腐蚀与防护概论第四章 工业及自然环境中的腐蚀

腐蚀疲劳：是指金属材料在腐蚀介质和交 变应力共同作用下引起的破坏。
氢脆：是指氢对金属的破坏。在腐蚀性环 境下，裂纹尖端溶液酸化，氢离子H+浓 度提高，并且被还原变成吸附氢原子H， 向金属内部扩散，使裂纹尖端区脆化，促 进裂纹扩张，使金属发生脆性断裂。
化工生产的腐蚀危害还表现在，由于跑、冒、滴、 漏以及泄出废气、废液所造成的环境污染严重。 例如，氯碱厂的腐蚀会造成氨气、盐酸等的泄漏 等等。
腐蚀与防护概论第四章 工业及自然环境中的腐蚀
第一节 石油天然气生产设备腐蚀
从石油勘探、开采到油气生产加工都使用 大量钢管和容器，如各种钻探用的钻柱和 管柱、油气输送和储存用的各种管道和贮 罐等。
石油天然气生产包括油气开发和油气储运 两个部分。
油气开发部分的腐蚀：
主要包括钻井、采油和采气以及地面油气 集输系统腐蚀，如钻杆、油套管、抽油杆 的断裂、穿孔和挤毁。此外还包括油田注 水系统的腐蚀问题。
以氯盐为主的腐蚀环境中保护钢筋的措施
措施种类
钢筋材质及涂层பைடு நூலகம்
混凝土外加剂、 掺和料
措施内容
环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀合金钢 筋、不锈钢钢筋
钢筋阻锈剂、硅灰、细粉煤灰、其他外 加剂、掺和料、纤维添加剂等
混凝土表面封闭、 硅酮类、涂料、聚合物灰浆、聚合物浸
涂层
渍等
电化学方法
阴极保护、电化学除盐
维护
裂缝修补、清洗排水、控制防冻盐用量
第四节 火力发电厂设备腐蚀
电力工业的锅炉及汽轮发电机组均以千吨 计，主设备不可能大量采用耐蚀材料。
为防止火力发电厂腐蚀，首要的是采取合 理的防腐蚀水质处理设计，使锅炉机组使 用的水汽介质尽可能纯净，在此基础上采 取辅助性防腐蚀水质处理。
火电厂热力设备的腐蚀主要表现为锅炉、凝 气器和气轮机等设备的腐蚀。其中锅炉设备 占70%以上。
锅炉腐蚀中最常见的是水冷管壁、再热器、 过热器和省煤器（四管）的腐蚀爆管，占锅 炉故障的60%以上。
钝化膜破坏理论认为带有氧化膜的金属与Cl- 等 活性阴离子接触，由于Cl- 半径较小易于穿过表 面膜，使之局部破损成为蚀孔核心。在表面膜受 到破坏的部位，露底金属呈活化状态成为阳极， 未受破坏处仍处于钝态成为阴极，构成大阴极— 小阳极的宏观腐蚀电池。
油气储运部分：
我国目前有油气长输管道2万多千米，各种 油管、油库数量庞大，埋地油、气、水管道 服役环境十分复杂，往往要穿越河流、公路、 乡村、城镇、沼泽等地带，受到直流、交流 杂散电流干扰，因此很容易在土壤中发生腐 蚀穿孔，造成油、气、水的跑冒滴漏，产生 巨大的经济损失。
1、密实性 影响混凝土耐久性的因素，按重要 程度排列次序是：钢筋腐蚀、冻融破坏、化学侵 蚀等。而这些因素影响力，无不取决于混凝土的 密实性。
2、抗裂性 混凝土抗裂性（宏观、微观裂纹） 应该最大限度地保证和提高。
3、高碱度 最大限度地、长时期地确保混凝土 具有高碱度（pH＞12），为钢筋保持钝化状态 提供一个必要的环境。
其特点是，金属被腐蚀部分不是由金属本身的电极 电位决定，而是由外部电流的极性和大小决定，这 种腐蚀往往比一般土壤腐蚀更严重。
第二节 化工与石油化工设备腐蚀
在化学工业中存在各种酸、碱、盐和有机 溶剂等强腐蚀介质。此外，化工生产过程 愈来愈多地要求在高温、高压和连续操作 的条件下运行，所以腐蚀损失尤为严重。
2、SO2对钢筋的腐蚀 SO2、SO3及其形成的酸雨，一方面中和
混凝土中的Ca（OH）2，使混凝土变得 不稳定，碱度降低。另一方面，所生成 的硫酸盐使混凝土进一步发生膨胀侵蚀 作用，可使混凝土胀裂、酥化。混凝土 自身遭破坏，自然会降低或丧失对其内 钢筋的保护能力。
提高混凝土自身耐久性与防护能力的主要技术指 标：
例如，塔里木的轮南油田其原始地层压力在 50MPa以上，温度为120℃左右，氯离子含量高达 130g/L，CO2分压0.7~3.5MPa。这样恶劣的腐蚀 环境对井下设备造成了十分严重的腐蚀。
采油管未加缓蚀剂使用 1年半发生严重孔蚀
孔蚀：又叫点蚀、坑蚀，是一种集中发生在某些 点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。
化工企业共分为17个行业，其中腐蚀最严重的 行业是氯碱和电石、化肥、纯碱、农药、染料和 无机盐等六个行业。
第三节 基础设施的腐蚀
基础设施（如公路、桥梁等）大多以钢筋混 凝土结构为主体，而钢筋腐蚀是钢筋混凝土 结构破坏的主要原因。
特别是以桥梁为代表的钢筋混凝土基础设施 的腐蚀破坏，成为当今世界突出的问题。
定的腐蚀介质中才会发生。
易于发生应力腐蚀开裂的金属——介质体系
合金
介质
低碳钢
热硝酸盐溶液、过氧化氢
低合金钢
氢氧化钠、三氯化铁溶液
高强度钢 奥氏体不锈钢
蒸馏水、湿大气、硫化氢H2S 氯化物溶液、高温高压含氧纯水
铜合金 铝合金 钛合金
含SO2大气、氨溶液、三氯化铁 氧化钠水溶液、海水、含SO2大气
含Cl－、Br－、I－水溶液、甲醇
化工设备的腐蚀事故常常是由于应力腐蚀 破裂、腐蚀疲劳、氢脆或孔蚀等难以预测 的局部腐蚀形式引起的。
应力腐蚀：是在拉应力和特定腐蚀介质协 同作用下发生的金属的破断现象。
应力腐蚀产生的条件 （1）存在一定的拉应力 （2）材料的应力腐蚀敏感性：材料的强
度水平越高，越易发生应力腐蚀。 （3）对介质的选择：某种材料只有在特
土壤腐蚀的几种形式
（l）由于充气不均匀引起的腐蚀
这主要指地下管线穿过结构不同和潮湿 程度不同的土壤带时，由于所接触的氧 浓度差别引起的宏电池腐蚀。
（2）由于杂散电流引起的腐蚀
电气火车、电车、电解槽、电焊机等直流电力系统 都可在土壤中产生杂散电流，使邻近的埋在地下的 金属构筑物，管道等都因这种杂散电流引起腐蚀 （也可以理解为在外电流作用下的电解）。
环境污染对钢筋腐蚀的影响
1、 CO2的影响 混凝土中钢筋保持钝化状态的临界碱度是
pH=11.5。而工业生产中有大量CO2排到大 气中，CO2与混凝土中的Ca（OH）2起化 学反应，生成中性的碳酸盐CaCO3使混凝 土“碳化”。“碳化”的结果可使pH<9。 此时，钢筋锈蚀就是不可避免的了。