金屬腐蝕第13章

1、大氣腐蝕與防銹大氣腐蝕與防銹 高溫氣體腐蝕及防護(hù)高溫氣體腐蝕及防護(hù) 土壤腐蝕與埋地金屬管道保護(hù)土壤腐蝕與埋地金屬管道保護(hù) 海水腐蝕與海洋設(shè)施的防護(hù)海水腐蝕與海洋設(shè)施的防護(hù) 工業(yè)建筑物的和構(gòu)筑物的腐蝕與防護(hù)工業(yè)建筑物的和構(gòu)筑物的腐蝕與防護(hù) 循環(huán)冷卻水的腐蝕與水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)循環(huán)冷卻水的腐蝕與水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 大氣的腐蝕性大氣的腐蝕性 大氣腐蝕的特點(diǎn)大氣腐蝕的特點(diǎn) 大氣腐蝕的影響因素大氣腐蝕的影響因素 防銹防銹 NEXT 大氣腐蝕與防銹大氣腐蝕與防銹 土壤腐蝕的特點(diǎn)土壤腐蝕的特點(diǎn) 埋地鋼鐵管道的保護(hù)埋地鋼鐵管道的保護(hù) 土壤腐蝕的幾種常見(jiàn)形式土壤腐蝕

2、的幾種常見(jiàn)形式 NEXT 土壤腐蝕與埋地金屬管道保護(hù)土壤腐蝕與埋地金屬管道保護(hù) 海水腐蝕海水腐蝕 船舶和海洋設(shè)施的保護(hù)船舶和海洋設(shè)施的保護(hù) NEXT 海水腐蝕與海洋設(shè)施的防護(hù)海水腐蝕與海洋設(shè)施的防護(hù) 高溫氣體腐蝕高溫氣體腐蝕 高溫氣體腐蝕的防護(hù)高溫氣體腐蝕的防護(hù) NEXT 高溫氣體腐蝕及防護(hù)高溫氣體腐蝕及防護(hù) 循環(huán)冷卻水的腐蝕循環(huán)冷卻水的腐蝕 循環(huán)冷卻水循環(huán)冷卻水 循環(huán)冷卻水的結(jié)垢循環(huán)冷卻水的結(jié)垢 水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) NEXT 循環(huán)冷卻水的腐蝕與水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)循環(huán)冷卻水的腐蝕與水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 建筑材料的腐蝕建筑材料的腐蝕 建筑物和構(gòu)筑物的防護(hù)建筑物和構(gòu)筑物的防護(hù) BACK 工業(yè)建筑物的和構(gòu)筑

3、物的腐蝕與防護(hù)工業(yè)建筑物的和構(gòu)筑物的腐蝕與防護(hù) 大氣的近似組成大氣的近似組成(10oC，100KPa) 根據(jù)根據(jù)Meetham. 轉(zhuǎn)引自轉(zhuǎn)引自Corrosion上卷上卷P2.4 成成 分分克克/米米 重量重量 成成 分分毫克毫克/米米 重量重量ppm 空氣空氣 1172 100氖氖(Ne)1412 氮氮(N2)87975氪氪(Kr)43 氧氧(O2)26923氦氦(He)0.80.7 氬氬(Ar)151.26氙氙(Xe)0.50.4 水蒸汽水蒸汽80.70氫氫(H2)0.050.04 二氧化碳二氧化碳 0.50.04 空氣中氧空氣中氧的含量約的含量約23%，是大量的也是主要的，是大量的也是主要

4、的 腐蝕劑，直接參與金屬的腐蝕反應(yīng)。腐蝕劑，直接參與金屬的腐蝕反應(yīng)。 空氣空氣相對(duì)濕度相對(duì)濕度對(duì)金屬的大氣腐蝕也有重要影響。對(duì)金屬的大氣腐蝕也有重要影響。 (相對(duì)濕度相對(duì)濕度 ：空氣中水蒸氣含量與同溫度下飽和水蒸氣含量的比：空氣中水蒸氣含量與同溫度下飽和水蒸氣含量的比 值的百分?jǐn)?shù)值的百分?jǐn)?shù))。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 雜雜 質(zhì)質(zhì) 典型濃度，微克典型濃度，微克/ /米米 二氧化硫二氧化硫(SO2) 工業(yè)區(qū)：冬天工業(yè)區(qū)：冬天350，夏天，夏天100 農(nóng)村地區(qū)：冬天農(nóng)村地區(qū)：冬天100，夏天，夏天40 二氧化硫二氧化硫(SO3)大約為大約為SO2含量的含量的10 硫

5、化氫硫化氫(H2S) 工業(yè)區(qū)：工業(yè)區(qū)：1.590 城市地帶：城市地帶：0.51.7 農(nóng)村地區(qū)：農(nóng)村地區(qū)：0.150.45 春季測(cè)量數(shù)字春季測(cè)量數(shù)字 氨氨(NH3) 工業(yè)區(qū)：工業(yè)區(qū)：4.8 農(nóng)村地區(qū)：農(nóng)村地區(qū)：2.1 氯化物氯化物 (空氣樣品空氣樣品) 內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天4.8，夏天，夏天2.7 沿海農(nóng)村區(qū)：年平均沿海農(nóng)村區(qū)：年平均5.4 氯化物氯化物 (雨水樣品雨水樣品) 內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天7.9，夏天，夏天5.3 沿海農(nóng)村區(qū)：冬天沿海農(nóng)村區(qū)：冬天57，夏天，夏天18 毫克毫克/升升 塵粒塵粒 工業(yè)區(qū)：冬天工業(yè)區(qū)：冬天250，夏天，夏天100 農(nóng)村地區(qū)：冬天農(nóng)村地區(qū)

6、：冬天60，夏天，夏天15 大氣的大氣的次要成分次要成分( (雜質(zhì)雜質(zhì)) ) 根據(jù)根據(jù)Meetham. 轉(zhuǎn)引自轉(zhuǎn)引自Shreired. Corrosion 當(dāng)空氣濕度達(dá)到當(dāng)空氣濕度達(dá)到100%100%，形成肉眼可見(jiàn)的水膜；，形成肉眼可見(jiàn)的水膜； 當(dāng)空氣的相對(duì)濕度低于當(dāng)空氣的相對(duì)濕度低于100%100%，金屬表面也可能形成金屬表面也可能形成 水膜，水膜，原因是：原因是： 由于金屬表面上形成的水膜并不是純凈的水，形成電由于金屬表面上形成的水膜并不是純凈的水，形成電 解質(zhì)溶液。因此，大氣腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕范疇。解質(zhì)溶液。因此，大氣腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕范疇。 毛細(xì)凝聚毛細(xì)凝聚化學(xué)凝聚化學(xué)凝聚吸附凝聚吸附

7、凝聚 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 毛細(xì)管半徑毛細(xì)管半徑 Ao 冷疑時(shí)相對(duì)濕度冷疑時(shí)相對(duì)濕度 % 毛細(xì)管半徑毛細(xì)管半徑 Ao 冷疑時(shí)相對(duì)濕度冷疑時(shí)相對(duì)濕度 % 360 94 47 98 90 80 30 21 15 70 60 50 構(gòu)件中的狹縫構(gòu)件中的狹縫 金屬表面上的灰塵金屬表面上的灰塵 腐蝕產(chǎn)物中的細(xì)孔腐蝕產(chǎn)物中的細(xì)孔 大氣腐蝕條件下大氣腐蝕條件下水汽毛細(xì)凝聚水汽毛細(xì)凝聚的可能中心的可能中心 毛細(xì)管半徑與水汽冷疑所需相對(duì)濕度的關(guān)系毛細(xì)管半徑與水汽冷疑所需相對(duì)濕度的關(guān)系 溶液中的鹽溶液中的鹽相對(duì)濕度相對(duì)濕度%溶液中的鹽溶液中的鹽相對(duì)濕度相對(duì)濕度% 硫酸銅硫酸銅

8、硫酸鉀硫酸鉀 硫酸鈉硫酸鈉 碳酸鈉碳酸鈉 硫酸亞鐵硫酸亞鐵 硫酸鋅硫酸鋅 硫酸鎬硫酸鎬 氯化鉀氯化鉀 硫酸銨硫酸銨 98 98 93 92 92 90 89 86 81 氯化銨氯化銨 氯化鈉氯化鈉 氯化亞銅氯化亞銅 氯化亞鐵氯化亞鐵 氯化鎳氯化鎳 碳酸鉀碳酸鉀 氯化鎂氯化鎂 氯化鈣氯化鈣 氯化鋅氯化鋅 80 76 68 56 54 44 34 32 10 與與飽和鹽飽和鹽溶液平衡的空氣溶液平衡的空氣相對(duì)濕度相對(duì)濕度( 20( 20o oC C ) ) (根據(jù)根據(jù)ToMaWoB.OBrient等等) 吸附吸附水膜厚度水膜厚度與空氣與空氣相對(duì)濕度相對(duì)濕度的關(guān)系的關(guān)系( (潔凈的細(xì)磨過(guò)的鐵表面潔凈的

9、細(xì)磨過(guò)的鐵表面) ) 100 80 60 40 20 0 50 60 70 80 90 100 相對(duì)濕度相對(duì)濕度% % 分子層數(shù)分子層數(shù) BACK :干干的大氣腐蝕的大氣腐蝕 =10100 :潮潮的大氣腐蝕的大氣腐蝕 =100 1m :濕濕的大氣腐蝕的大氣腐蝕 =1 m1mm :全浸全浸, 1mm 大氣腐蝕大氣腐蝕 速度速度 水膜厚度水膜厚度 大氣腐蝕的類型大氣腐蝕的類型 干的大氣腐蝕：干的大氣腐蝕：空氣十分干燥，金屬表面上不存在水空氣十分干燥，金屬表面上不存在水 膜膜,金屬的腐蝕屬于常溫氧化。金屬的腐蝕屬于常溫氧化。 潮的大氣腐蝕：潮的大氣腐蝕：Rh100%，在金屬表面上存在肉眼在金屬表面上

10、存在肉眼 不可見(jiàn)的薄液膜不可見(jiàn)的薄液膜,隨水膜厚度增加隨水膜厚度增加,V-迅速增大。迅速增大。 濕的大氣腐蝕：濕的大氣腐蝕：Rh100%，金屬表面上形成肉眼可金屬表面上形成肉眼可 見(jiàn)的水膜，隨水膜厚度增加，見(jiàn)的水膜，隨水膜厚度增加， V-逐漸減小。逐漸減小。 大氣腐蝕的特點(diǎn)大氣腐蝕的特點(diǎn) 氧分子還原反應(yīng)速度較大，成為主要的陰極過(guò)程。氧分子還原反應(yīng)速度較大，成為主要的陰極過(guò)程。 即使液膜呈酸性，氧分子還原反應(yīng)仍占陰極過(guò)程的主要即使液膜呈酸性，氧分子還原反應(yīng)仍占陰極過(guò)程的主要 地位地位； 在薄的液膜下氧容易到達(dá)金屬表面，有利于金屬鈍在薄的液膜下氧容易到達(dá)金屬表面，有利于金屬鈍 化；化；潮的大氣腐蝕

11、受陽(yáng)極極化控制，濕的大氣腐蝕受陰潮的大氣腐蝕受陽(yáng)極極化控制，濕的大氣腐蝕受陰 極極化控制；極極化控制； 此外，腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)對(duì)大氣腐蝕過(guò)程有重要影響。此外，腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)對(duì)大氣腐蝕過(guò)程有重要影響。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 析析 出出 H2 或或 吸吸 收收 O2 的的 體體 積積 (cm3/dm2) 鎂在全浸，蒸鎦水薄膜和潔凈大氣條件下腐蝕時(shí)的氫去極化及氧去極化鎂在全浸，蒸鎦水薄膜和潔凈大氣條件下腐蝕時(shí)的氫去極化及氧去極化 全浸全浸 薄水膜薄水膜 大氣腐蝕大氣腐蝕 氧去極化氧去極化 氫去極化氫去極化 (根據(jù)根據(jù)ToMawoB) 50 100 150 200 3

12、0 20 10 1 (根據(jù)根據(jù) Po3eHeb4) 氧擴(kuò)散層厚度氧擴(kuò)散層厚度() 氧還原反應(yīng)速度氧還原反應(yīng)速度(mA/cm2) 水膜厚度水膜厚度( () ) （銅表面上）銅表面上） 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 200 400 600 180 150 120 90 60 30 0 2 1 BACK 大氣腐蝕的影響因素大氣腐蝕的影響因素 （1 1）氣候條件：）氣候條件：濕度、降水量、溫度濕度、降水量、溫度 、日照量；、日照量； （2 2）大氣污染物質(zhì)：）大氣污染物質(zhì)： SO2 ：能強(qiáng)烈促進(jìn)鋼鐵的大氣腐蝕能強(qiáng)烈促進(jìn)鋼鐵的大氣腐蝕 鹽粒鹽粒 ：溶解于金屬表面水膜，增加吸濕性

13、和導(dǎo)電性，溶解于金屬表面水膜，增加吸濕性和導(dǎo)電性， 氯離子還具有強(qiáng)腐蝕性。氯離子還具有強(qiáng)腐蝕性。 煙塵煙塵 ：煙塵落在金屬表面，能吸附腐蝕性物質(zhì)，或煙塵落在金屬表面，能吸附腐蝕性物質(zhì)，或 者在金屬表面上形成縫隙，增加水汽凝聚。者在金屬表面上形成縫隙，增加水汽凝聚。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 鐵的大氣腐蝕鐵的大氣腐蝕(大氣中含大氣中含0.01%SO2)暴露暴露55天的結(jié)果天的結(jié)果 相對(duì)濕度相對(duì)濕度(%) 120 100 80 60 40 20 (mg/dm2)腐蝕增重腐蝕增重 20 40 60 80 100 0 拋光鋼試樣大氣腐蝕拋光鋼試樣大氣腐蝕（空氣中（空氣中

14、雜質(zhì)雜質(zhì)） (mg/dm2)腐蝕增重腐蝕增重 相對(duì)濕度相對(duì)濕度 (%) E: 煙塵顆粒煙塵顆粒 +0.01%SO2 D: 硫銨顆粒硫銨顆粒 +0.01%SO2 C: 無(wú)顆粒無(wú)顆粒 +0.01%SO2 B: 硫銨顆粒硫銨顆粒 無(wú)無(wú)SO2 A: 純凈空氣純凈空氣 120 80 40 0 30 50 60 80 90 99 E D C B A SO2對(duì)鋼鐵大氣腐蝕的影響對(duì)鋼鐵大氣腐蝕的影響(根據(jù)根據(jù)Evans) 1 2 4 8 16 時(shí)間時(shí)間( (天天) ) 90.0 67.5 45.0 22.5 0 -22.5 -45.0 -67.5 -90.0 -112.5 重重 量量 變變 化化 mg 2 2

15、 2 B A A B 曲線曲線A:暴露到暴露到不不 含含SO2濕空氣中濕空氣中; 曲線曲線B:暴露到暴露到含含 SO2 空氣中空氣中; SO2對(duì)鋼鐵大氣腐蝕的影響對(duì)鋼鐵大氣腐蝕的影響(根據(jù)根據(jù)Evans) 1 2 4 8 16 時(shí)間時(shí)間( (天天) ) 第一階段第一階段4 4小時(shí)小時(shí) 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 C C D D D D C C 重重 量量 變變 化化 mg 90.0 67.5 45.0 22.5 0 -22.5 -45.0 -67.5 -90.0 -112.5 曲線曲線C， 在在含含SO2的濕的濕 空氣中暴露空氣中暴露4 小時(shí)小時(shí)后，移入后，移入 不含不含SO2

16、的濕的濕 空氣中空氣中 BACK 防銹防銹 各種金屬耐大氣腐蝕性能：普通碳鋼各種金屬耐大氣腐蝕性能：普通碳鋼在潮濕和污在潮濕和污 染大氣中很容易生銹，須使用油漆涂料之類的覆蓋層進(jìn)染大氣中很容易生銹，須使用油漆涂料之類的覆蓋層進(jìn) 行保護(hù)。含行保護(hù)。含銅、磷、鉻、鎳的低合金鋼銅、磷、鉻、鎳的低合金鋼有良好的耐大氣有良好的耐大氣 腐蝕性能。當(dāng)大氣污染嚴(yán)重時(shí)，不腐蝕性能。當(dāng)大氣污染嚴(yán)重時(shí)，不含鉬的奧氏體不銹鋼含鉬的奧氏體不銹鋼 也會(huì)產(chǎn)生銹點(diǎn)。也會(huì)產(chǎn)生銹點(diǎn)。有色金屬鋁、銅、鉛、鋅有色金屬鋁、銅、鉛、鋅有良好耐大氣有良好耐大氣 腐蝕性能，但當(dāng)存在污染物質(zhì)時(shí)，腐蝕速度增大。腐蝕性能，但當(dāng)存在污染物質(zhì)時(shí)，腐蝕

17、速度增大。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 金屬金屬工業(yè)大氣工業(yè)大氣 海洋大氣海洋大氣 農(nóng)村大氣農(nóng)村大氣 鋁鋁 銅銅 鉛鉛 錫錫 鎳鎳 鋅鋅(99.9%) 鋅鋅(99.%) 碳鋼碳鋼 低合金鋼低合金鋼(4Cu,1.1Cr,0.16P) 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 部分金屬部分金屬大氣腐蝕大氣腐蝕速度速度（mm/y） 涂料和金屬鍍層涂料和金屬鍍層 對(duì)

18、于機(jī)器設(shè)備和管道的外表面，構(gòu)件和建筑物，最對(duì)于機(jī)器設(shè)備和管道的外表面，構(gòu)件和建筑物，最 常用的防銹方法是油漆涂料覆蓋層。常用的防銹方法是油漆涂料覆蓋層。 化工大氣防腐蝕涂料化工大氣防腐蝕涂料：各種環(huán)氧樹(shù)脂漆、過(guò)氯乙烯各種環(huán)氧樹(shù)脂漆、過(guò)氯乙烯 漆、乙烯漆、有機(jī)硅耐熱漆、鋁粉漆、聚氨酯漆等。漆、乙烯漆、有機(jī)硅耐熱漆、鋁粉漆、聚氨酯漆等。 金屬鍍層用得較多的是金屬鍍層用得較多的是鋼管和部件鍍鋅、鎘和鉻。鋼管和部件鍍鋅、鎘和鉻。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 金屬制品在加工貯存和運(yùn)輸中的防銹金屬制品在加工貯存和運(yùn)輸中的防銹 ( (1)1)降低空氣濕度降低空氣濕度 (2)(2

19、)暫時(shí)性防銹層暫時(shí)性防銹層 “暫時(shí)暫時(shí)”并不是指時(shí)間短，而是指金屬制品在連續(xù)并不是指時(shí)間短，而是指金屬制品在連續(xù) 加工或使用時(shí)可以順利地將防銹材料除去。加工或使用時(shí)可以順利地將防銹材料除去。 常見(jiàn)的防銹材料常見(jiàn)的防銹材料：防銹水：防銹水 、防銹切削液防銹切削液 、防銹油防銹油 和防銹脂和防銹脂 、防銹塑料、防銹塑料 、 氣相緩蝕劑氣相緩蝕劑(記為記為VPI或或VCI)。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 名稱名稱配方配方使用使用 903(FZ-4) 防銹脂防銹脂 （熱涂型）（熱涂型） 石油磺酸鋇石油磺酸鋇 10% 司本司本80 4.5% 工業(yè)凡士林工業(yè)凡士林85.5%

20、軸承、工具、機(jī)械室內(nèi)封軸承、工具、機(jī)械室內(nèi)封 存防銹；存防銹； 特封特封-24 薄層防銹油薄層防銹油 苯并三氮唑苯并三氮唑 0.3% 石油磺酸鋇石油磺酸鋇 5% 環(huán)烷酸鋅環(huán)烷酸鋅 1% 羊毛脂羊毛脂 2% 磷酸三丁酯磷酸三丁酯 2% 22 號(hào)透平油號(hào)透平油 余量余量 鋼、銅及其合金、鍍鋅層、鋼、銅及其合金、鍍鋅層、 鍍隔層法蘭件，硅鋼片、鍍隔層法蘭件，硅鋼片、 鋁等組合件組成的儀器、鋁等組合件組成的儀器、 儀表的庫(kù)存及長(zhǎng)期封存。儀表的庫(kù)存及長(zhǎng)期封存。 662-B 防銹油防銹油 石油磺酸鋇石油磺酸鋇 2% 氧化石油脂氧化石油脂 1% 苯甲酸丁酯苯甲酸丁酯 1% 變壓器油變壓器油 余量余量 精密儀

21、表軸承的防銹封存精密儀表軸承的防銹封存 幾種幾種防銹油防銹油( (脂脂) )的配方及使用的配方及使用 兩種兩種防銹紙防銹紙的配方及使用的配方及使用 名稱名稱配方配方使用使用 01號(hào)氣相防銹紙?zhí)枤庀喾冷P紙 尿素尿素 30% 苯甲酸鈉苯甲酸鈉 20% 亞硝酸鈉亞硝酸鈉 30% 蒸餾水蒸餾水 160% 涂布量涂布量710g/m2 用于鋼鐵、發(fā)藍(lán)用于鋼鐵、發(fā)藍(lán) 件、鋁合金的防件、鋁合金的防 銹封存銹封存 9號(hào)氣相防銹紙?zhí)枤庀喾冷P紙 苯并三氮唑苯并三氮唑 50% 烏各托品烏各托品 33% 苯甲酸銨苯甲酸銨 17% 蒸餾水蒸餾水 300% 涂布量涂布量710g/m2 用于鋼鐵、銅及用于鋼鐵、銅及 銅合金、

22、鋁合金銅合金、鋁合金 鍍鋅、鍍隔件鍍鋅、鍍隔件 BACK (1)(1)土壤土壤是土粒、水和空氣的混合物是土粒、水和空氣的混合物。由于水中溶。由于水中溶 有各種鹽類，故有各種鹽類，故土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)，金屬在土，金屬在土 壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。 (2)土壤是土壤是多相結(jié)構(gòu)多相結(jié)構(gòu)，含有多種無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)含有多種無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)， 這些物質(zhì)的種類和含量既影響這些物質(zhì)的種類和含量既影響土壤的酸堿性土壤的酸堿性，又影響，又影響 土壤的導(dǎo)電性土壤的導(dǎo)電性。土壤是不均勻的土壤是不均勻的，長(zhǎng)距離地下管道和，長(zhǎng)距離地下管道和 大尺寸地下設(shè)施，其各個(gè)部位接觸

23、的土壤的結(jié)構(gòu)和性大尺寸地下設(shè)施，其各個(gè)部位接觸的土壤的結(jié)構(gòu)和性 質(zhì)變化大。質(zhì)變化大。還有大量微生物還有大量微生物，對(duì)金屬腐蝕起加速作用。，對(duì)金屬腐蝕起加速作用。 土壤的腐蝕性土壤的腐蝕性 (3) (3) 影響土壤腐蝕性的主要因素影響土壤腐蝕性的主要因素 含水量含水量既影響土壤導(dǎo)電性又影響含氧量。氧的含既影響土壤導(dǎo)電性又影響含氧量。氧的含 量對(duì)金屬的土壤腐蝕有很大影響。量對(duì)金屬的土壤腐蝕有很大影響。 土壤愈干燥，土壤愈干燥，含鹽量含鹽量愈少，土壤愈少，土壤電阻率電阻率愈大；土壤愈大；土壤 愈潮濕，含鹽量愈多，土壤電阻率就愈小，隨電阻率減愈潮濕，含鹽量愈多，土壤電阻率就愈小，隨電阻率減 小，土壤腐

24、蝕性增強(qiáng)。小，土壤腐蝕性增強(qiáng)。 pH值值愈低，土壤腐蝕性愈強(qiáng)。愈低，土壤腐蝕性愈強(qiáng)。 金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù)金屬在某些環(huán)境中的腐蝕與防護(hù) 極強(qiáng)極強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)中中弱弱極弱極弱 土壤土壤電阻率電阻率( ( m)m) 100 土壤土壤含鹽量含鹽量(%)(%)0.750.75-0.1 0.1-0.05 0.05-0.01 0.01 土壤土壤含水量含水量(%)(%)12-25 12-1010-77-3 40 土壤土壤 PH PH 值值8.5 電解失重電解失重( (g/24hr)g/24hr)66-33-22-15020-503520-305020-50 10-207-10 10020-100 10-20

25、5-10 6045-6020-45100 50-10020-5020 電阻率電阻率( ( m)m)判斷土壤腐蝕性判斷土壤腐蝕性 ( (1)1)陰極過(guò)程陰極過(guò)程 主要是氧分子還原反應(yīng)主要是氧分子還原反應(yīng)。土壤的結(jié)構(gòu)和濕度。土壤的結(jié)構(gòu)和濕度(透氣透氣 性性)決定了氧的輸送速度，從而決定了陰極反應(yīng)速度。決定了氧的輸送速度，從而決定了陰極反應(yīng)速度。 (2)(2)陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程 在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘結(jié)在一在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘結(jié)在一 起，形成一種緊密層，使陽(yáng)極過(guò)程受到阻礙，對(duì)金屬起，形成一種緊密層，使陽(yáng)極過(guò)程受到阻礙，對(duì)金屬 起到保護(hù)作用。起到保護(hù)作用。 土壤腐蝕的特點(diǎn)土

26、壤腐蝕的特點(diǎn) (3)(3)控制特征控制特征 對(duì)微電池腐蝕，對(duì)微電池腐蝕，a) 在干燥疏松土壤中在干燥疏松土壤中，氧易透過(guò)，氧易透過(guò)， 陰極反應(yīng)易進(jìn)行，而鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，陰極反應(yīng)易進(jìn)行，而鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，陽(yáng)極反應(yīng)阻力大陽(yáng)極反應(yīng)阻力大， 故故腐蝕屬于陽(yáng)極極化控制腐蝕屬于陽(yáng)極極化控制。b) 在大多數(shù)土壤中在大多數(shù)土壤中，氧的輸，氧的輸 送比較困難，陰極反應(yīng)阻力大，送比較困難，陰極反應(yīng)阻力大，腐蝕屬陰極極化控制腐蝕屬陰極極化控制 。 對(duì)大電池腐蝕，對(duì)大電池腐蝕，如果陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)距離較遠(yuǎn)如果陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)距離較遠(yuǎn)，歐，歐 姆電阻有重要作用，姆電阻有重要作用，腐蝕過(guò)程屬于陰極極化和歐姆電阻腐蝕過(guò)程屬于陰極極

27、化和歐姆電阻 混合控制混合控制。 I E (I) c a (II) I E c a IRl c (III) I E a （I）大多數(shù)土壤大多數(shù)土壤中微電池腐蝕中微電池腐蝕（陰極控制）（陰極控制）； （II）疏松干燥土壤疏松干燥土壤中微電池腐蝕中微電池腐蝕（陽(yáng)極控制）（陽(yáng)極控制）； （III）長(zhǎng)距離大電池長(zhǎng)距離大電池腐蝕腐蝕（陰極和歐姆電阻控制）（陰極和歐姆電阻控制）； 根據(jù)根據(jù)ToMamoB，引自，引自 P372 BACK （1 1）全面腐蝕）全面腐蝕 對(duì)于對(duì)于小金屬制品小金屬制品，主要是全面腐蝕。對(duì)于大型設(shè)，主要是全面腐蝕。對(duì)于大型設(shè) 備，備，長(zhǎng)距離管道長(zhǎng)距離管道，以大電池造成的局部腐蝕為主

28、。，以大電池造成的局部腐蝕為主。 （2 2）氧濃差電池腐蝕）氧濃差電池腐蝕 富氧區(qū)和貧氧區(qū)接觸的金屬部分組成氧濃差電池，富氧區(qū)和貧氧區(qū)接觸的金屬部分組成氧濃差電池， 富氧區(qū)接觸的金屬表面為陰極；貧氧區(qū)接觸的金屬表富氧區(qū)接觸的金屬表面為陰極；貧氧區(qū)接觸的金屬表 面為陽(yáng)極。面為陽(yáng)極。 土壤腐蝕的幾種常見(jiàn)形式土壤腐蝕的幾種常見(jiàn)形式 富氧區(qū)富氧區(qū)陽(yáng)極極化曲線陽(yáng)極極化曲線 較陡，較陡，Pa較大，因而較大，因而 貧氧區(qū)貧氧區(qū)腐蝕電流較大腐蝕電流較大。 粘土粘土 ( (貧氧區(qū)貧氧區(qū)) )砂土砂土( (富氧區(qū)富氧區(qū)) ) 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極埋地鋼管埋地鋼管 地面地面 土壤中構(gòu)成氧濃差電池的一種情況土壤中構(gòu)成氧濃

29、差電池的一種情況 氧濃差電池腐蝕氧濃差電池腐蝕(鋼鐵鋼鐵) E Log i （3 3）雜散電流腐蝕）雜散電流腐蝕 雜散電流雜散電流是指直流電源設(shè)備漏電進(jìn)入土壤產(chǎn)生的是指直流電源設(shè)備漏電進(jìn)入土壤產(chǎn)生的 電流，對(duì)地下管道、貯罐、電纜等金屬設(shè)施，造成嚴(yán)電流，對(duì)地下管道、貯罐、電纜等金屬設(shè)施，造成嚴(yán) 重的腐蝕破壞。重的腐蝕破壞。 雜散電流雜散電流流出的部位流出的部位成為腐蝕電池的成為腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)陽(yáng)極區(qū)，金金 屬發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子進(jìn)入土壤屬發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子進(jìn)入土壤 。 腐蝕掉的金屬量和流過(guò)的雜散電流的電量成正比腐蝕掉的金屬量和流過(guò)的雜散電流的電量成正比 ， 按法拉弟電解定律進(jìn)行估算。按法拉

30、弟電解定律進(jìn)行估算。 電車軌道漏出的電車軌道漏出的雜散電流雜散電流對(duì)土壤中鋼鐵管道的腐蝕作用圖對(duì)土壤中鋼鐵管道的腐蝕作用圖 根據(jù)根據(jù)Akumob引自引自金屬腐蝕理論及其研究方法金屬腐蝕理論及其研究方法P133 軌道軌道 架空線架空線 電車電車 電流流出電流流出 陽(yáng)極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕）陽(yáng)極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕） 陰極區(qū)域陰極區(qū)域 土壤土壤 鋼管鋼管 (4)(4)細(xì)菌腐蝕或微生物腐蝕細(xì)菌腐蝕或微生物腐蝕( (MIC)MIC) 有的細(xì)菌的生命活動(dòng)的有的細(xì)菌的生命活動(dòng)的代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物具有很強(qiáng)的腐蝕性。具有很強(qiáng)的腐蝕性。 有的細(xì)菌的生命活動(dòng)能有的細(xì)菌的生命活動(dòng)能促進(jìn)金屬腐蝕的陰極反應(yīng)促進(jìn)金屬腐蝕的陰極反應(yīng)，影

31、，影 響電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。響電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 有的細(xì)菌活動(dòng)有的細(xì)菌活動(dòng)改變了金屬周圍的環(huán)境條件改變了金屬周圍的環(huán)境條件，如氧濃度，如氧濃度， 鹽濃度，鹽濃度，pH值，增加土壤的不均勻性。值，增加土壤的不均勻性。 有的細(xì)菌活動(dòng)能有的細(xì)菌活動(dòng)能破壞金屬表面保護(hù)性覆蓋層破壞金屬表面保護(hù)性覆蓋層的穩(wěn)定性，的穩(wěn)定性， 或使緩蝕劑分解或使緩蝕劑分解失效。失效。 土壤腐蝕中常見(jiàn)的細(xì)菌土壤腐蝕中常見(jiàn)的細(xì)菌 硫氧化菌硫氧化菌 ：與腐蝕有關(guān)的硫氧化菌主要是硫桿菌屬與腐蝕有關(guān)的硫氧化菌主要是硫桿菌屬 的細(xì)菌，包括氧化硫桿菌，排硫桿菌和水泥崩解硫桿菌。的細(xì)菌，包括氧化硫桿菌，排硫桿菌和水泥崩解硫桿菌。 它們屬于

32、它們屬于喜氧性細(xì)菌喜氧性細(xì)菌，在有氧的條件下才能生存。，在有氧的條件下才能生存。 硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌( (SRB)SRB)： 屬屬厭氧性細(xì)菌厭氧性細(xì)菌，在缺氧條件下，在缺氧條件下 才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蝕過(guò)程是很難進(jìn)行。才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蝕過(guò)程是很難進(jìn)行。 總反應(yīng)：總反應(yīng)：4Fe+SO42 +4H2O FeS+3Fe(OH)2+2OH 硫酸鹽還原菌腐蝕圖解硫酸鹽還原菌腐蝕圖解 根據(jù)根據(jù) sharpley . 轉(zhuǎn)引自轉(zhuǎn)引自Corrosinon InhibitorsP229 8H2O 8OH +8H+ 8H+6OH +2OH SO42- S2 +4O 8H+4O 4H

33、2O FeS Fe2+ 3Fe2+ 3Fe(OH) 6OH S2 硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌 軟鋼的陽(yáng)極和陰極極化曲線（軟鋼的陽(yáng)極和陰極極化曲線（3030C C） 左：陽(yáng)極室無(wú)菌左：陽(yáng)極室無(wú)菌，陰極室不接種去磺弧菌，陰極室不接種去磺弧菌(D.desulfuricans) 右：陰極室無(wú)菌右：陰極室無(wú)菌，陰極室不接種去磺弧菌，陰極室不接種去磺弧菌(D.desulfuricans) （根據(jù)（根據(jù)Booth等轉(zhuǎn)引自等轉(zhuǎn)引自海水用鋼腐蝕研究海水用鋼腐蝕研究P182） E(V)E(V) -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 10d 2d 3d 0 50 100 開(kāi)始開(kāi)始 10d 開(kāi)始開(kāi)始 -0.2 -0.

34、4 -0.6 -0.8 10 d 7d 3d 0 50 100 開(kāi)始開(kāi)始 10d 開(kāi)始開(kāi)始 i (mA/cm) E(V)E(V) BACK i (mA/cm) （1 1）減小土壤的腐蝕性）減小土壤的腐蝕性 加強(qiáng)排水，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以加強(qiáng)排水，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以 在鋼管周圍填充石灰石碎塊。在埋置管道時(shí)用腐蝕性較在鋼管周圍填充石灰石碎塊。在埋置管道時(shí)用腐蝕性較 小的土壤回填小的土壤回填 。 （2 2）覆蓋層保護(hù)）覆蓋層保護(hù) 石油瀝青層有良好的防水性和耐蝕性。氧煤焦瀝青石油瀝青層有良好的防水性和耐蝕性。氧煤焦瀝青 耐蝕性很好，但毒性大耐蝕性很好，但毒性大 。塑料粘結(jié)

35、帶適宜長(zhǎng)距離管道。塑料粘結(jié)帶適宜長(zhǎng)距離管道 的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化施工，但費(fèi)用較高。的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化施工，但費(fèi)用較高。 埋地鋼鐵管道的保護(hù)埋地鋼鐵管道的保護(hù) （3 3）陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合）陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合 陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合是保護(hù)地下鋼鐵管道最經(jīng)濟(jì)有效陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合是保護(hù)地下鋼鐵管道最經(jīng)濟(jì)有效 的方法的方法。 地下管道的陰極保護(hù)可采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，也可以地下管道的陰極保護(hù)可采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，也可以 采用外加電流保護(hù)法。采用外加電流保護(hù)法。 外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)其他地下管道外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)其他地下管道(以及其他以及其他 設(shè)施設(shè)施)的干擾的干擾雜散電流腐蝕。雜散電流腐蝕。 ( (c)c)電

36、流通過(guò)絕緣法蘭外的土壤電流通過(guò)絕緣法蘭外的土壤 或管道內(nèi)的電解液流通或管道內(nèi)的電解液流通 絕緣法蘭絕緣法蘭 未保護(hù)管段未保護(hù)管段被保護(hù)管段被保護(hù)管段 ( (a)a)未保護(hù)管道近陽(yáng)極并未保護(hù)管道近陽(yáng)極并 與被保護(hù)管道交叉與被保護(hù)管道交叉 未保護(hù)未保護(hù) 管道管道 被保護(hù)管道被保護(hù)管道 陽(yáng)極陽(yáng)極 電源電源 ( (b)b)兩條交叉的管道分別靠?jī)蓷l交叉的管道分別靠 近陽(yáng)極和被保護(hù)設(shè)備近陽(yáng)極和被保護(hù)設(shè)備 電源電源 被保護(hù)被保護(hù) 貯罐貯罐 陽(yáng)極陽(yáng)極 未保護(hù)未保護(hù) 管道管道 未保護(hù)未保護(hù) 管道管道 陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的陰極保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散電流對(duì)其他設(shè)備的干攏腐蝕雜散電流對(duì)其他設(shè)備的干攏腐蝕 控制雜散電流的方法

37、控制雜散電流的方法 (1) 直流電源要加強(qiáng)絕緣，不使電流流入土壤。直流電源要加強(qiáng)絕緣，不使電流流入土壤。 (2) 改善管道絕緣質(zhì)量。改善管道絕緣質(zhì)量。 (3) 將受干擾的管道與被保護(hù)管道連接起來(lái)，共同保將受干擾的管道與被保護(hù)管道連接起來(lái)，共同保 護(hù)。護(hù)。 (4) 在多管道地區(qū)，最好采用多個(gè)陽(yáng)極站，每個(gè)站的保在多管道地區(qū)，最好采用多個(gè)陽(yáng)極站，每個(gè)站的保 護(hù)電流較小，以縮小保護(hù)電流范圍。護(hù)電流較小，以縮小保護(hù)電流范圍。 (5) 采用深井陽(yáng)極。采用深井陽(yáng)極。 (6) 采取排流措施采取排流措施 防止雜散電流腐蝕防止雜散電流腐蝕的排流保護(hù)法的排流保護(hù)法 鐵軌鐵軌 A 排流點(diǎn)排流點(diǎn) ( (B)B)極化排流

38、極化排流 保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 整流整流 元件元件 秩秩軌軌 接地陽(yáng)極接地陽(yáng)極 (C)(C)接地式排流接地式排流 鐵軌鐵軌 A 排流點(diǎn)排流點(diǎn) R R ( (A)A)簡(jiǎn)單排流簡(jiǎn)單排流 保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲 BACK 海水近似看做海水近似看做3%3%或或3.5%3.5%的氯化鈉溶液的氯化鈉溶液。幾乎含有地殼。幾乎含有地殼 中所有的自然狀態(tài)的元素。海水中中所有的自然狀態(tài)的元素。海水中含氧量大含氧量大，表層海水可，表層海水可 以認(rèn)為被氧飽和，隨溫度變化，氧含量在以認(rèn)為被氧飽和，隨溫度變化，氧含量在5 10mg/L范圍。范圍。 pH：7.2 8.6，呈微堿性。，呈微堿性。 溫度溫度： 2 35 C 導(dǎo)電導(dǎo)電性強(qiáng)性強(qiáng)。

39、海水的組成和性質(zhì)海水的組成和性質(zhì) 離子離子濃度濃度0/00 離子離子濃度濃度0/00 Cl- SO42- HCO3- Br- F- BO3- 18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3 Na+ Mg2+ Ca2+ K+ Sr2+ 0.56 1.27 20.40 0.88 0.01 海水的海水的主要成分主要成分 海水流速海水流速m/s 腐蝕率腐蝕率 g/m2 hr 海水流速海水流速m/s 腐蝕率腐蝕率 g/m2 hr 0 1.5 3 0.125 0.46 0.67 4.5 6 7.5 0.75 0.79 0.81 碳鋼腐蝕率碳鋼腐蝕率與與海水流速海水流速的關(guān)系的關(guān)系 由于海水導(dǎo)

40、電性好，腐蝕電池的歐姆電阻很小，因此由于海水導(dǎo)電性好，腐蝕電池的歐姆電阻很小，因此 異金屬接觸能造成陽(yáng)極性金屬異金屬接觸能造成陽(yáng)極性金屬發(fā)生顯著的電偶腐蝕破壞發(fā)生顯著的電偶腐蝕破壞。 海水中含海水中含大量氯離子大量氯離子，容易造成，容易造成金屬鈍態(tài)局部破壞金屬鈍態(tài)局部破壞。 碳鋼在海水中發(fā)生碳鋼在海水中發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕，凡是使氧極限擴(kuò)散電流密度，凡是使氧極限擴(kuò)散電流密度 增大的因素，如流速增大，都會(huì)使碳鋼腐蝕速度增大。增大的因素，如流速增大，都會(huì)使碳鋼腐蝕速度增大。 海洋環(huán)境的腐蝕分為幾個(gè)區(qū)域海洋環(huán)境的腐蝕分為幾個(gè)區(qū)域 ：海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、：海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、 潮汐區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)。

41、潮汐區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)。 海水腐蝕的特點(diǎn)海水腐蝕的特點(diǎn) 耐海水鋼耐海水鋼Mariner與碳鋼的試驗(yàn)結(jié)果與碳鋼的試驗(yàn)結(jié)果（九年暴露，美國(guó)）（九年暴露，美國(guó)） 距試樣上端距離（米） 距試樣上端距離（米） 6 5 4 3 2 1 海泥區(qū)海泥區(qū) Mainer鋼鋼 碳鋼碳鋼 全浸區(qū)全浸區(qū) 飛濺區(qū)飛濺區(qū) 潮汐區(qū)潮汐區(qū) 0.6 1.2 1.8 2.4 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1 BACK 船舶和海洋設(shè)施的保護(hù)船舶和海洋設(shè)施的保護(hù) （1 1）材料）材料 低合金海水用鋼與碳鋼的比較低合金海水用鋼與碳鋼的比較 環(huán)境環(huán)境 腐蝕速度腐蝕速度(mm/y)(mm/y) 低合金鋼低合金鋼碳鋼碳鋼 海洋大

42、氣區(qū)海洋大氣區(qū)0.04 0.050.2 0.5 飛濺區(qū)飛濺區(qū)0.1 0.150.3 0.5 潮汐區(qū)潮汐區(qū) 0.1 0.1 全浸區(qū)全浸區(qū)0.15 0.20.2 0.25 海泥區(qū)海泥區(qū) 0.06 0.1 （2 2）設(shè)計(jì)和施工）設(shè)計(jì)和施工 在選材、設(shè)計(jì)和施工中要避免造成電偶腐蝕和縫隙在選材、設(shè)計(jì)和施工中要避免造成電偶腐蝕和縫隙 腐蝕。與高流速海水接觸的設(shè)備腐蝕。與高流速海水接觸的設(shè)備(泵、推進(jìn)器、海水冷泵、推進(jìn)器、海水冷 卻器等卻器等)要避免湍流腐蝕和空泡腐蝕要避免湍流腐蝕和空泡腐蝕 。 （3 3）涂料保護(hù)）涂料保護(hù) （4 4）陰極保護(hù)）陰極保護(hù) 陰極保護(hù)與涂料聯(lián)合應(yīng)用是最有效的防護(hù)方法?，F(xiàn)陰極保護(hù)

43、與涂料聯(lián)合應(yīng)用是最有效的防護(hù)方法。現(xiàn) 在海洋船舶、軍舶普遍采用這種防護(hù)方法。在海洋船舶、軍舶普遍采用這種防護(hù)方法。 BACK 金屬設(shè)備和部件在高溫氣體介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕叫做金屬設(shè)備和部件在高溫氣體介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕叫做 高溫氣體腐蝕高溫氣體腐蝕。加熱爐爐管和鍋爐爐管，氨合成塔內(nèi)件，。加熱爐爐管和鍋爐爐管，氨合成塔內(nèi)件， 石油裂解和加氫裝置，以及軋鋼，工件熱處理都會(huì)發(fā)生高石油裂解和加氫裝置，以及軋鋼，工件熱處理都會(huì)發(fā)生高 溫氣體腐蝕。溫氣體腐蝕。 金屬的高溫氧化，金屬的高溫氧化，金屬不僅在氧氣和空氣中可以發(fā)生金屬不僅在氧氣和空氣中可以發(fā)生 高溫氧化，在氧化性氣體高溫氧化，在氧化性氣體CO2，水蒸汽，

44、水蒸汽，SO2中也可以發(fā)中也可以發(fā) 生高溫氧化。生高溫氧化。 高溫氣體腐蝕及防護(hù)高溫氣體腐蝕及防護(hù) 鋼鐵脫碳鋼鐵脫碳 Fe3C + O2 = 3Fe + CO2 Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2 脫碳的破壞作用脫碳的破壞作用 一是反應(yīng)生成氣體一是反應(yīng)生成氣體,使鋼鐵表面膜的完整性受到破壞。使鋼鐵表面膜的完整性受到破壞。 二是碳鋼表面層中滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，表面硬度二是碳鋼表面層中滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，表面硬度 和強(qiáng)度降低。和強(qiáng)度降低。 高溫氣體腐蝕的其他幾種形式高溫氣體腐蝕的其他幾種形式 Fe的氧化的氧化(1000) 氧化時(shí)間（氧

45、化時(shí)間（min） 氧化層厚度（氧化層厚度（mm） 1000 水蒸汽水蒸汽 空氣空氣 O2 CO2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 40 60 80 100120 鑄鐵在發(fā)生氣體腐蝕時(shí)，如果侵蝕性氣體沿著晶粒鑄鐵在發(fā)生氣體腐蝕時(shí)，如果侵蝕性氣體沿著晶粒 邊界，石墨夾雜物和微細(xì)裂紋滲入到鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧邊界，石墨夾雜物和微細(xì)裂紋滲入到鑄鐵內(nèi)部，發(fā)生氧 化反應(yīng)；由于生成的氧化物體積比消耗的金屬體積大，化反應(yīng)；由于生成的氧化物體積比消耗的金屬體積大， 將導(dǎo)致鑄件體積增大，這種現(xiàn)象叫將導(dǎo)致鑄件體積增大，這種現(xiàn)象叫鑄鐵腫脹鑄鐵腫脹。 當(dāng)鑄件受到交替加熱和冷卻，而且加熱最高溫度超當(dāng)鑄件受到交替加熱

46、和冷卻，而且加熱最高溫度超 過(guò)了鑄鐵的相變溫度，腫脹現(xiàn)象加強(qiáng)。鑄鐵腫脹使鑄件過(guò)了鑄鐵的相變溫度，腫脹現(xiàn)象加強(qiáng)。鑄鐵腫脹使鑄件 機(jī)械強(qiáng)度大大降低機(jī)械強(qiáng)度大大降低。 鑄鐵腫脹鑄鐵腫脹 金屬材料在高溫氫氣作用下發(fā)生機(jī)械性能劣化的現(xiàn)象金屬材料在高溫氫氣作用下發(fā)生機(jī)械性能劣化的現(xiàn)象 叫做叫做氫損傷氫損傷。 （1 1）氫脆）氫脆 氫對(duì)金屬的物理作用所引起的損傷叫做氫脆。即氫溶氫對(duì)金屬的物理作用所引起的損傷叫做氫脆。即氫溶 解于金屬中形成固溶體解于金屬中形成固溶體,氫原子在金屬缺陷中復(fù)合為氫分子。氫原子在金屬缺陷中復(fù)合為氫分子。 （2 2）氫腐蝕）氫腐蝕 把氫與金屬化學(xué)作用引起的損傷叫做氫腐蝕。氫與鋼把氫與

47、金屬化學(xué)作用引起的損傷叫做氫腐蝕。氫與鋼 中碳化物等第二相反應(yīng)生成甲烷等氣體。中碳化物等第二相反應(yīng)生成甲烷等氣體。 氫腐蝕比氫脆的破壞作用大得多氫腐蝕比氫脆的破壞作用大得多。 氫損傷氫損傷 鋼在氫介質(zhì)中使用的鋼在氫介質(zhì)中使用的NelsonNelson曲線曲線 氫分壓（氫分壓（Mpa） 51015204080 碳鋼碳鋼 焊接或熱彎焊接或熱彎 0.25Mo 0.5Mo 2.0-0.5Mo 1.2-0.5Mo 3.0Cr-0.5Mo 6.0-0.5Mo 溫溫 度度 氫分壓氫分壓 (MPa) 3.010.0 10.020.0 20.030.0 30.040.040.060.0 60.080.0 氫腐蝕

48、起氫腐蝕起 始溫度始溫度 280300 240270220230210220200210190200 碳鋼的氫腐蝕起始溫度碳鋼的氫腐蝕起始溫度 BACK (1)(1)合金化合金化 提高抗高溫氧化性能，在碳鋼中加入提高抗高溫氧化性能，在碳鋼中加入鉻鉻,鋁和硅鋁和硅。 減少脫碳傾向，碳鋼中加入減少脫碳傾向，碳鋼中加入鉬和鎢鉬和鎢。 防止氫腐蝕，降低鋼中防止氫腐蝕，降低鋼中含碳量含碳量 （如微碳純鐵如微碳純鐵(含碳含碳0.015%)在氨合成塔中有良好耐蝕性）在氨合成塔中有良好耐蝕性） 高溫氣體腐蝕的防護(hù)高溫氣體腐蝕的防護(hù) Cr.Al.Si 含量對(duì)鋼在高溫下氧化速度的影響含量對(duì)鋼在高溫下氧化速度的影響

49、 引自引自金屬腐蝕與防護(hù)極給金屬腐蝕與防護(hù)極給P21 40 30 20 10 0 900 1 2 3 Si% 1000 800 100 10 15 20 25 30 30 20 10 0 Cr% 1000 1100 12345 800 900 Al% 30 20 10 0 (g/m2 hr)腐蝕速度腐蝕速度 (2)(2)覆蓋層覆蓋層 滲鍍滲鍍 ：有滲鋁、滲鉻、滲硅，以及鉻鋁硅三元共滲。有滲鋁、滲鉻、滲硅，以及鉻鋁硅三元共滲。 非金屬覆蓋層非金屬覆蓋層 ：在溫度較低時(shí)，可使用硅涂料或含鋁粉在溫度較低時(shí)，可使用硅涂料或含鋁粉 的硅涂料。使用溫度較高時(shí)，用等離子噴涂方法將耐熱的的硅涂料。使用溫度較高

50、時(shí)，用等離子噴涂方法將耐熱的 氧化物、碳化物、硼化物等熔化，噴涂在金屬部件表面，氧化物、碳化物、硼化物等熔化，噴涂在金屬部件表面， 形成耐高溫的陶瓷覆蓋層，可達(dá)到抗高溫氧化的目的。形成耐高溫的陶瓷覆蓋層，可達(dá)到抗高溫氧化的目的。 復(fù)復(fù) 蓋蓋 層層最高使用溫度最高使用溫度() 硅涂料硅涂料 含鋁粉硅涂料含鋁粉硅涂料 AeAl2O3 NiAl2O3 NiMgO SiO2 Cr2O3 Al2O3 ZrO2 300 500 900 1800 1800 1710 1900 2000 2700 抗高溫氧化的保護(hù)層抗高溫氧化的保護(hù)層 （3 3）控制氣體組成）控制氣體組成 降低煙道氣中的過(guò)剩氧含量降低煙道氣中

51、的過(guò)剩氧含量 使使CO2/COH2O/H2SO2/H2S保持一定比例，煙氣保持一定比例，煙氣 呈近中性。呈近中性。 采用保護(hù)性氣氛采用保護(hù)性氣氛（鋼材熱處理）鋼材熱處理） 常用保護(hù)氣體有氬、氮、氫、一氧化碳、甲烷等。常用保護(hù)氣體有氬、氮、氫、一氧化碳、甲烷等。 氬是惰性氣體，作保護(hù)氣體十分理想。氬是惰性氣體，作保護(hù)氣體十分理想。 金屬真空熱處理金屬真空熱處理 BACK 循環(huán)冷卻水的流程和參數(shù)循環(huán)冷卻水的流程和參數(shù) 循環(huán)冷卻水是指反復(fù)循環(huán)使用的冷卻水。循環(huán)冷卻水是指反復(fù)循環(huán)使用的冷卻水。 有密封式和敞開(kāi)式兩種有密封式和敞開(kāi)式兩種(敞開(kāi)式應(yīng)用較多敞開(kāi)式應(yīng)用較多)。 循環(huán)冷卻水的流程循環(huán)冷卻水的流程

52、 ： 循環(huán)冷卻水的水平衡為循環(huán)冷卻水的水平衡為 M = E + D + B + F 循環(huán)冷卻水的腐蝕和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)循環(huán)冷卻水的腐蝕和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 商品商品需水量（水的噸數(shù)每噸商品）需水量（水的噸數(shù)每噸商品） 工業(yè)酒精工業(yè)酒精 鋁鋁 合成氨合成氨 汽油汽油 紙漿紙漿 蘇打粉蘇打粉 鋼鋼 硫酸硫酸(100%) 粘膠絲粘膠絲 60 8000 130 1015 210625 6075 80145 15 750830 轉(zhuǎn)引自轉(zhuǎn)引自 Process Lndustries Conosion P99 用途用途用量用量(1000米米3天天)比例（）比例（） 冷卻用水冷卻用水 溫調(diào)用水溫調(diào)用水 原料用水原料用水

53、鍋爐用水鍋爐用水 處理制品、洗滌用水處理制品、洗滌用水 其他其他 合計(jì)合計(jì) 86604 7306 380 2394 26500 4679 127863 67.7 5.7 0.3 1.9 20.7 3.7 100 引自引自化工腐蝕與防護(hù)化工腐蝕與防護(hù)1980 .NO3. P90 日本日本1976年工業(yè)用水（淡水）統(tǒng)計(jì)年工業(yè)用水（淡水）統(tǒng)計(jì) B R：循環(huán)水量循環(huán)水量M：補(bǔ)充水量補(bǔ)充水量 E：蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量W：飛濺水量飛濺水量 B：排放水量排放水量 冷卻塔的水平衡冷卻塔的水平衡 引自引自化工腐蝕與防護(hù)化工腐蝕與防護(hù)1980.NO.3. P8 冷卻塔冷卻塔 M E T2 W 循環(huán)泵循環(huán)泵 T1 熱交

54、熱交 換器換器 T1 腐蝕性：腐蝕性：在流經(jīng)冷卻塔時(shí)受到劇烈攪動(dòng)，使水中在流經(jīng)冷卻塔時(shí)受到劇烈攪動(dòng)，使水中 溶解的空氣大量增加，循環(huán)冷卻水為溶解的空氣大量增加，循環(huán)冷卻水為氧所飽和氧所飽和。增加。增加 了循環(huán)冷卻水的了循環(huán)冷卻水的腐蝕性腐蝕性。 結(jié)垢：結(jié)垢：循環(huán)冷卻水多次重復(fù)使用，水中循環(huán)冷卻水多次重復(fù)使用，水中含鹽量含鹽量增增 高，高，導(dǎo)電性導(dǎo)電性增大；增大；難溶鹽類難溶鹽類如碳酸鈣、硫酸鈣、等的如碳酸鈣、硫酸鈣、等的 濃度增大，容易在傳熱面上濃度增大，容易在傳熱面上結(jié)垢結(jié)垢。 微生物危害：微生物危害：循環(huán)冷卻水的溫度在循環(huán)冷卻水的溫度在30C 40C，加加 上日光和水中高濃度的營(yíng)養(yǎng)成分上日

55、光和水中高濃度的營(yíng)養(yǎng)成分(氮、磷、鉀氮、磷、鉀)，有利于，有利于 微生物微生物的滋生繁殖的滋生繁殖微生物危害微生物危害。 循環(huán)冷卻水的特點(diǎn)循環(huán)冷卻水的特點(diǎn) 循環(huán)冷卻水腐蝕、結(jié)垢和沁泥的后果循環(huán)冷卻水腐蝕、結(jié)垢和沁泥的后果 熱交換器效率下降熱交換器效率下降 熱交換器穿孔泄漏熱交換器穿孔泄漏 材質(zhì)強(qiáng)度下降材質(zhì)強(qiáng)度下降 熱交換器堵塞熱交換器堵塞 泵輸水壓力泵輸水壓力,流量流量 促進(jìn)腐蝕促進(jìn)腐蝕 冷卻塔效率下降冷卻塔效率下降 補(bǔ)充水耗量增加補(bǔ)充水耗量增加 腐蝕腐蝕 結(jié)垢結(jié)垢 污泥污泥 冷冷 卻卻 水水 腐腐 蝕蝕 BACK 針對(duì)腐蝕、結(jié)垢和微生物危害這三個(gè)方針對(duì)腐蝕、結(jié)垢和微生物危害這三個(gè)方 面的問(wèn)題

56、對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行綜合處理，稱為面的問(wèn)題對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行綜合處理，稱為 水處理技術(shù)，習(xí)慣上叫做水處理技術(shù)，習(xí)慣上叫做水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)。 水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù) 金屬材料在循環(huán)冷卻水中主要發(fā)生金屬材料在循環(huán)冷卻水中主要發(fā)生吸氧腐蝕吸氧腐蝕。 主要結(jié)構(gòu)材料是碳鋼和奧氏體不銹鋼，其中關(guān)鍵主要結(jié)構(gòu)材料是碳鋼和奧氏體不銹鋼，其中關(guān)鍵 設(shè)備是冷卻器。設(shè)備是冷卻器。 水冷器的腐蝕形態(tài)：水冷器的腐蝕形態(tài)： 縫隙腐蝕縫隙腐蝕 電偶腐蝕電偶腐蝕 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 細(xì)菌腐蝕細(xì)菌腐蝕 循環(huán)冷卻水的腐蝕循環(huán)冷卻水的腐蝕 BACK 污垢可分為兩大類：水垢和污泥污垢可分為兩大類：水垢和污泥。 水垢水垢是指水中無(wú)機(jī)鹽在金屬表面沉積所形成的垢層，是指水中無(wú)機(jī)鹽在金屬表面沉積所形成的垢層， 如碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、氫氧化鎂，硅垢等。如碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、氫氧化鎂，硅垢等。 污泥污泥是水中懸浮物質(zhì)發(fā)生沉積所形成的垢層。污是水中懸浮物質(zhì)發(fā)生沉積所形成的垢層。污 泥是表面很滑的粘膠狀物體，不含污泥的水垢一般比較泥是表面很滑的粘膠狀物體，不含污泥的水垢一般比較 硬、厚且致密，但污泥中總會(huì)含有各種無(wú)機(jī)鹽沉淀和微硬、厚且致密，但污泥中總會(huì)含有各種無(wú)機(jī)鹽沉淀和微 生物。生物。 循環(huán)冷卻水的結(jié)垢循環(huán)冷卻水的結(jié)垢 BACK 腐蝕和結(jié)垢的控制：對(duì)冷卻水的腐蝕和結(jié)垢腐蝕和結(jié)垢