工業腐蝕

金屬腐蝕主要是電化學腐蝕和化學腐蝕。

基本介紹

• 中文名：工業腐蝕
• 金屬腐蝕：電化學腐蝕和化學腐蝕
• 化學腐蝕：直接發生化學反應引起金屬腐蝕
• 電化學腐蝕：有電化學反應引起的腐蝕

腐蝕機理

金屬腐蝕原理

1.化學腐蝕：化學腐蝕是指容器金屬與周圍介質直接發生化學反應而引起的金屬腐蝕。這類腐蝕主要包括金屬在乾燥或高溫氣體中的腐蝕以及在非電解質溶液中的腐蝕。典型的化學腐蝕有高溫氧化、高溫硫化、鋼的滲碳與脫碳、氫腐蝕等。

a.高溫氧化。指金屬在高溫下與介質或周圍環境中的氧作用而形成金屬氧化物的過程。

b.高溫硫化。指金屬在高溫下與含硫介質（如硫蒸氣、硫化氫、二氧化碳）作用生成硫化物的過程。

c.鋼的滲碳與脫碳。高溫下某些碳化物（如CO和烴類）與鋼鐵接觸時發生分解生成游離碳滲入鋼內生成碳化物稱滲碳，它降低了鋼材的任性。

d.氫腐蝕。指鋼受到高溫高壓氫的作用引起組分的化學變化，使鋼材的強度和塑性下降，斷口呈脆性斷裂的現象。

2.電化學腐蝕：容器金屬在電解質中，有電化學反應引起的腐蝕稱為電化學腐蝕。電化學腐蝕中既有電子的得失，又有電流形成。電化學反應是指一個反應過程可以分為兩個或更多的氧化和還原反應。

電化學腐蝕是微電池的存在造成微電池腐蝕，是金屬腐蝕的主要原因。

非金屬腐蝕原理

絕大多數非金屬材料是非電導體，所以和金屬材料不同，非金屬材料的腐蝕主要是化學和物理的作用，而不是電化學腐蝕。

1.當非金屬材料表面和介質接觸後，溶液（或氫氣）會逐漸擴散到材料內部，表面和內部都可能產生一系列變化。橡膠和塑膠受溶劑作用後可能全部或部分溶解或溶脹；溶液浸入材料內部後可引起溶脹或增重，表面可能起泡、變粗糙、變色或失去透明，內部也可能變色；高分子有機物受化學介質作用可能分解，受熱也可能分解。

2.非金屬材料通常由幾種物質組成。例如塑膠中除合成樹脂外，還有填料（如玻璃纖維、石英粉、石墨粉）、增塑劑、硬化劑等。這些物質的耐蝕性並不完全相同，在腐蝕環境中有時一種或幾種成分有選擇性地溶出或變質破壞，整個材料也就被破壞了。在氫氟酸中，玻璃纖維或其他矽質填料被腐蝕，材料也就解體。這是非金屬材料的選擇性腐蝕。

3.非金屬也會產生應力腐蝕破壞。例如聚乙烯、有機玻璃、不透性石墨在化學介質和應力的同時作用下會破裂。

金屬腐蝕和非金屬腐蝕的特點

類型	腐蝕原理	腐蝕狀況	主要特徵
金屬	化學腐蝕，電化學腐蝕	表面腐蝕	失重
非金屬	化學腐蝕，物理腐蝕	表面腐蝕，內部腐蝕，選擇性腐蝕	物理、力學性能變化或外形的破壞

腐蝕分類

金屬腐蝕分類

1.按腐蝕機理分：化學腐蝕，電化學腐蝕。

2.按腐蝕環境分：介質腐蝕，海水腐蝕，土壤腐蝕。

3.按腐蝕破壞形態分：

a.均勻腐蝕（或稱全面腐蝕）。

b.局部腐蝕：電偶腐蝕，孔蝕，選擇性腐蝕，磨損腐蝕，縫隙腐蝕等。

c.晶間腐蝕。

d.斷裂腐蝕：應力腐蝕，疲勞腐蝕等。

e.氫損傷：氫鼓包，氫脆；脫碳、滲碳、氫腐蝕等。

非金屬腐蝕分類

1.按腐蝕機理分：化學腐蝕，物料腐蝕。

2.按腐蝕狀況分：表面腐蝕，內部腐蝕，選擇性腐蝕。

工業防腐方法

電化學保護

1.陰極保護：腐蝕不強烈的場合，如土壤、海水、鹽類溶液，不能用於強酸、鹼介質中的保護。

2.陽極保護：適用於碳鋼、不鏽鋼等設備對鹽溶液、強腐蝕性介質的保護。不能鈍化的金屬不得選用。

3.護屏保護：適用於海水、土壤及鹽溶液對設備重要部件的保護。不適用於強腐蝕介質中對碳鋼的保護。

4.陰極保護與塗料聯合法：地下管道、油罐防腐。廣泛用於石油、天然氣地下管道和油罐保護。

緩蝕劑保護

1.緩蝕劑單獨保護：各種酸類介質都有特定的物質作緩蝕劑，可用於酸洗、油井防腐除垢等場合。適合特殊的場合，不適合溫度較高的場合。

2.緩蝕劑與陰極保護聯合保護法：套用與特殊的場合防酸腐蝕。適用於31%工業鹽酸等介質中。

3.水質穩定處理：具備防腐蝕防結垢的特性，適用於工業循環水處理。

金屬表面覆蓋層保護

1.電鍍：適合於防鏽、裝飾與某些介質中防腐蝕。不適合於強腐蝕介質中。

2.噴鍍：防大氣、海水和某些鹽類介質腐蝕。表面必須用塗料封閉。

3.熱浸鍍：適合與防腐蝕。常用於包裝容器、食品包裝等。

4.金屬搪焊層：適用於強腐蝕介質的防護，以搪鉛為代表，常用與複合襯裡的底層。多為非金屬覆蓋層代替。

5.金屬襯裡層：最常用的有襯鉛，襯不鏽鋼，可節約有色金屬與合金。襯不鏽鋼套用逐漸廣泛。

6.無機塗層和搪瓷塗層：塗層強度高，密封性好，但不抗衝擊，易破損，可耐多種介質腐蝕。具有傳熱作用，是重要的化工設備，不適應複雜設備搪瓷。

7.搪玻璃層：用玻璃吹制貼襯設備表面，與搪瓷具有同樣作用。可用於管道內壁防腐蝕。

8.膠泥防護層：以合成樹脂膠泥為主，若加鱗片玻璃填料效果更好，可降低防腐蝕施工成本。目前國內處於推廣階段。

9.防腐蝕塗料：適用於大氣、海水、土壤、和腐蝕性不強烈場所。不適用於強腐蝕介質中。

10.防腐蝕塗料與陰極保護並用：適用於地下管道、油罐、含硫污水罐防腐蝕。目前國內已推廣套用，多用於自來水管、油管、地下管道、油罐。

11.磚板襯裡：適用於各種介質防腐蝕，石墨襯裡還具有耐腐蝕導熱性能。適應性最強的防腐方法。

12.橡膠襯裡：適用很廣，工藝成熟，可用於強腐蝕介質。今後應廣泛用合成橡膠常溫硫化襯裡，適用於大型設備，現場施工方便。

13.襯玻璃鋼：樹脂以環氧、聚酯、酚醛、呋喃四類為主，可在強腐蝕介質中套用。目前套用最多，適用較廣。

14.塑膠襯裡：可用於多種設備襯裡，品種不斷增加，可用於強腐蝕介質中。分為軟塑和硬塑、酚醛、石棉塑膠襯裡。

15.塑膠噴塗層：乙烯、四氟、環氧、聚酯粉末噴塗，適用於強腐蝕介質。施工難度大，造價高，現已在各工業領域中套用。

選擇有色金屬和合金材料製作設備

1.鉻鋼：具有良好的耐酸性能，套用廣泛。適用於鑄件加工。

2.奧氏體不鏽鋼：具有良好的耐酸性能，有多種牌號，套用廣泛。有發生晶間腐蝕的傾向，需正確選用。

3.含鉬不鏽鋼：可用於還原性酸腐蝕。價格高。

4.低合金鋼：適用於海水等場合，品種較多。國內有多種鋼號，含稀土鋼套用在發展。

5.鉛銻合金設備：可用於硫酸工業製作大型設備，如電除霧。價格較高。

6.鋁：對大氣、一些鹽溶液穩定，對濃硝酸穩定。不適合稀酸及鹼介質中套用。

7.鈦制設備：對次氯酸、濕氯穩定，對甲苯磺酸鹽穩定。推廣套用價格高。

8.銅設備：對海水、鹼、稀酸穩定。用於發電廠、石化廠作銅質凝汽器、換熱器，國防工業套用廣泛。

9.矽鐵設備：耐強酸腐蝕良好，設備較脆，容易損壞。國內可製作直徑1m的塔節。

選擇非金屬設備

1.塑膠設備：可製作大型槽設備，不耐壓，常壓使用。以聚乙烯、聚丙烯為主。

2.玻璃鋼設備：可作各種大型儲罐、反應塔、管道、涼水塔、耐酸泵，強度高、質量輕，耐腐蝕。用途廣泛，目前國內大力發展。

3.不透性石墨設備：唯一導熱非金屬材料，可作換熱器、吸收塔、襯裡設備。國內有耐酸型、耐酸鹼型兩種不透性石墨。

4.耐酸混凝土設備：耐酸混凝土儲物槽。造價低，施工要求嚴格，防腐效果好。

5.合成樹脂混凝土設備：以環氧樹脂和不飽和聚酯為主，可制地坪、儲物槽。工藝成熟，可推廣套用。

6.天然石材設備：以花崗岩為主，可制罐槽，可整體加工一些設備，可作腐蝕地坪。資源豐富，造價低，國內為推廣階段。