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化工设备腐蚀与防护

艾志斌 合肥通用机械研究所

5.1金属材料腐蚀知识概述 5.1.1 腐蚀分类

a、按腐蚀机理分类：

电化学腐蚀、 化学腐蚀 b、按腐蚀破坏形式分类：

均匀腐蚀、局部腐蚀

局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂、氢腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐

蚀、成分选择性腐蚀等 c、按腐蚀环境分类：

高温腐蚀、湿腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、钒腐蚀、氧腐蚀、盐腐蚀、环烷酸腐蚀、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀、海水腐蚀、硫化氢-氯化氢-水型腐蚀、硫化氢-氢型腐蚀、硫化氢-氧化物-水型腐蚀等

5.1.2金属电化学腐蚀原理与阴阳极反应

放入水或其他电解质中 有电极电位差存在 按伽凡尼电位序

钾(K)、钠( Na)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钖(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、银(Ag)、铂(Pt )、金(Au) 可能导致电位差的因素

不同材料、同一材料内的化学或物理性质不均匀（成分偏析、金相组织差异、残余应力（焊接、冷变形）） 典型的阴极反应:

酸性水溶液中 2H+ + 2e- —— H2 在酸性水溶液中有溶解氧存在时 2H+ + 1/2O2 + 2e- —— H2O 在脱气的碱性溶液中 H2O + e- —— 1/2H2 + OH- 在含氧的碱性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e- —— 2OH- 溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e- —— Cu 有机化合物的还原 RO + 4e- + 4H+ —— RH2 + H2O R + 2e- + 2H+ —— RH2

溶液中的氧化性酸或负离子还原 NO3 + 2H- + e- —— NO2 + H2O

5.1.3化工设备常见的电化学腐蚀类型 1.点蚀

点蚀现象

孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻微, 只在局部发生一个或一些孔。孔有大有

小，一般孔表面直径等于或小于孔深 。 点蚀机理：

Cl、Br、I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、Cl离子进入、HCl形成等

防止点蚀的措施： 1、含Mo不锈钢 2、酸洗钝化

3、避免死角、保证介质流动顺畅

2.缝隙腐蚀

现象：一种特殊的点蚀现象,常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、螺栓帽和铆钉下的缝隙中积存的少量静止溶液有关。

不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感 机理：

Evans理论——内外金属离子浓度差形成浓差电池

Fontane-Greene——氧浓差理论，缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解，发生阴极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制，生成的OH-减少，Cl-补充进入缝隙——生成金属盐——水解生成盐酸——pH值降低——腐蚀加剧 避免缝隙腐蚀的措施 与点蚀相同

3.电偶腐蚀

机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐蚀电位高的成为阳极，腐蚀加剧。电位低的为阴极，腐蚀减轻。

减少电偶腐蚀倾向的措施 1、选用电位差小的金属组合

2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率 3、用涂料、垫片等使金属间绝缘 4、采用阴极保护

碳钢的点蚀现象

铝的点蚀现象

4.晶间腐蚀

奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式 在晶界及附近区域发生选择性腐蚀

主要危害——使金属破碎、强度丧失

5.应力腐蚀破裂

材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称SCC(Strain Corrosion crack) 三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、敏感的材料 重要影响因素——温度、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力 应力来源——工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等

开裂特点——与主要的应力源应力方向垂直、在扩展过程中一般会发生分叉现象

1Cr18Ni9晶间腐蚀 Inconel800晶间腐蚀