金属腐蚀危害与防护（精选八篇）
金属腐蚀危害与防护 篇1
腐蚀对国民经济发展有着巨大影响, 美国发布的第7次腐蚀损失调查结果表明, 其每年的直接腐蚀损失是2760亿美元, 约占其GDP的3.1%;根据2003年发表的中国腐蚀调查报告, 我国年腐蚀损失约占国民生产总值的5%, 腐蚀所造成的经济损失约为每年5000亿元。世界各国因腐蚀而造成的经济损失远超过其它各种自然灾害引起的经济损失的总和。
腐蚀与环境及工业生产实际亦有着密切联系, 与人民的安全与生命财产有着重要相关性, 通过对石油化工行业每一年发生的事故进行统计分析, 在爆炸事故中70%是由于设备受到腐蚀, 不能及时更新, 最终造成了严重的事故。特别是一些应力腐蚀, 在发生重大事故前没有任何表面现象。因此, 对于金属腐蚀的危害性的有效认识, 在使用年限内, 定期检查设备是每个金属设备使用者的必不可少的工作。
二、金属腐蚀的机理
大部分金属的稳定状态为氧化态, 而将金属从矿石中提炼为金属态后, 其向氧化态的转变在热力学上是自发过程。金属腐蚀在不同情况下的腐蚀机理是十分复杂的, 其主要形式有化学腐蚀与电化学腐蚀, 具体分类如图1所示。金属材料会与环境产生化学与电化学反应, 在电解质溶液中金属产生的电化学腐蚀可以简单的认为是一个发生还原氧化反应的过程, 可以通过化学反应式表达。在腐蚀发生、发展过程中, 发生腐蚀的外部因素就是环境, 对腐蚀发挥作用的环境因素主要包括以下几个方面:
1) 介质, 对腐蚀发挥作用的有氢离子、氯离子等, 伴随着这些物质变化的浓度, 其产生的腐蚀问题也会发生变化;2) 温度, 大部分情况下, 腐蚀速度会随环境温度的升高而加快;3) 流速, 较大的流速非常容易造成冲刷腐蚀, 流速过快或过慢都会增加腐蚀的速度;4) 压力, 在特定介质中的很多金属材料, 当应力超过了某个数值时就会出现应力腐蚀破坏。
三、金属腐蚀的防护
要做好防腐工作, 必须从法律、制度、防护观念、专业技术人员自身技术水平、合理的防腐技术方法等方面全方位的重视金属腐蚀的危害, 具体要从以下几方面进行防治:
1) 加强建设防腐防护的相关法律, 并且严格编入企业安全生产规定之中贯彻执行, 企业保证在每一年都要在预算设备资金中投入腐蚀损失费用;
2) 建立对腐蚀全面进行控制的理念, 详细可以分为五个环节与四个过程。五个环节分别是设计环节对腐蚀进行的控制、加工制造环节对腐蚀的控制、安装运输环节对腐蚀的控制、生产环节对腐蚀的控制以及维修机器设备环节对腐蚀的控制, 四个过程分别是在控制腐蚀过程中做好研究、教育、管理以及评价;
3) 针对防腐工作企业应当构建科学有效的制度, 企业工程管理人员对生产安排指导的同时也需要对企业中生产设备的防腐蚀问题进行检查。只有在组织思想上贯彻落实, 才可以从源头上真正做好防腐工作, 将预防作为主要工作, 并且结合防治;
4) 将预防工作作为重点, 防止出现短期问题, 提议综合分析经济费用技术在使用期限之内的理念, 通过提升制造成本促使迅速降低维修所需成本以及简洁产生的损失;
5) 构建防腐蚀专业部门, 配置防腐蚀技术专业人员, 促使他们积极的加入到企业生产、制造、操作的每一个过程, 并且加强每个工作环境的腐蚀管理工作, 为设备构建防腐档案;
6) 组织学习防腐蚀的基础防护知识, 对职业加强培训, 力争在最短的时间内显著提高企业的防护腐蚀科技水平;
7) 在金属防腐工作中需要科学使用防腐方法, 目前行之有效的防腐方法包括涂装防腐涂料和阴极保护, 涂料是一种具有经济性的防护措施, 并且在各个工业领域大量运用, 但在一定条件下, 单独涂料难以满足防腐要求, 因此会将阴极保护与涂料结合使用;
8) 对于一些复杂的生产环境企业, 设备的不同决定了各异的防腐工艺要求, 在选择防腐涂料的过程中不仅要考虑涂料的防腐效能, 还要考虑涂料的施工特点。例如生产合成氨过程中产生的冷排系统, 由于循环再生水的应用, 促使其处于苛刻的环境中, 也对防腐涂料提出了更加严格的防腐要求, 可是由于设备表面无法很好的进行除锈喷砂, 这样就需要涂料具备低表面优良涂装功能;
9) 关注防腐涂料工程的使用技术与对应的管理规定, 这也是确保涂装整体工程质量的重要条件, 也只有这样才会充分延长防腐涂料的使用效果, 进而保证金属结构的腐蚀防护。
结束语
伴随着不断进步的科学技术, 也产生了更加严格的工业应用材料要求, 尤其应该十分关注金属腐蚀的危害。一些企业已经开始制定防腐设计标准规范, 科学的选择金属材料, 应用防腐涂料与阴极保护或两者相结合等防护方法对金属腐蚀进行有效控制, 并且获得了良好的防腐效果。
参考文献
[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·
[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62
原电池 金属的腐蚀与防护 篇2
1． 1． 原电池形成三条件：
（1） （1） 正负电极
（2） （2） 电解质溶液
（3） （3） 电极接触或导线连接
2． 2． 原理三要点：
（1） （1） 相对活泼金属作负极---- 电子流出-----氧化反应
（2） （2） 相对不活泼金属（或碳）作正极------电子流入------还原反应
（3） （3） 导线中（接触）有电流通过，使化学能转变为电能
3．原电池：把化学能转变为电能的装置
练习
下列能发生原电池反应的是
Cu Cu Zn Cu Zn Cu
AgNO3 乙醇 硫酸 硫酸
实质
电极在电解质溶液中的氧化还原反应
结果
活泼金属被氧化、被腐蚀。
板书
二、金属腐蚀与防护：
1. 1. 金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。
（1） （1） 本质：金属原子失电子而被氧化
M C ne ==Mn+
(2) 分类：
化学腐蚀：金属与其他物质 直接氧化反应 金属被氧化
（不是电解质溶液）（无电流产生）
电化腐蚀：不纯金属或合金 发生原电池反应 活泼金属被氧化
电解质溶液 （有电流产生）
板书
（3）钢铁腐蚀：
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金属腐蚀危害与防护 篇3
A. 生铁比纯铁易生锈
B. 纯银饰品久置表面变暗
C. 黄铜（铜锌合金）制品不易产生铜绿
D. 炒菜没洗干净的铁锅易生锈
2. 下列叙述不正确的是（ ）
A. 原电池是将化学能转化为电能的装置
B. 铁船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C. 钢铁腐蚀的正极反应：Fe→Fe3++3e-
D. 用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，向其中加入CuO固体可以使溶液恢复到原来的浓度
A. 装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B. 若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C. 若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁
D. 若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
A. 正极电极反应式为：2H++2e→H2↑
B. 此过程中还涉及到反应：4Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3
C. 此过程中铜并不被腐蚀
D. 此过程中电子从Fe转移向Cu
5. 以KCl和ZnCl2的混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）
A. 未通电前，上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B. 因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C. 保持电流恒定，升温不改变电解反应速率
D. 镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
A. 过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升
B. Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀
C. 铁钉被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D. Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑
7. 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈 [铁锈环（b）][腐蚀区（a）]环（b），如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下的氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ）
A. 液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B. 液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
C. 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2+由a区向b区迁移，与b区的OH-形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D. 若改用嵌有铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+
8. 银器皿日久表面逐渐变黑色，这主要是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理进行抛光，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银器恢复光泽，且不会损失。回答问题：
（1）食盐的作用是 ；
（2）在此原电池反应中，正极发生的电极反应为 。
9. 铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 ；
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应 ，负极反应 。
10. 根据图示实验装置，回答下列问题：
食盐水][氯化钠
溶液][硫酸铜
溶液][石墨][M N][Fe][Cu][甲 乙][装置1][装置2][直流电源]
（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的现象是 ，该装置的负极反应为 。
（2）装置2中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液。反应一段时间后停止通电。取出Cu极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g。
①电源的M端为 极，甲烧杯中铁电极的电极反应为 ；
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 ；
③甲、乙两烧杯中生成的气体共 mL（标况）。
聚合装置金属腐蚀与防护 篇4
1“碳钢——液氨”体系
如果同时符合下列各条件, 即为液氨的应力腐蚀环境: (1) 介质为液态氨, 含水量不高 (荞0.2%) , 且有可能受空气 (O2或CO2) 污染的场合; (2) 介质温度高于-5℃。液氨受到空气污染后, 由于存在O2或CO2, 促使了液氨的应力腐蚀破裂, 这类破裂是阳极溶解型的应力腐蚀破裂, 反应方程式如下:
可见, 在CO2存在时, 铵离子浓度增加, 加速了碳钢的应力腐蚀破裂。
在液氨应力腐蚀环境中使用碳钢应仔细防止空气污染, 同时采取下列措施之一: (1) 焊后做消除应力热处理; (2) 控制焊接接头 (包括热影响区) 的硬度值HB≤200; (3) 使液化氨含水量大于0.2% (0.2%——1%) , 水起到缓蚀剂的作用, 可使遭受膜破坏的金属重新钝化。
液氨的储存和运输大部分用碳钢或低合金钢制压力容器。近年来国内外多次发生液氨储罐破裂爆炸事故, 事故分析表明, 很多是由于应力腐蚀造成的。另外, 对未发生事故的液氨球罐进行检查, 相继发现了程度不同的数量很多的裂纹, 这些裂纹大都分布在长期处于液面下部的南极板与下温带组焊的周向焊缝上。
一般情况下, 无水液氨只对钢产生很轻微的均匀腐蚀。但液氨储罐在充装、排料及检修过程中, 容易受空气的污染, 空气中的氧和二氧化碳则促进氨对钢的腐蚀, 其反应如下:
反应中的氨基甲酸氨对碳钢有强烈的腐蚀作用, 使钢材表面的钝化膜产生破裂, 并在此产生阳极型腐蚀。由于焊缝处残余应力较高, 所以应力腐蚀严重。
许多资料表明, 液氨球罐所用的钢材强度越高, 产生应力腐蚀裂纹的倾向越大。此外, 容器的工作温度愈高、液氨中氧含量越高, 其应力腐蚀也越严重。
采取下列措施有利于防止液氨对储存容器的应力腐蚀:焊接时, 采取措施尽量消除残余应力。冷压封头必须经过热处理;尽可能用低温用钢的低碳钢来焊制液氨储罐;尽量保持较低的工作温度;减少空气污染。在液氨中加入0.1%~1%的水。实验和实践表明, 液氨中含有2%的水有缓蚀作用, 此法对高强度钢作用不明显。
2“奥氏体不锈钢——氯离子”体系
近年来, 在化工装置中铬镍不锈钢 (奥氏体) 的用量越来越多, 据统计, 其用量约占不锈钢用量的80%但奥氏体不锈钢在含有对应力腐蚀敏感离子 (如Cl-、OH-一等) 的溶液中, 受应力的部分 (如焊缝附近) 则可能产生危险的应力腐蚀破裂。尤其是含Cl-的溶液, 在造成奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的事故中约占70%以上。Cl-浓度越大, 越容易开裂, 但并没有明确的不发生开裂的限界浓度。有这样一个例子, 铬镍不锈钢换热器中, 管和管板之间的缝隙中积存了含有Cl-的冷却水, 引起了不锈钢管的应力腐蚀破裂, 结果9个月内就损坏了。因此, 水中如果含有微量, 对奥氏体不锈钢来说也是非常危险的。设计者选用材料前要认真鉴别水质, 选择合适材料, 避免事故的发生。
聚合装置表面冷凝器 (101JC) 的作用是将合成四大压缩机的驱动透平排汽进行冷凝。该设备是固定管板式换热器, 管程走循环水, 壳程走蒸汽冷凝液。设备外形尺寸为Φ2134×16367 (mm) ;壳体材质为C.S.;换热管材质为304SS (0Cr18Ni9) 规格Φ19×1.5。2008年2月16日拆下两侧封头后, 向壳程充水, 静压试漏, 发现一根管子泄漏量较大, 从管内向外呲水, 说明管子已经泄漏;随着水位上升, 发现部分管子与管板之间渗水, 由于管子与管板之间为胀接, 运行三十多年, 胀接处腐蚀发生泄漏。胀接过程是一个复杂的接触过程, 在胀接过程和胀后管口的残余应力较大, 容易产生应力腐蚀。在处理泄漏时用堵头将管子堵上, 并将管头胀住阻止管子与管板之间泄漏, 共堵管135根。设备投入运行后, 未发现泄漏。
不锈钢管道外部用石棉绝热层包住, 由于石棉层有Cl- (MgCl-) 浸出, 水分蒸发后, Cl-浓度增大, 以致使不锈钢产生应力腐蚀破裂。因此, 奥氏体不锈钢管道用隔热材料, 如岩棉及其他矿棉类等, 其Cl-的含量一定要低于规定的允许含氯量, 可查《工业金属管道设计规范》中的详细规定。对奥氏体不锈钢管道或对连有奥氏体不锈钢管道或设备的管道进行水压试验时, 水压试验中使用的洁净水的含量Cl-不得超过25×10-6。奥氏体不锈钢管道法兰用的非金属垫片, 其Cl-含量不得超过50×10-6。否则对其晶体结构会产生应力腐蚀。
3 氢腐蚀
氢腐蚀是指钢材受高温高压的氢气 (环境氢) 作用而变脆甚至出现破裂的现象。氢腐蚀过程可分为两个阶段, 即氢脆阶段 (可逆的) 和氢侵蚀阶段 (不可逆的) 。氢脆阶段是由于钢材与氢气接触后, 氢被吸附在钢表面上, 然后分解为氢原子并沿晶粒边界向钢材内部扩散, 致使氢原子在滑移面上转变成为分子状态氢, 因分子氢不具扩散能力, 在晶间积聚产生内压力, 使钢的韧性降低, 材料变脆。氢侵蚀阶段是由于当温度和压力较高时, 或者与氢接触时间很长, 则钢材将由氢脆
阶段发展为氢侵蚀阶段, 即溶解在钢中氢将与钢中渗碳体发生脱碳反应生成甲烷。
4 二氧化碳腐蚀
一般认为腐蚀的原因是二氧化碳融于水后对部分金属材料有很强的腐蚀性, 二氧化碳腐蚀类型的特征是呈现局部的点蚀。二氧化碳腐蚀破坏行为在阴极和阳极表现不同, 在阳极处铁不断溶解导致了均匀腐蚀或局部腐蚀, 表现为金属材料的壁厚变薄或点蚀穿孔等;在阴极处二氧化碳溶于水形成碳酸, 释放出氢离子。氢离子是强去极化剂, 极易夺取电子还原, 促进阳极铁溶解而导致腐蚀, 同时氢原子进入钢中, 导致金属构件的开裂。
为防止二氧化碳腐蚀可采用以下防护措施;采用防腐蚀的材料。含铬的不锈钢表现出优良的抗腐蚀性能, 随着铬含量增大, 合金的腐蚀速率降低管道内涂防腐层
摘要：本文简述聚合装置常见的金属腐蚀, 并对腐蚀类型提出防护措施。近年来, 在化工装置中铬镍不锈钢 (奥氏体) 的用量越来越多, 据统计, 其用量约占不锈钢用量的80%但奥氏体不锈钢在含有对应力腐蚀敏感离子 (如Cl-、OH-一等) 的溶液中, 受应力的部分 (如焊缝附近) 则可能产生危险的应力腐蚀破裂。尤其是含Cl-的溶液, 在造成奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的事故中约占70%以上。Cl-浓度越大, 越容易开裂, 但并没有明确的不发生开裂的限界浓度。
关键词：金属腐蚀,应力腐蚀
参考文献
[1]雍兴跃, 徐瑞芬, 李焕文, 等.碳钢电极在流动35%NaCl溶液中的电化学行为[J].腐蚀科学与防护技术, 1998, 10 (2) :87.
[2]雍兴跃.沈阳:中国科学院金属腐蚀与防护研究所博士论文[D], 2000.110.
[3]林玉珍, 李焕文, 杨予广, 等.硅酸钠对水中碳钢表面铝缓蚀膜缓蚀性能的影响[J].中国腐蚀与防护学报, 13 (4) , 1993:312.
金属腐蚀危害与防护 篇5
公开课教案
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
一、教学目标 1．知识与技能目标
（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。（3）知道防护金属腐蚀的方法。2．过程与方法目标
（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。3．情感态度与价值观目标
（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作,共同研究，探讨科学问题。（3）通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。
二、教学重难点
教学重点 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。教学难点 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
三、教学内容安排
（一）本节内容在教材中的地位
“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。本节开篇提供的统计资料——“发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%～4%”，远远超过各种自然灾害造成损失的总和，这无疑会给人们一个重要的警示：金属腐蚀，不可等闲视之！金属曾是人类文明发展的历史标志，如铜器时代、铁器时代。在现代社会中，钢铁等金属材料的产量和质量仍是反映国民经济发展水平的重要指标。然而人们对随处可见的金属腐蚀现象早已习以为常，不以为怪。因此，本节教学一方面是让学生了解金属发生腐蚀的原因及现代防腐措施，同时还要让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远。
本节处于该章的最后一节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质（金属表面形成了微型原电池），同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保
选修4
公开课教案
护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。
本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
为了拓展学生的知识面与培养他们的合作精神，教科书还安排了一项【实践活动】，要求学生查阅有关防治钢铁腐蚀方法的资料并交流。
（二）学时安排 1课时
附图
教
学
流
程
四、教学资源
1、发挥计算机辅助教学功能，加强教学的直观性
充分利用视频和图片，使抽象问题具体化，降低了学习难度。
2、注意理论在实际中的应用，体现化学知识的社会价值
通过认识实践，再认识，再实践，激发学生学习兴趣。使学生对理论知识不断深化，并应用于生产，生活实际中，认识化学知识的社会价值。
3、充分发挥实验功能,体现学科特色（1）组织学生进行家庭小实验（2）演示实验（3）实验探究
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五、教学方法、学习指导策略 本节内容可大致分为三部分：
揭示金属腐蚀的严重性和危害性→ 分析发生金属腐蚀的原因→探讨防止金属腐蚀的思路和方法。
鉴于金属的电化腐蚀比化学腐蚀更为普遍，也更为严重，教科书中又重点以最常见的钢铁锈蚀为例，剖析了金属的两种电化腐蚀过程——析氢腐蚀和吸氧腐蚀，并重点介绍了金属的电化学防护方法——牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
（一）实验探究：从生活中的实例入手，引导学生探究金属腐蚀的原因及原理，在此基础上分析教科书中演示实验的实验现象，进一步认识金属的吸氧腐蚀原理。利用师生互动、生生互动的方式，得出金属腐蚀的防护方法。
（二）实际应用：展示学生提供的有关金属腐蚀与金属防护的资料，归纳整理出相关问题并引发讨论→进入电化学腐蚀原理的教学→使学生认识到电化腐蚀的本质→解决实际问题→进入理论应用教学。
（三）充分发挥学生的积极性与主动性：将化学知识与社会生存、发展密切联系起来，激发学生探究化学反应原理的积极性与主动性，提高创造性地解决实际问题能力，体现“从生活中来，到生活中去”的学习理念。
（四）充分利用信息资源，提高学生社会责任感：通过播放视频展示图片，帮助学生对电化学腐蚀与防护形成一些感性认识。利用实验加深对原理本质的理解。通过学生之间的讨论、交流、互动，培养学生自主学习、合作学习的能力。
六、课堂评价建议
1.为了保护地下钢管不受腐蚀，可使它与（）。
A．直流电源负极相连 B．铜板相连
C．锌板相连 D．直流电源正极相连 2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 。
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公开课教案
浅谈金属的腐蚀与防护 篇6
金属腐蚀不但会影响设备的使用寿命, 更会造成一定的经济损失。据统计, 在发达国家, 由于金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总之的3.5%-4.2%, 因此, 研究金属的腐蚀机理, 并有针对性的采取防腐措施, 不仅能够有效的延长设备的使用寿命, 还能降低由此造成的经济损失。
1 金属腐蚀简介
金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的最根本原因是金属的热力学不稳定性造成的, 即金属原子的自由能处于较高的状态, 在一定条件下, 金属单质就会向化合物进行转化, 从而发生腐蚀。
导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用, 有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏 (如合金在液态金属中的物理溶解) 仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。
2 金属腐蚀的分类
腐蚀的分类方法有很多, 包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类。
2.1 按环境分:
(1) 湿蚀:如:大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。
(2) 干蚀:如:高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。
(3) 微生物腐蚀:如:真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。
2.2 按形态分:
(1) 全面腐蚀即均匀腐蚀:腐蚀分布在整个金属表面, 包括较均匀的腐蚀和不均匀的腐蚀。在全面腐蚀过程中, 金属阳极溶解反应和物质还原反应的区域都特小, 并且阳极区域位置在腐蚀过程中随机发生变化, 使得腐蚀的分布非常均匀, 并且危害较小。
(2) 局部腐蚀即非均匀腐蚀:腐蚀仅仅发生在金属的某一个部位。局部腐蚀的过程中, 阴阳极区域是分开的, 并且阴极区域的面积相对阳极要大。因此, 局部腐蚀高度集中的位置腐蚀强度也比较大。在化工设备的腐蚀损害中, 70%是由局部腐蚀造成的, 因此, 相对于均匀腐蚀而言, 局部腐蚀的危害性更大。
局部腐蚀包括:
第一, 点蚀:虽然它是一种点或空穴类小面积的腐蚀, 但是却是一种高度局部的腐蚀形态。这类腐蚀的孔有大有小, 但是小而深的孔有可能造成金属板穿孔。这类腐蚀通常发生在表面存在钝化膜或者有保护膜的金属上, 如:不锈钢等。
第二, 缝隙腐蚀:由于金属表面存在缝隙, 因此, 与腐蚀相关的物质在缝隙内不容易迁移, 从而造成缝隙内金属的腐蚀。
第三, 晶间腐蚀:即沿着合金晶界区发展的腐蚀。这种腐蚀只能借助金相显微镜才能看出晶界呈现网状, 但是从表面是看不出任何迹象的, 但是这种腐蚀会造成设备以及构件的严重破坏。镍合金以及不锈钢等容易发生此类腐蚀。
第四, 冲刷腐蚀即磨损腐蚀:溶液中包含的具有研磨作用的固体颗粒随着溶液的流动从而使得金属表面的保护膜受到破坏, 而发生腐蚀。其破坏形式可以是局部的也可以是均匀的。
第五, 应力腐蚀开裂:即金属与合金在腐蚀和拉应力的同时作用下产生的破裂。虽然只在具有一定拉应力的情况下才发生, 但是这是一种最危险的腐蚀形态, 金属本身对应力腐蚀敏感以及有引起该金属发生应力腐蚀的介质。
第六, 氢脆:金属由于吸收了原子氢而使其性质变脆的现象叫氢脆。如钢中的Bi﹑Pb﹑S﹑As都能促进氢脆。
第七, 丝状腐蚀:在潮湿的大气中, 涂有透明清漆或油漆膜的金属表面会发展腐蚀, 腐蚀产物呈丝状纤维网样。潮湿大气是其主要原因, 其机理是氧的浓差电池作用。
第八, 腐蚀疲劳:金属的疲劳强度以及疲劳寿命在高变应力和腐蚀介质的同时作用下有所下降的现象即为腐蚀疲劳。这种腐蚀不要求特定的材料和介质组合, 任何金属在任何介质中都可能发生腐蚀疲劳。
第九, 湍流腐蚀 (冲击腐蚀) :流速较快的溶液由于金属器件或管道的几何形状突然变化而冲击金属表面产生湍流, 使金属发生破坏。
3 金属腐蚀的防护
3.1 改善金属的本质
根据金属不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金或在金属中添加合金元素以提高金属的耐腐蚀性, 起到防止和减缓金属腐蚀的作用。
3.2 形成保护层
防止金属腐蚀最有效的方法就是隔离被保护金属与腐蚀性介质, 即在金属表面覆盖各种保护层, 常用的包括以下几类:
第一, 金属的氧化处理:将钢铁制品加入到Na OH和Na NO的混合液中, 经过加热处理后会在金属表面形成一层蓝色的约有0.5~1.5um厚的氧化膜, 从而达到钢铁防腐的目的。由于形成的氧化膜具有较大的弹性以及润滑性, 不影响零件的精度, 因此, 在处理精密以及光学仪器中得到广泛应用。
第二, 金属的磷化处理:磷化处理即将钢铁制品去油除锈后, 放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡后, 在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜, 这种膜作为一种微孔结构, 对油漆等具有很强的吸附力, 为了进一步提高其耐腐蚀性, 可以将其作为油漆的底层。
第三, 金属保护层:将一种金属镀在被保护金属上形成的保护镀层。金属镀层除包括电镀和化学镀外, 还包括热浸镀、热喷镀以及真空镀等。
第四, 非金属涂层:用油漆、塑料以及矿物性油脂等非金属物质涂覆在金属表面而形成的保护层。用塑料喷涂金属表面, 比喷漆效果更佳。这种方法广泛用于石油化工、医药仪器等工业部门。
3.3 改善环境
为了有效的减少和防止金属腐蚀, 必须改善环境, 如:减少腐蚀介质浓度、除去介质中的氧以及控制环境的温度湿度等。此外, 添加降低腐蚀速率的物质也是有效减少和防止金属腐蚀的方法。
3.4 电化学保护法
第一, 牺牲阳极保护法:采用电极电势比保护金属更低的金属或合金做阳极并固定在被保护金属上而形成腐蚀电极, 从而达到了保护金属的目的。此方法常用于保护海水中的金属设备以及防止石油管路的腐蚀方面。
第二, 外加电流法:将被保护的金属与另一附加电极作为电池两极, 阴极是被保护的金属, 在外加直流电的作用下阴极得到保护。此方法主要用于防止土壤、海水以及河水中金属设备的腐蚀。
4 结语
随着现代腐蚀科学的迅速发展不断的涌现出新的防腐技术, 在各个领域应用防腐技术不仅有助于我国现代化建设发展, 并且还能节约大量的能源从而提高经济效益。
参考文献
[1]周静好.腐蚀与防护全书一防锈技术[M].北京:化学工业出版社, 1988.
[2]吴贤官.材料防腐蚀概论[J].腐蚀与防护, 1998 (1) :44-48.
[3]张承忠.金属的腐蚀与保护[M].北京:冶金工业出版社, 1988.
金属腐蚀危害与防护 篇7
1 海洋腐蚀环境的特点
海洋环境的腐蚀情况本身比较复杂, 这其中主要是由于海水自身是具有天然性的电解质, 海水含有多种盐分, 海水中的电阻也很小, 当其与异种金属接触后, 造成非常严重的腐蚀性的效应。
2 金属及合金的腐蚀与防护
2.1 金属及合金的腐蚀类型
海洋的腐蚀是一个比较复杂的环境, 在当前中的金属种类的不同, 那么其被腐蚀的形态也就是有着很大的不同, 就会是一种金属材料, 他们在相同的海洋腐蚀环境中的腐蚀程度也是不同的。通常情况下, 都会是按照腐蚀程度的形态不同分为全面与局部的腐蚀等。
2.1.1 全面腐蚀
全面腐蚀被称作是均匀的腐蚀, 一般是金属与腐蚀介质在互相接触的部分是均匀的受到了一定的腐蚀。一般情况下, 金属的全面腐蚀在一定的程度上是会随着时间上的变化有着一定的变化, 但是该种变化的程度是不大的, 该种腐蚀的情况是能够被预测到的, 该种腐蚀性是非常小的。在工程设计中是可以通过预留腐蚀来保证其寿命。
2.1.2 局部侵蚀
与全面侵蚀来说, 局部侵蚀通常是金属与腐蚀介质中相互之后在一定的区域内发生的腐蚀。局部的腐蚀主要是在材料的表面中的电化学是不一样的, 这样在一定的程度上也就导致了局部腐蚀电池形成。
2.2 金属及合金的腐蚀的防护
海洋环境下的腐蚀情况具有一定的多样与复杂性, 同时在不同区域内的海洋的p H值、温度、潮流等也是不同的, 对于相同的海域内, 也是由于季节变化导致温度、日照等条件的变化, 这样在一定的程度行就会使得金属及合金的腐蚀情况也是有着很大的不同, 这样在一定的程度上必然就会导致海洋结构物的腐蚀防护是一个复杂的问题。
2.2.1 合理的选择材料与优化设计
首先应该选用一些性能整体上比较优异的金属材料, 这样能够提高整体的抗腐蚀性, 比如说镍铝青铜、含铂不锈钢等材料都是有着很好的抗腐蚀性, 因而要对海洋的结构进行整体的优化, 这样在一定的程度上就能够降低腐蚀性介质的积存, 也有利于腐蚀的防护, 进而提高海洋结构耐腐蚀性的措施。
2.2.2 采用防护涂层的防腐技术
采用技术镀层的方式来覆盖金属材料表面, 进而形成覆盖性的保护层, 这样在一定的程度上就能够使得其避免金属及合金与腐蚀介质直接的接触, 也就达到了防腐的作用。
2.2.3 添加缓蚀剂
若是海洋环境是比较封闭的, 那么在一般情况下就会采用添加缓蚀剂来防止金属的腐蚀, 通常情况下都是在海水循环系统中来添加。缓蚀剂主要是抑制金属功能的无机物与有机物的总称。
2.2.4 采用电化学阴极保护
金属与合金的材料的腐蚀性主要是由其微观腐蚀电池中阳极地位造成的, 这样在一定的程度上也就是发生溶解腐蚀的情况, 阴极保护主要就是通过给需要保护的金属及合金大量的阴极电流, 在一定的程度必然就会使得电极电位向负转变, 进而使得溶解的速度降低。这样在一定的程度上就会达到的防腐的作用。
上文所提到的4种方法主要就是针对海洋环境的不同有着各自的侧重点。比如说在海洋的大气层方面一般情况下就会采用土层的方式, 在浪花飞溅区中采用的是土层的方法, 在潮差区则是采用阴极保护法, 而在海水全浸区中是可以运用土层的方法。
3 结束语
海洋资源不断扩大, 并且向深海方面发展, 这样就使得金属材料在海洋环境中得到了广泛的使用。因而就需要对海洋环境中的防腐技术进行一定的控制, 这样在一定的程度上能够使得性能可以充分的展现出来。在未来的发展中主要可以集中在两个方面, 一是在当前现有的防腐技术上研究新的材料与方法。二是利用计算机等科学技术在对海洋环境中的腐蚀情况进行检测, 掌握其规律, 预测材料的使用寿命。
参考文献
[1]冯立超, 贺毅强.金属及合金在海洋环境中的腐蚀与防护[J].热加工工艺, 2013, (12) .
金属腐蚀危害与防护 篇8
1 管道腐蚀原因分析
目前, 葡萄花油田建有各类金属管道6 250.63 km, 其中运行20年以上有1 156.57 km, 腐蚀特别严重管道有147 km。经分析腐蚀主要原因如下:管道运行年限久, 防腐层自然老化严重;土壤腐蚀性强, 加快腐蚀穿孔速度;管道施工中防腐层破损或防腐不到位导致防腐层失效;阴极保护设施检修不及时, 阴极保护失效。
2 腐蚀防护及管理
2.1 评价管道腐蚀等级
现场取土样检测, 分析土壤腐蚀性。依据腐蚀穿孔记录, 对腐蚀穿孔频率高的地区进行管道不开挖检测。结合土壤腐蚀性检测结果及管道检测结果进行管道腐蚀等级划分, 并依据实际生产情况兼顾项目投资计划, 按照轻重缓急原则对腐蚀严重管道进行更换, 保证正常生产运行。
2.2 实施管道专业化维护
强化管道修复意识, 主张“维护为主、更换为辅、修换结合”的管理理念。根据管道腐蚀情况, 合理选择修补工序, 严格按照管道维护管理规定进行修复, 严把施工质量。
2.2.1 维护方法
目前处理金属管道穿孔主要有点焊补漏、局部更换等维护方法。
1) 黄夹克管点焊补漏:清理管体→打磨穿孔点→焊接→涂刷防腐层→现场发泡→缠绕保护层。
2) 沥青管点焊补漏:清理管体→打磨穿孔点→焊接→涂刷防腐层→缠绕玻璃布→缠绕保护层。
3) 黄夹克管局部更换:清理管体→打磨焊接点→焊接→涂刷防腐层→现场发泡→缠绕保护层。
2.2.2 施工重点环节
1) 焊接前必须打磨至露出金属原色。
2) 焊接后焊接部位要光滑, 无焊渣、棱角和毛刺。
3) 外防腐层维护时, 焊接部位表面需预处理, 除锈等级必须达到St3级。
4) 防腐保温层维护时, 破损处两端需加装防水帽, 且防腐层与防水帽搭接长度应大于等于40 mm。
5) 缠绕聚乙烯胶粘带时用力应均匀, 不得出现折皱或鼓包。
2.3 阴极保护运行管理
将被保护金属进行外加阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法称为阴极保护法[2]。目前, 葡萄花油田对站间以上埋地金属管道实施外加电流阴极保护, 部分阴极保护设施因维护不得当或外界破坏导致阴极保护失效。加强阴极保护设施管理, 有效预防管道腐蚀。阴极保护设备日常管理细则:
1) 每日按时录取恒电位仪阴极保护有关参数 (输出电压/输出电流/汇流点电位) , 按时上报。
2) 根据输出电压/输出电流, 得出阳极地床电阻是否过大, 若地床电阻超过3Ω, 及时上报。
3) 对不正常的阴极保护系统, 能做到一般性的诊断:如参比电极溶液流空、零位接阴线断线、参比线断线、阴极线断线、阳极线断线、输出熔断器断。
4) 每月测试一次所辖管道阴极保护测试桩电位, 按时上交阴极保护月报表。若检测桩电位过低, 及时调整恒电位仪输出。
5) 每月检查一次测试桩、阳极地床是否有人为破坏现象。
6) 不得任意停止阴极保护系统, 如确需停止运行的, 必须写出书面报告, 说明原因, 争得主管部门的同意后方可停运。
2.4 完整性管理
1) 重点管理材料质量、施工质量、竣工验收等重要环节, 管道施工过程中严格实行各项隐蔽工程质量保障措施, 避免暴力施工, 避免防腐盲区。
2) 及时维护埋地管道腐蚀防护数据库, 建立油、气等重要管道巡线制度, 建立管道运行管理责任制, 明确分工、明确责任, 加强管道标志桩管理及管道定位工作, 完善管道穿孔记录。
3) 配备专业检测人员及设备, 加强管道检测人员的培训, 完善管道检测机制, 规范埋地管道腐蚀检测的工作流程, 分阶段、有层次地展开埋地管道腐蚀调查检测工作。
4) 推行管道数字化管理, 建立管道评价机制, 根据管道土壤腐蚀性、管道运行年限及防腐层检测数据综合评价管道现状, 为管道维修、维护提供立项依据;加强阴极保护设备的运行管理与日常维护。
5) 改变“重更换、轻维护”的思想, 坚持更换与维护相结合, 严格按照管道修复工序施工, 并推进管道防腐保温维护施工规范的编制工作。
3 结束语
新时期油田生产任务日益艰巨, 油田开采成本日益增加, 降本增效已成为油田新时代发展的主题, 通过多措并举实现管道完整性管理, 节省管道更换投资, 避免管道腐蚀穿孔带来的原油损失, 减少安全隐患, 节约能源, 为原油稳产上产保驾护航。
摘要：管道腐蚀影响油田正常生产任务, 存在安全隐患, 并且污染环境。按照“重质量、重管理、重检测、重预防、重维护”的管理要求, 实现管道完整性管理, 延长管道生命周期。通过多措并举, 如管道腐蚀等级评价、管道专业维护、阴极保护、完整性管理等, 实现降本增效。
关键词：埋地管道,腐蚀防护,防腐层,阴极保护,数字化管理
参考文献
[1]潘一, 孙林, 杨双春, 等.国内外管道腐蚀与防护研究进展[J].腐蚀科学与防护技术, 2014, 26:77-80.
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