过程装备成套技术09章

（1）有机高分子材料的腐蚀分类 （2）无机材料的腐蚀分类
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（1）有机高分子材料的腐蚀分类
溶胀和溶解： 溶胀和溶解 ： 溶剂分子渗入材料内部破坏了大分子间的次 价键，与 大分子发生溶剂化作用，材料的体积和重量都增大。 价键， 大分子发生溶剂化作用， 材料的体积和重量都增大。 化学裂解： 化学裂解： 渗入高分子材料内部的活性介质还可能与大分子 发生氧化、水解等化学反应，引起高聚物的分解。 发生氧化、水解等化学反应，引起高聚物的分解。 应力腐蚀： 在应力与某些活性介质共同作用下， 应力腐蚀： 在应力与某些活性介质共同作用下，介质更容易 渗入材料内部，随应力的增大，耐蚀性急剧下降。 渗入材料内部，随应力的增大，耐蚀性急剧下降。 渗透破坏： 当高分子材料用作设备衬里层时， 渗透破坏： 当高分子材料用作设备衬里层时，如果材料有较 大的孔隙率，即使不发生溶胀、裂解等作用， 大的孔隙率，即使不发生溶胀、裂解等作用，一旦介质渗过 衬里层就会造成基体材料的强烈腐蚀。 衬里层就会造成基体材料的强烈腐蚀。
缓蚀剂的保护效果与被保护金属的种类和性质， 缓蚀剂的保护效果与被保护金属的种类和性质，腐蚀 环境的各种参数（组成、温度、流速等） 环境的各种参数（组成、温度、流速等）以及缓蚀剂本 身的种类和剂量有关。 身的种类和剂量有关。
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(2) 缓蚀剂原理
电化学理论 吸附理论 成膜理论
电化学理论
认为缓蚀剂能抑制电极反应的进行， 认为缓蚀剂能抑制电极反应的进行，使腐蚀电池 的工作受到阻滞，金属腐蚀速度变小。 的工作受到阻滞，金属腐蚀速度变小。有的缓蚀剂主 要抑制阳极反应，有的主要抑制阴极反应， 要抑制阳极反应，有的主要抑制阴极反应，还有对阳 极和阴极都有抑制作用的。因此， 极和阴极都有抑制作用的。因此，按此理论缓蚀剂可 分为阳极型 阴极型、混合型。 阳极型、 分为阳极型、阴极型、混合型。
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(2) 影响金属腐蚀的外在因素
介质的pH值 介质的pH值: 一般规律是酸性介质比碱性介质的腐蚀性 pH pH值越小 腐蚀性越强。贵金属的化学稳定性高， 值越小， 强 ， pH 值越小 ， 腐蚀性越强。 贵金属的化学稳定性高， 任 何酸度下都不腐蚀。两性金属，如锌、 铅等， 何酸度下都不腐蚀。 两性金属， 如锌、 铝、 铅等 ，由于它 们的氧化膜或腐蚀产物既溶于酸，又溶于碱。所以， 们的氧化膜或腐蚀产物既溶于酸，又溶于碱。 所以， 在酸 或碱性介质中都易受腐蚀， 或碱性介质中都易受腐蚀， 只有在中性介质中才具有稳定 但铝在浓硝酸（pH=1 性 。 但铝在浓硝酸 （ pH=1 ） 中， 由于表面生成一层致密的 氧化膜，耐蚀性很好。 氧化膜， 耐蚀性很好。 在稀硫酸中铅表面生成一层难溶的 硫酸铅，使其具有耐蚀性。 镉等金属， 硫酸铅， 使其具有耐蚀性。 铁 、 镁、镍 、 镉等金属，由于 它们表面上的保护膜一般只溶于酸而难溶于碱， 它们表面上的保护膜一般只溶于酸而难溶于碱，在酸性介 质中易被腐蚀，在碱性介质中较稳定。 质中易被腐蚀，在碱性介质中较稳定。 介质中的有害杂质: 多数情况下， 介质中的有害杂质: 多数情况下，介质中的活性离子 如氯离子）是一种有害杂质，会加速金属的腐蚀。 （如氯离子）是一种有害杂质，会加速金属的腐蚀。
第九章 防腐工程
教学重点： 教学重点：
金属腐蚀的机理和破坏特征； 金属腐蚀的机理和破坏特征； 防腐蚀处理的环境处理方法、表面覆盖层方 防腐蚀处理的环境处理方法、 法、衬里方法和电化学保护方法的基本原理 和设计要点。 和设计要点。
教学难点： 教学难点：
添加水质稳定剂的方法
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9.1 概述
腐蚀的定义为： 材料（包括金属与非金属） 腐蚀的定义为 ： “ 材料 （ 包括金属与非金属 ） 由 于环境作用引起的破坏或变质” 材料一旦腐蚀， 于环境作用引起的破坏或变质 ” 。 材料一旦腐蚀 ， 就 不可逆转，这就是腐蚀过程的本质。 不可逆转，这就是腐蚀过程的本质。
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（3）按腐蚀环境分类
按腐蚀环境分为大气、土壤、电解质溶液、 按腐蚀环境分为大气、土壤、电解质溶液、 熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀等。 熔融盐中的腐蚀以及高温气体腐蚀等。
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9.1.2 非金属材料腐蚀的分类
非金属材料分为有机高分子材料和无机 材料两大类。其腐蚀也分别研究。 材料两大类。其腐蚀也分别研究。
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9.2 环境处理的方法 9.2.1 除去环境中腐蚀性物质的方法 9.2.2 在环境中添加防腐蚀成分的方法 9.2.3 通过腐蚀监控进行防腐管理 9.2.4 环境处理方法的技术进展
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9.2.1 除去环境中腐蚀性物质的方法
物理法： 如用加热法除去水中溶解氧。 工程实例 工程实例： 物理法 ： 如用加热法除去水中溶解氧。(工程实例： 锅
炉用水除氧) 炉用水除氧
化学法： 化学法对酸性介质一般采用调整pH值 调整pH 化学法 ： 化学法对酸性介质一般采用 调整 pH 值 ， 对 其它介质可采用生成不溶物沉淀分离 一般来讲， 生成不溶物沉淀分离。 其它介质可采用生成不溶物沉淀分离。一般来讲，钢材 在酸性介质中的耐腐蚀性很差， 在酸性介质中的耐腐蚀性很差，所以通常加氨或胺类化 合物，提高PH值 合物，提高 值。
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（2）无机材料的腐蚀分类
直接作用:腐蚀介质与材料组分直接发生化学反应而 直接作用:
引起的破坏。 引起的破坏。
渗透破坏:腐蚀介质或腐蚀产物渗透到材料内部， 渗透破坏:腐蚀介质或腐蚀产物渗透到材料内部，
由于发生化学反应或物理反应（如结晶） 由于发生化学反应或物理反应 （ 如结晶 ） ， 引起体积膨 胀而使材料破坏。 胀而使材料破坏。
小孔腐蚀： 小孔腐蚀：
腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，严重时可导致设备穿孔。 腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，严重时可导致设备穿孔。
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晶间腐蚀： 晶间腐蚀：
腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力， 腐蚀沿晶间进行 ， 使晶粒间失去结合力 ， 金属机械强度急 剧下降。破坏前金属外观无明显变化。 剧下降。破坏前金属外观无明显变化。
工程实例:比如，加氨水可以中和水中的 工程实例 比如，加氨水可以中和水中的CO2，使之生成碳酸 比如 从而使溶液变为中性或弱碱性。又如，锅炉给水处理中， 氨，从而使溶液变为中性或弱碱性。又如，锅炉给水处理中，也常 常采用吗啉（ 常采用吗啉（C4H8ONH）和环已胺两种胺类化合物，来中各水中 ）和环已胺两种胺类化合物， 的CO2
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9.1.3 影响金属腐蚀的因素
(1)影响金属腐蚀的内在因素 (2影响金属腐蚀的内在因素
金属的性质: 金属是否容易被腐蚀， 金属的性质: 金属是否容易被腐蚀，首先决定于金属本身 的化学稳定性。 的化学稳定性。化学稳定性是指金属与周围介质发生化学反应 的难易程度。通常是标准电极电位越高，化学稳定性也越高， 的难易程度。通常是标准电极电位越高，化学稳定性也越高， 金属越不容易被腐蚀，反之容易被腐蚀。 金属越不容易被腐蚀，反之容易被腐蚀。 金属的成分: 金属的化学成分对金属的耐蚀性有直接影响。 金属的成分 : 金属的化学成分对金属的耐蚀性有直接影响 。 一般是杂质的存在会降低金属的耐蚀性，而加入某些合金元素， 一般是杂质的存在会降低金属的耐蚀性，而加入某些合金元素， 可以提高金属的耐腐蚀性能。 可以提高金属的耐腐蚀性能。 金属的组织结构: 不同的组织结构，耐腐蚀性能不同。 金属的组织结构 : 不同的组织结构 ， 耐腐蚀性能不同 。 金 属的表面状态：在多数情况下， 属的表面状态：在多数情况下，粗糙的金属表面比光滑表面更 容易被腐蚀。 容易被腐蚀。 金属的受力情况: 金属的受力情况 : 拉应力的存在加特定的介质引起应力腐 蚀破裂；交变载荷加腐蚀性介质发生腐蚀疲劳。 蚀破裂；交变载荷加腐蚀性介质发生腐蚀疲劳。
局部腐蚀 应力腐蚀
拉应力和腐蚀性介质联合作用下 联合作用下， 在拉应力和腐蚀性介质联合作用下，以显著速率发生和扩展 的一种开裂破坏
腐蚀疲劳
在腐蚀介质和交变应力或脉动应力联合作用下产生的腐蚀。 在腐蚀介质和交变应力或脉动应力联合作用下产生的腐蚀。
磨损腐蚀： 磨损腐蚀：
在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀性介质中， 在高速流动的或含固体颗粒的腐蚀性介质中，以及摩擦副在 腐蚀性介质中发生的腐蚀损坏。 腐蚀性介质中发生的腐蚀损坏。
电化学腐蚀: 电化学腐蚀: 金属和电解质发生电化学作用而引起的金属材料的破坏， 金属和电解质发生电化学作用而引起的金属材料的破坏 ， 在腐蚀过程中有电流产生。 在腐蚀过程中有电流产生。 举例如下 ：Fe+2Hcl→Fecl+H2↑ 阳极反应 Fe-2e→ Fe2+ 阴极反应 2H+2e→ H2
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（2） 按腐蚀破坏的形式分类
全面腐蚀
又称均匀腐蚀。 又称均匀腐蚀。是指腐 蚀作用以基本相同的速 度在整个金属表面同时 进行。 进行。这种腐蚀在设计 时留出一定腐蚀裕度补 危害性不大。 偿，危害性不大。
腐蚀
应力腐蚀 腐蚀疲劳 磨损腐蚀 小孔腐蚀 晶间腐蚀 缝隙腐蚀 电偶腐蚀
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局部腐蚀
腐蚀作用仅发生在金属的 某一局部区域， 某一局部区域，而其它部 位基本没有发生腐蚀； 位基本没有发生腐蚀；或 者是金属某一部位的腐蚀 速度比其它部位的腐蚀速 度快得多。 度快得多。
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9.1.1 金属材料的腐蚀分类
（1）按腐蚀机理分类
化学腐蚀: 化学腐蚀 金属和纯的非电解质直接发生化学作用而引起的金属破 坏和性能降低，在腐蚀过程中没有电流产生。 坏和性能降低，在腐蚀过程中没有电流产生。
（比如：铝在四氯化碳中，镁和钛在甲醇中的腐蚀。） 比如：铝在四氯化碳中，镁和钛在甲醇中的腐蚀。）
缝隙腐蚀：
发生在铆接、 螺纹连接、 焊接接头、 发生在铆接 、 螺纹连接 、 焊接接头 、 密封垫片等缝隙处的 腐蚀。 腐蚀。
电偶腐蚀： 电偶腐蚀：
在电解质溶液中， 异种金属接触时， 在电解质溶液中 ， 异种金属接触时 ， 电位较正的金属促使 电位较负的金属加速腐蚀的类型。 电位较负的金属加速腐蚀的类型。 其它还有如氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀等局部腐蚀。 其它还有如氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀等局部腐蚀。