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第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施

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第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施

Nanjing University of Technology,食品機械基礎第二篇 化工設備材料,授課教師:仲兆祥,第七章 化工設備的腐蝕及防腐措施,金屬的腐蝕,1,2,晶間腐蝕和應力腐蝕,4,金屬設備的防腐措施,3,金屬腐蝕破壞的形式,在外形、色澤以及機械性能等方面都發(fā)生一定的變化,腐蝕的危害,直接經(jīng)濟損失:更換設備及構件;,間接經(jīng)濟損失:設備停產(chǎn)、腐蝕泄露;,1.巨大的經(jīng)濟損失,大量優(yōu)質(zhì)原料泄露大量的金屬需要回煉,2.資源和能源的嚴重浪費,3.引發(fā)災難事故,4.污染人類生存環(huán)境,據(jù)統(tǒng)計,全世界現(xiàn)存的鋼鐵及金屬設備大約每年腐蝕率為10%,全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值3.54.2,超過每年各項大災(火災、風災及地震等)損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸!所以研究金屬腐蝕和防護具有重要意義.,金屬腐蝕的定義: 金屬材料與環(huán)境相互作用,在界面發(fā)生的化學,電化學和(或)生化反應而被破壞的現(xiàn)象,環(huán)境:大氣,土壤,水體,化學介質(zhì),7.1 金屬的腐蝕,金屬腐蝕的評定方法:1)質(zhì)量變化評定法 試驗測定,單位表面、單位時間腐蝕引起的質(zhì)量變化量。2)腐蝕深度評定法用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度。,化學腐蝕,金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。特點:1)腐蝕產(chǎn)物在金屬表面; 2)腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。腐蝕產(chǎn)物特性: 1)致密而穩(wěn)定,與金屬結合牢固鈍化膜鈍化作用; 2)不穩(wěn)定,與金屬結合不牢固脫落活化作用。,(1)金屬的高溫氧化及脫碳,金屬在高溫下的氣體腐蝕。,解決方法:冶煉時加入鉻,硅或鋁 不起皮鋼,脫碳反應: Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2,溫度700時脫碳作用。,力學性能下降,降低了表面硬度與抗疲勞強度,(2)氫腐蝕,鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力:,第一階段:氫脆(物理階段)以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部,聚集,使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。,第二階段:氫侵蝕(化學階段),發(fā)生化學反應: Fe3C+2H2=3Fe+CH4,危害:1)甲烷在晶界聚集,成為裂紋源; 2)甲烷在鋼材表面鼓泡,降低力學性能; 3)滲碳體還原為鐵素體,體積減小,產(chǎn)生組織應力,促進裂紋擴展。又提供氫和甲烷聚集條件,加重氫侵蝕鋼材組織成為網(wǎng)格。,解決方法:降低含碳量,使其沒有Fe3C析出;鋼中加入合金元素,形成穩(wěn)定的碳化物,不易與氫作用。,電化學腐蝕,金屬與電解液接觸發(fā)生電化學反應而引起的破壞。,三個環(huán)節(jié):,發(fā)生電化學腐蝕必備條件:,1)同一金屬上有不同電位的部分之間存在電位差,或不同金屬之間存在電位差;2)陽極和陰極互相連接;3)陽極和陰極同處在連通的電解液中。,HCl,答案,真相永遠只有一個:,7.2 晶間腐蝕和應力腐蝕,-均屬于電化學腐蝕。1)晶間腐蝕 腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處,腐蝕破壞金屬晶粒間的結合力,使之強度和塑性完全喪失。內(nèi)部瓦解作用。不銹鋼有晶間腐蝕可能: 在450850 之間,生成(Cr·Fe)23C6,沿晶界析出,晶界成為貧鉻帶。在電化學行為中,貧鉻帶成為陽極,晶粒成為陰極,形成微電池。,解決辦法:1)鋼中加入Ti和Nb元素,固定碳;2)減少不銹鋼中的碳含量。,2)應力腐蝕,亦稱腐蝕開裂金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應力共同作用下產(chǎn)生的破壞形式。腐蝕斷裂過程分三個階段:1)孕育階段機械裂紋。2)裂紋擴展裂紋尖端為高度應力 集中區(qū),出現(xiàn)微電池。3)破壞階段。,7.3 金屬腐蝕破壞的形式,危險性較小,壁厚有保證即可。,危險性較大,隱蔽;穿孔泄漏;局部應力過大。,7.4 金屬設備的防腐措施,1.襯覆保護層1)金屬保護層電鍍,噴鍍,襯里等。2)非金屬保護層非金屬襯里瓷磚,石墨板,水玻璃膠泥;防腐涂料防腐漆,環(huán)氧樹脂等。2.電化學保護1)陰極保護犧牲陽極保護。,2)陽極保護被保護設備接直流電源陽極,生成“鈍化膜”。,3.添加緩蝕劑,腐蝕性介質(zhì)中加入少量緩蝕劑,降低或停止腐蝕作用。注意! 1)不影響產(chǎn)品(介質(zhì))質(zhì)量; 2)符合性; 3)種類和用量要經(jīng)試驗確定。,作業(yè): P158,第一題(任選一組),

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