12金属腐蚀的防护.ppt
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1、第12章 金属腐蚀的防护,正确选择金属材料和改善材料的组织状态 采取电化学保护 添加缓蚀剂 采用有效的表面覆盖层,1 正确选择金属材料和改善材料的组织状态 一提高金属材料耐腐蚀性的合金化原则 (一)降低合金中阳极相的活性 1提高合金的热力学稳定性(提高电极电 位) 2减少阳极区的面积 3促进钝化 4对于能够钝化的腐蚀体系,如果加入活化(强化)阴极的元素,以促进合金到达钝态,(二)降低合金中阴极相的活性 1增加阴极过电位(通常是提高氢的过电位) 2减少阴极面积 3合金表面形成保护膜 二、组织状态与合金耐蚀性关系 三、耐蚀金属材料,二、组织状态与合金耐蚀性关系 1单相组织比多相组织耐蚀性强(因为不
2、组成原电池),固溶体-n/8定律 2当复相组织阴极相能促使阳极相钝化时,-复相组织也耐腐蚀 3当复相组织中阳极相很少,在介质中经短时间腐蚀,表面的阳极相被腐蚀掉,剩下电位高的阴极性,这时也是耐腐蚀的 4粗大晶粒,晶界杂质多,晶间腐蚀倾向大 5在不能钝化体系中,阴极相越小越分散,微电池数量多,越不耐腐蚀,.三、耐蚀金属材料 (一)碳钢和铸铁 1碳钢和普通铸铁耐腐蚀性差 2耐蚀铸铁-高硅铸铁,含硅1.4-1.8,含磷0.5-1.1 (二)耐蚀低合金钢 1耐大气腐蚀 加铜、磷、铬等 ,如15Mn5Cu、09MnCuPTi 2耐海水腐蚀 Cr、Ni、Al、P、Si、Cu等 ,如10CrMoAl、12C
3、r2MoAlPt等 3耐硫化氢腐蚀 钼、铌、钛、钒等,稀土元素,如12MoAlV、15Al3MoWTi等。 4耐高温高压氢、氮的腐蚀铬、钼、W、V、Nb、Ti等,如10MoWVNb、10MoWVNbTi等,(三)不锈钢 1奥氏体不锈钢Cr量18以上,镍含量8以上,18-8不锈钢,加入Ti、Nb、Cu、Mo和Si则可改善其耐硫酸腐蚀性能,Nb和Ti还提高抗晶间腐蚀能力 2马氏体不锈钢Cr13型 ,高强度和高硬度 3铁素体不锈钢 Cr13及Cr16-19型,Cr25-28型,(四)铝及其合金 1工业纯铝 2铝合金Mn和Mg, MnAl2与固溶体的电极电位接近 (五)铜及其合金 1铜 -氧去极化腐蚀
4、 2铜合金 黄铜(CuZn合金) 青铜(黄铜以外的铜合金),(六)钛及其合金 1钛 易生成TiO2钝化膜-稳定性高于铝和不锈钢生成的氧化膜 -耐海水腐蚀之王,对许多含氧的化合物都耐腐蚀;耐王水腐蚀,耐湿氯气腐蚀,在各种硝酸中都耐蚀。 但钛在赤色发烟硝酸中和甲醇溶液中会发生晶间腐蚀,在高浓度硫酸和盐酸中不耐腐蚀 钛在高温下很不稳定,能剧烈地与氧,硫,卤族元素,碳,甚至和氮,氨化合。 钛在某些强氧化性环境中,发生自燃爆炸事故。,.,2 钛合金 耐蚀钛合金-TiMo合金和TiPd合金,TiPd合金中加入0.150.20%Pd可促进合金钝化,能提高合金在盐酸和硫酸中的抗蚀性,并且不易因腐蚀而产生氢脆,
5、但是TiPd合金不耐强还原性酸的腐蚀。TiPd合金广泛用于化工工业。 TiMo合金,在强的还原性酸中也具有耐蚀性(硫酸、盐酸、磷酸)。,. (七)镍及其合金 1镍 在中性和碱性介质中能形成钝化膜,耐蚀性较好,也耐大气和碱类溶液的腐蚀 2镍基合金,2镍基合金 Ni-Cu合金 蒙耐尔合金(2729Cu,23Fe,1.21.8%Mn其余为Ni),其突出优点是耐各种浓度的氢氟酸的腐蚀。 Ni-Mo合金 哈氏合金(Hastelloy)-相当于我国的0Ni65Mo28FeV;00Cr16Ni60Mo17,耐多种浓度盐酸腐蚀。 Ni-Cr合金 因科耐尔(Inconel):1416Cr,59Fe,2.252.
6、75Ti,0.71.2%Nb,0.41.0Al, 0.31.0%Mo。它在氧化性和还原性酸中均有高的耐蚀性。,(八)耐蚀金属材料的选择 1大气:铝及其合金、钛及其合金、铜及其合金、不锈钢等。 2工业大气:铝及其合金、钛及其合金等。 3海水:钛及其合金、铜及铜合金、铝及铝合金、镍及镍合金、不锈钢等。 4淡水:铝及铝合金、钛及钛合金、高硅铸铁、不锈钢、铜及铜合金、铅及铅合金、镍等。 5硫酸:高硅铸铁、低浓度用铅、高浓度用Fe-C合金。 6硝酸:钛及钛合金、高硅铸铁、低浓度用不锈钢、高浓度用铝。,7盐酸:高硅铸铁、加钼高硅铁、哈氏合金。 8磷酸:18-8Mo不锈钢、铅及铅合金、高硅铸铁、铜及铜合金。
7、 9醋酸:高硅铸铁、18-8Mo不锈钢、铜及青铜、铝。 10氢氧化钠:镍及镍合金、高镍铸铁、18-8不锈钢、铜及铜合金、钛及钛合金。 11氟水:Fe-C合金、高硅铸铁、不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金,12NaCl:高硅铸铁、18-8不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金。 13硫化氢:钛钢、高硅铸铁、188Mo不锈钢、铝及铝合金。 14氯气(湿):钛及其合金、高硅铁、哈氏合金。,7-2 添加缓蚀剂 一、概述,.,二、缓蚀剂的缓蚀机理 1吸附理论 2成膜理论 3、电极过程控制理论 4、气相缓蚀剂的作用机理 三、影响缓蚀作用的因素 1缓蚀剂浓度 2温度 3介质的流速,四、缓蚀剂应用举例 在石油工业上的应用
8、-常用的缓蚀剂有季胺盐和松香胺等长链氮化物,以二胺,廉价效果显著 酸洗中的应用-加入若丁,乌托品等缓蚀剂 在冷却水中应用-铬酸盐和聚磷酸盐作缓蚀剂 防大气腐蚀 -有机化合物的硝酸盐或碳酸盐,如亚硝酸,二环己胺,碳酸环己胺(注意含胺基的气相缓蚀剂不能用于保护有色金属,特别是铜及其合金),73电化学保护,通过施加外加电动势将被保护金属的电位移向免腐蚀区或钝化区,以降低腐蚀速度。,一阴极保护 将被保护金属物件施加阴极电流,使其发生阴极极化,以减少或防止金属腐蚀的方法。 依据阴极电流的来源,分为: 牺牲阳极保护 外加电流保护,阴极保护 经济效益非常显著: 海船-涂装费占5,而阴极保护用的牺牲阳极材料和
9、施工费加起来不到1。 一座海上采油平台的建造费超过1亿元,而牺牲阳极材料和施工费只需100200万元。不采用保护,平台寿命只有5年,而阴极保护下可用20年以上。 地下管线的阴极保护费只占总投资的0306,就可大大延长使用寿命。,.(一)阴极保护的原理 通入外加阴极电流 最小保护电位 最小保护电流密度,. (二)、阴极保护的基本参数 (1)最小保护电位,. (2)最小保护电流密度,. (三)牺牲阳极保护法 1.牺牲阳极材料 牺牲阳极材料应满足以下要求 电位足够负,牺牲阳极电位与保护金属电位之差为驱动电位,-0.25v左右。 现场输出电量要高 阳极反腐蚀电流要高 阳极极化率要小,容易活化。 阳极要
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