烷烴類塑膠：過氧化氫、有機過氧化物、高錳酸鹽、王水、硫酸-重鉻酸鹽等含氟共聚物：鈉-萘-四氫呋喃、鈉-聯苯-二氧六環、納-萘-乙二醇二甲醚等6.2襯裏（二）磚板襯裏常用的磚板有：

輝綠岩板：既要求耐蝕又有嚴重磨損的場合

玄武岩板

耐酸瓷磚板

耐酸耐溫陶磚板：用於耐酸度要求稍低的部位

不透性石墨板：用於傳熱的設備

多年來一直是國內外傳統的防腐技術（二）磚板襯裏磚板襯裏的品質取決於：1、膠粘劑的合理選擇與施工2、襯裏結構的正確設計（1）襯裏膠泥的選擇防腐襯裏用膠粘劑要求：高的粘結強度高、耐蝕性良好、緻密抗滲透、熱穩定性好、固化收縮率低，經濟、便於施工常用於磚板襯裏的膠粘劑有：矽酸鹽膠粘劑、樹脂類膠粘劑矽酸鹽膠粘劑粘結機理：樹脂類膠泥：

大多使用熱固性樹脂（酚醛、環氧、呋喃、環氧-呋喃、環氧-酚醛等添加填料、固化劑等配製而成

樹脂類膠泥對非氧化性酸有較好的耐蝕性；環氧、呋喃：適用於酸堿交替的場合；酚醛膠泥：常用於滲透性較大的稀酸介質；環氧-呋喃膠泥：提高呋喃膠泥的粘結強度；環氧膠泥：粘結強度高、收縮性小、抗滲透性好、價格貴，一般用於擠縫和勾縫。各種膠泥的使用場合：P137（1）設備直徑不宜小於700mm；密閉設備設有人孔和可拆卸大法蘭；

法蘭轉角處襯貼耐腐蝕材料（2）焊縫採用對焊接；

內表面焊縫平整、凸起高度

<2.5mm；深入設備的接管，端部與設備內表面齊平；

避免斜插管2、襯裏結構設計中應注意的問題（3）液面以下器壁盡可能不安裝接管；

必須安裝接管時，嚴格注意品質：

2、襯裏結構設計中應注意的問題

襯裏法蘭處加翻邊隔離層;

中心插入保護套管;

接管直徑較大，無合適的套管，則襯一層小的瓷板或不透性石墨板。介質腐蝕性較強時，最好襯兩層。（4）設備內直接通入蒸汽加熱時，蒸汽管出口不得對準磚板襯裏層；同時有攪拌器時，蒸汽出口應與攪拌方向一致。2、襯裏結構設計中應注意的問題（5）設備底部的襯裏結構一般常用人字形排列、丁字形排列、扇形排列。2、襯裏結構設計中應注意的問題（6）設備頂蓋可以適當降低襯裏的要求6.2襯裏（三）玻璃鋼襯裏（1）玻璃鋼襯裏的滲透與應力破壞

玻璃鋼襯層出現針孔、氣泡或微裂紋，介質沿缺陷往裏滲透由於溶劑揮發，使一些未參與交聯反應的固化劑、增塑劑等物質析出；某些縮聚樹脂在固化過程中生成小分子；玻璃纖維的表面處理不好，介質滲到樹脂與玻璃纖維的介面間，破壞樹脂與金屬的粘合；如發生腐蝕，可能出現鼓泡，使襯裏層剝離（三）玻璃鋼襯裏（1）玻璃鋼襯裏的滲透與應力破壞

內應力超過玻璃鋼襯層強度，使襯層破裂；或局部應力集中使襯層翹曲或局部龜裂。

分子交聯和鏈的縮短引起體積收縮，在襯層內產生拉應力；加熱固化或升溫冷卻過程中，出現熱應力。提高抗滲性、減緩內應力正確選擇膠粘劑的配方；合理設計玻璃纖維與樹脂的相對比例；使樹脂充分固化；同時保證襯裏有足夠的強度（三）玻璃