【学习课件】第2章腐蚀与防护基础知识

10
.
化学腐蚀
4.5 炼油设备的硫腐蚀
炼油厂中高温硫的腐蚀是以H2S为主的活性硫腐蚀。由于原油 所含硫化物组成及性质不同，腐蚀性能也可能不同。原油中不同
有机硫化物有不同分解温度。硫醚和二硫化物在130～160℃开始
分解。其他有机物的分解反应在250℃左右开始。由于有机物的
分解，H2S含量可提高9倍。在350～400℃时，H2S能按下式分解： H2S → S + H2分解出来的硫称活性硫，腐蚀性很强。在此温度下， 低级硫醇能直接与铁反应而腐蚀：
电化学腐蚀
三、腐蚀电池的定义及组成条件
伏特电池所产生的电流，是由于它的两个电极－锌片 与铜片在稀硫酸溶液中的电位不同，存在着一定的电 位差所引起的。伏特电池的两个电极上分别进行如下
电极反应： 锌电极电位较负，失去电子被氧化。 Zn ─→ Zn2＋ ＋ 2e 铜片上，酸中的氢离子接受电子被还原，有氢气
当把锌片与铜片置入上述稀硫酸溶液中 并在它们之间用导线通过毫安表连接起 来时这时发现毫安表的指针发生了偏转， 说明有电流通过。这表明锌和铜在稀硫 酸溶液中组成了一个原电池。由此可知， 铜之所以会加速锌片在稀硫酸中的溶解 速度，是因为铜和锌以及稀硫酸组成了 一个原电池的结果。
.
图2-4 Cu-Zn原电池模1型5
4.1 钢铁的高温氧化
氧化物组成，即由内到外为FeO、Fe3O4和Fe2O3
6
图2-1 钢在570℃以上高温氧化时,氧化物的形成 .
化学腐蚀
4.2 钢铁的脱碳
F3eC12O2 3FeCO F3C eC2O 3F e2CO
F 3 C e H 2 O 3 F C e H O 2 F3C e2H 2 3F eC4H
M(金属) + 0.5S2 → MS M(金属) + H2S → H2 + MS 2M + SO2 → 2MO + 0.5S2
4.4.1金属硫化物的PB比更大，因而生成硫化物膜有更大的内应 力，易于使膜破裂。 4.4.2金属硫化物的晶格缺陷浓度比相应的氧化物高得多，使各 种离子在膜中扩散更容易。 4.4.3金属硫化物的熔点比对应的氧化物低得多，特别是金属-金 属硫化物的共晶点更低，容易出现液相而失去保护性，加剧腐 蚀进程。 4.4.4 硫对金属氧化物有很强的破坏能力。
逸出。 2H＋ ＋ 2e ─→ 2H ─→ H2
整个电池反应为: Zn ＋2H＋ ─→Zn2＋ ＋ H2
.
12
电化学腐蚀
一、电化学腐蚀的特点
1.电化学腐蚀介质为能电离、可导电的电解质，且大多为 水溶液。
2.电化学腐蚀中，金属失去电子的氧化反应和介质中的氧 化剂得到电子的还原反应在不同的部位相对独立地进行， 而不是直接地进行电子交换。
3.电化学反应的阴、阳极之间有腐蚀电流产生，腐蚀电流 的大小与腐蚀速度的快慢有直接关系。
1.金属的氧化
2.1 狭义氧化：狭义的氧化是指金属与环境介质中的
氧化合而生成金属氧化物的过程
Mn2O2 M（On 2-1）
2.2 广义氧化：就是金属与介质作用失去电子的过程
xM yNMxNy
（2-2）
3
.
化学腐蚀
2. 金属化学腐蚀的介质
2.1 金属在干燥气体(dry gas)中的腐蚀
速度慢、危害小
第2章 金属腐蚀与防护基础知识
第1节 化学腐蚀 第2节 电化学腐蚀与腐蚀电池 第3节 化工设备的腐蚀形式 第2-4节 化工设备腐蚀防护技术
1
.
第1节 化学腐蚀
一、金属的氧化 二、金属化学腐蚀的介质 三、金属化学腐蚀的特点 四、常见的化学腐蚀
2
.
化学腐蚀
金属化学腐蚀
指金属与周围介质直接发生化学反应而引起的变质和 损坏的现象。腐蚀过程中，电子的传递是在金属与介 质间直接进行的，没有腐蚀微电流的产生。
中的腐蚀。
4
.
化学腐蚀
3. 金属化学腐蚀的特点
3.1 化学腐蚀的介质是不导电、不电离的物质。
3.2 化学腐蚀是直接的纯化学反应的结果，电子的得失 在同一部位于同一瞬间完成，没有腐蚀电流产生。
3.3 化学腐蚀与电位及电位变化无关，不能用电化学保 护的方法予以控制。
5
.
化学腐蚀
4. 常见的化学腐蚀
RCH2CH2SH + Fe → FeS + (RCH=CH2) + H2 温度升到375～425℃时未分解的H2S也还能与铁直接反应。 加氢装置、催化重整装置、延迟焦化装置的焦炭塔、分馏塔、硫
磺回收装置、硫磺尾气脱硫装置以及聚苯乙烯装置的脱氢炉等都
11存在高温硫的腐蚀。
.
第2节 电化学腐蚀
一、电化学腐蚀的特点 二、金属的电化学腐蚀现象 三、腐蚀电池的定义及组成条件 四、腐蚀电池的类型
7
.
化学腐蚀
4.3 氢腐蚀
定义：钢材受高温高压的氢气作用变脆甚至破裂的现象称 为氢腐蚀。
4.3.1 氢脆
钢材与氢气接触后，氢被吸附在钢材表面上，然后被分解为氢原子并 沿晶粒边界向钢材内部扩散。尤其当钢材受力变形时，会剧烈地加速氢原 子的扩散，高速扩散的氢原子在滑移面上转变为分子状态，而分子氢不具 有扩散能力，在晶间积聚产生内压力，使钢材进一步变形受到限制而呈现
脆性。
4.3.2 氢侵蚀
F3C e2H 2 3F e C4H
Fe3C3FeC
C2H2 CH4
Fra Baidu bibliotek
8
.
化学腐蚀
4.3.3 Nelson曲线
图2－2各种钢材的氢腐蚀曲线(Nelson线图)
氢腐蚀的起始温度
9
氢腐蚀的最低氢分压 .
化学腐蚀
4.4 高温硫化
高温硫化是金属在高温下与含硫介质(如H2S、SO2、Na2SO4有 机硫化物等)反应生成硫化物的过程。
4.电化学腐蚀与电极电位的关系密切。可以利用此特点实 施电化学保护。
5.电化学腐蚀具有次生过程，使得腐蚀产物最终离开发生 腐蚀的原始部位。
.
13
电化学腐蚀
二、金属的电化学腐蚀现象
图2-3 不均一金属在稀硫酸中的溶解
Z n H 2S4O Z. n 4 S H 2O
14
电化学腐蚀
二、金属的电化学腐蚀现象
2.2 金属在高温气体中的腐蚀
危害严重，乙烯裂解炉炉管、合成氨工业中的转化炉、废热 锅炉等等这些设备均处在高温气体的环境中运行，常引起高温
氧化腐蚀。
2.3 其它的氧化剂引起的化学腐蚀
硫、卤素或其它的原子及原子团
2.4 金属在非电解质溶液中的腐蚀
金属在有机溶剂中的腐蚀现象。如：Al在CCl4、Mg和Ti在甲醇