腐蝕和防腐的基礎知識
來源:    發布時間: 2016-05-12 13:00   3435 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
??? 由環境引起的材料破壞或變質稱為腐蝕。為防止或減少腐蝕對材料的損害,延長材料的使用壽命需要采取各種有效的防腐蝕措施。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學或電化學作用引起的破壞;有時還包含機械、物理或生物作用&n

??? 由環境引起的材料破壞或變質稱為腐蝕。為防止或減少腐蝕對材料的損害,延長材料的使用壽命需要采取各種有效的防腐蝕措施。金屬和合金的腐蝕主要是由于化學或電化學作用引起的破壞;有時還包含機械、物理或生物作用?;?也有少數屬于單純物理作用的破壞?,?如合金在液態金屬或熔鹽、熔堿中的物理溶解。非金屬(如塑料、木材、水泥等)的腐蝕破壞一般是由于直接的化學作用或物理作用?(?如氧化、溶解、溶脹等?)?引起的。單純的機械破壞不屬于腐蝕的范疇。金屬的腐蝕對于人類的生產和生活造成的危害是巨大的。據發達國家統計,每年由于金屬腐蝕造成的直接損失約占全年國民生產總值的?4?%?,?遠遠超過一年中火災、水災、風災、地震等損失(多年平均值)的總和。在化工企業的生產環境中,有腐蝕性很強的酸、堿、鹽溶液?,?以及含雜質的水和氣體等?,?且經常伴有高溫、高速的影響,因此腐蝕特別嚴重。腐蝕不僅使化工材料損耗,設備報廢,還可能引起間接損失。如停工減產,物料流失,以至造成污染、著火、爆炸等。一般間接損失比材料和設備的直接損失更為嚴重,根據中國?1980?年對?43?個化工企業的調查,一年中由于腐蝕損失的碳鋼材達?38kt?、不銹鋼?15kt?、有色金屬?13kt?。折合全年總損失約為?11000?萬元

腐蝕的類型
可分為濕腐蝕和干腐蝕兩類。濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕,干腐蝕則指在無液態水存在下的干氣體中的腐蝕。由于大氣中普遍含有水,化工生產中也經常處理各種水溶液,因此濕腐蝕是最常見的,但高溫操作時干腐蝕造成的危害也不容忽視。

濕腐蝕
金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學反應。在金屬表面形成一個陽極和陰極區隔離的腐蝕電池,金屬在溶液中失去電子,變成帶正電的離子,這是一個氧化過程即陽極過程。與此同時在接觸水溶液的金屬表面,電子有大量機會被溶液中的某種物質中和,中和電子的過程是還原過程,即陰極過程。常見的陰極過程有氧被還原、氫氣釋放、氧化劑被還原和貴金屬沉積等。

隨著腐蝕過程的進行,在多數情況下,陰極或陽極過程會受到阻滯而變慢,這個現象稱為極化,金屬的腐蝕隨極化而減緩。

干腐蝕
一般指在高溫氣體中發生的腐蝕,常見的是高溫氧化。在高溫氣體中,金屬表面產生一層氧化膜,膜的性質和生長規律決定金屬的耐腐蝕性。膜的生長規律可分為直線規律、拋物線規律和對數規律。直線規律的氧化最危險,因為金屬失重隨時間以恒速上升。拋物線和對數的規律是氧化速度隨膜厚增長而下降,較安全,如鋁在常溫氧化遵循對數規律,幾天后膜的生長就停止,因此它有良好的耐大氣氧化性。

腐蝕的形態
可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種。在化工生產中,后者的危害更嚴重。

均勻腐蝕
腐蝕發生在金屬表面的全部或大部,也稱全面腐蝕。多數情況下,金屬表面會生成保護性的腐蝕產物膜,使腐蝕變慢。有些金屬?,?如鋼鐵在鹽酸中?,?不產生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率(即材料厚度每年損失若干毫米)作為衡量均勻腐蝕的程度,也作為選材的原則?,?一般年腐蝕率小于?1?~?1.5mm,?可認為合用(有合理的使用壽命)。

局部腐蝕
腐蝕只發生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴重得多,它約占化工機械腐蝕破壞總數的?70?%?,?而且可能是突發性和災難性的?,?會引起爆炸、火災等事故。它可分為下列幾類:
1)孔蝕
在金屬表面的局部,形成大小、深淺和形狀不同的孔,嚴重時可使器壁穿透。孔蝕通常發生于表面有保護膜(鈍化膜)的金屬,如不銹鋼、鈦和鋁合金等。由于表面局部存在缺陷,溶液內又含有能破壞鈍化膜的活性離子?(Cl2,Br2),?因此膜的局部破壞就成為腐蝕電池的陽極,周圍的膜成為陰極,電流高度集中,使腐蝕向孔內迅速發展。

2)縫隙腐蝕
發生在設備的縫隙內,如焊、鉚縫、墊片或沉積物與金屬的間隙等,它是孔蝕的一種特殊形態。

3)晶間腐蝕
由于金屬的不適當熱處理或冷加工,引起晶界變化,如晶界沉積了雜質,或某種元素增多或減少,使晶界成為易腐蝕的通道。腐蝕由表面沿晶界向內部發展,外表看不出腐蝕跡象,但金屬失去了強度。

4)應力腐蝕破裂
在腐蝕與拉應力同時作用下,金屬或合金產生的破裂。應力的主要來源是由焊接、冷加工等產生的殘余應力。這是一種最危險的腐蝕形態,主要發生在特定的材料?-?環境體系中?,?例如奧氏體不銹鋼在含?Cl2?溶液中?,?碳鋼在含?NO3?溶液中,銅合金在含?NH3?大氣中,等等。

5)腐蝕疲勞
由周期應力(應力方向和大小發生周期性地變化)與腐蝕的共同作用而引起金屬的破裂。一般金屬當承受的周期應力超過疲勞極限值時,都將產生破裂?,?但在腐蝕環境中?,?疲勞極限值大大下降?(?圖?2?鋼在周期應力下的應力?-?周期數曲線?)?。任何腐蝕環境都可以引起腐蝕疲勞,振動部件如泵軸和桿、螺旋槳軸、油氣井管、吊索以及由于溫度變化產生周期熱應力的換熱管和鍋爐管等,都容易產生腐蝕疲勞。

6)選擇性腐蝕
成分和結構不均一的工業材料在一定腐蝕環境中,一部分元素被腐蝕浸出,只剩下由其余組分構成的海綿狀物質,完全喪失了材料原來的強度和延性。如黃銅脫鋅(鋅從黃銅中腐蝕脫離)、鑄鐵石墨化(鐵溶解,只剩下石墨網狀體)等均屬此類腐蝕。

7)磨損腐蝕
金屬表面同時受流體(或同時含有固體粒子)的磨損和腐蝕作用引起的破壞。在高流速的沖擊下,金屬表面膜被破壞,破口處的金屬因而加速腐蝕?,?暴露在高流速氣體和液體中的設備?,?如管、三通、閥、鼓風機、離心機、葉輪、有攪拌的容器、換熱器和排風道等,都能產生磨損腐蝕。

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