化工腐蚀与防护复习资料

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1、化工腐蚀与防护复习资料第一章腐蚀定义：金属材料在环境中发生反应，未到服役期即失效、破环。分类：1按腐蚀机理分：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生物腐蚀2. 按腐蚀形貌分：全面腐蚀（又称均匀腐蚀）、局部腐蚀（细分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开裂、氢损伤、腐蚀疲劳）3.按环境分：干腐蚀（主要为化学腐蚀和高温腐蚀）、湿腐蚀（为电化学腐蚀）4.以腐蚀控制手段分:（1 ）选材、合金设计（2）缓蚀技术（3 ）电化学保（4）表面处理技术金属腐蚀速度的表示方法1.失重法:V-诜单位：g/（m2h）清除产物:物理法、化学法、电化学法（试件做阴极）2.增重法:第二章电化学腐蚀的热力

2、学理论、腐蚀原电池定义：（简单理解）短路的原电池；（复杂说明）金属材料的失效和破坏，不能对外界做有用功且不可逆的短路原电池组成： 阴极、阳极、电解质溶液、外电路必要环节：阴极过程、阳极过程、电荷的传递种类：（1）超微腐蚀电池（ 2）微观腐蚀电池（ 3 ）宏观腐蚀电池2Fe3+ +3H 2o=Fe 2O3+6H +、 E-pH 平衡图1. 竖线：（无e参与，有H+和0H -参与）2.横线：有 e 参与，无 H + 和 0H - 参与）Zn Zn2+ +2e3.斜线：有 e 参与，有 H+ 和 0H -参与）Fe203+6H + +2e=2Fe 3+3H 2o注：电位是控制金属离子化过程的因素pH

3、 是控制金属腐蚀产物稳定性因素三、 E-pH 平衡图应用I：免蚀区（阴极保护区）n：腐蚀区川：钝化区邙日极保护区）w：腐蚀区A 点：无氧环境下，析氢腐蚀B点：处腐蚀区B B/向下，阴极保护（外加电流、牺牲阳极） B B 向上，阳极保护（外加电流，钝化剂） B B 向右，（加可以改变pH的缓蚀剂）第三章 金属腐蚀动力学原理一、极化类型： 1. 活化极化； 2. 浓差极化； 3. 电阻极化二、产生极化的原因： 1.阳极极化：活化极化、浓差极化、电阻极化2. 阴极极化三、化学反应基本步骤： 1 .液相传质步骤； 2.电荷传递步骤； 3.生成新相步四、阳极去极化原因：1.钝化膜被破坏；2.M n+加速

4、离开界面；3.搅拌作用五、阴极去极化作用：1.阴极积累的e会得到释放；2使用去极化剂六、腐蚀极化图及其应用1.极化率（1 ）定义：P= A3/I R 阻力 P fnorr 阻力 fVcorr JP Jf/corr f（2 ） Vcorr控制因素：当 R=0时，Pc（阴） Pa （阳），Icorr取决于Pc,阴极控制，接近0 , a Pa P c,Icorr 取决于Pa,阳极控制，接近 0, cPa沖c, Icorr同时取决于 Pa , Pc,混合控制，位于中间R很大时，腐蚀电流受 R控制，称为电阻控制第四章 析氢腐蚀和耗氧腐蚀一、析氢腐蚀：1. 定义:H +在阴极发生还原过程中生成 H2而对金

5、属造成的破坏和腐蚀2. 发生的必要条件：H的电极电位高于金属的电极电位 M , e VH3. 析氢反应步骤：水化氢离子 H+ H20向阳极表面移动 H+H2O在电极表面还原，同时脱掉 H20分子生成H原子并吸附在阳极 H少部分进入金属内部，大部分生成 H2 H2分子聚集成H2逸出4. 减少析氢腐蚀途径： 减少或消除金属中析氢过电位小的阴极性杂质， 加入析氢过电位大的合金成分（镉、镍等） 加入缓蚀剂，大大提高析氢过电位 降低溶液中活性阴离子的成分二、耗氧腐蚀：1发生的必要条件：O2 Q M2.影响因素： （1）浓度（2）温度：；在 T v 80 C时，T f,i f;T v 80 C时，T f,

6、i J（3 ）盐浓度：盐浓度低于 30 %，盐浓度 f,Vcorr f高于30 %，盐浓度 f,V corr J第五章 金属钝化一、定义： 在一定条件下，使某些金属或合金失去了原来的化学活性从而变成惰性，其耐蚀性能提升的现象。二、钝化的方法： 在介质中加入钝化剂，是金属自行进入钝态（化学钝化） 利用外加电流使阳极极化，从而进入钝态（电化学钝化）三、极化曲线阶段含义及点的含义AB :属于活化极化控制的活化区BC ：金属表面不稳定，出现溶解及钝化现象V钝化V溶解，B点对应的值为？电位，导致金属发生变化CD:电位达到C点处，说明该金属已达到完全的钝化状态，因此该区的电流密度不随电位的变化而改变，该区

7、为钝化区DE :此段一些物质溶解氧化当电位超过 t, D过钝化后，电流开始增加，此区域属于过钝化区四、Flade 电位：f越正，表明金属失去钝态的倾向越大；f越负，金属越易保持钝态五、实现自钝化的条件： oc 卩在pp下ic ipp六、钝化理论七、阴极保护1. 原理：将被保护的金属设备作为阴极通过外加阴极电流使阴极极化到一定电位，从而金属得到保护2保护方法：外加电流法：将被保护的金属设备与直流电源的负极相连，利用外加阴极电流进行阴极极化 牺牲阳极法：使被保护的金属设备连接到一种电位更负的金属或合金，作为牺牲阳极，靠其不断溶解所产生电流对被保护的金属进行阴极极化 方法比较：最后有简答题第六章局部

8、腐蚀内容全面腐蚀局部腐蚀Corr形貌分布在整个金属表面集中在一定区域，而在其它区域不腐蚀腐蚀电池阴阳两极在表面上变幻不定且不可辩别可辨别电极面积阴极和阳极面积相等阳极小于阴极电极电位阳极电极电位等于阴极电极电位等于腐蚀电位腐蚀产物产物可能具有保护作用产物不具有任何保护作用、选择性腐蚀1. 定义：合金在某些介质中，一种或几种元素部分溶出，而剩余部分呈现网状或蜂窝状结 构的腐蚀形态2黄铜脱锌机理：黄铜中的铜和锌同时氧化溶解，二价铜离子沉积在腐蚀部位上，并形 成紫铜层阳：Zn-2e Zn2+Cu-2e Cu2+阴：O2+4e+2H 2O 4OH -当溶液中有Cl-，则Cu2+2CI- CuCb黄铜中

9、的锌直接溶解，而铜不溶解二、磨损腐蚀 定义：由于腐蚀性流体和金属表面之间的相对运动，引起金属的加速腐蚀破坏三、高温腐蚀1. 定义：在高温下，金属材料与周围环境介质直接发生化学腐蚀而引起材料破坏，该腐蚀以界面的化学反应为特征2. 类型：高温气体腐蚀：在高温干燥的环境中，气体分子与金属进行化学反应从而进行腐蚀高温液态腐蚀：a.高温液态金属腐蚀（热腐蚀）b. 溶盐腐蚀c. 高温固态介质腐蚀，金属在腐蚀性固态颗粒的冲刷下发生的腐蚀 四、晶间腐蚀 定义： 绝大多数金属材料是由多晶体组成。晶间腐蚀就是金属材料在适宜的腐蚀介质中沿晶界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。五、缝隙腐蚀1. 定义：金属部件在介质中，由

10、于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝内金属加速腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。2. 机理：以碳钢为例，介质流进缝隙内时，缝隙内外溶液中的溶解氧浓度是一致的，然而随着腐蚀的进行，腐蚀产物在缝隙口堆积，缝隙内的氧消耗后难以得到补充，这时缝隙内外构成了氧浓差电池，缝隙内是阳极，电极反应Fe Fe2+ +2e ；缝隙外是阴极，电极反应 O2+4e+2H 2O4OH - 。缝隙外的铁受到一定保护， 而二次产物在缝隙口形 成并逐步发展为闭塞电池。六、电偶腐蚀1. 定义 ：当两种具有不同电位的金属相互接触（或通过电子导体连接） ，并浸入电解质溶 液时，电位较负的金

11、属腐蚀速度变大， 而电位较正的金属， 其腐蚀速度减缓，这 种现象称为电偶腐蚀，亦称异金属接触腐蚀。七、点蚀 定义：破坏主要集中在某些活性点上并向金属内部发展通常腐蚀深度大于孔径八、金属氧化膜结构1. 分类：离子导体型氧化膜（如 CaO）半导体型离子氧化膜（如 Al 2O3）间隙化合物型氧化膜（如 碳化钨）2. 膜的保护性：判定氧化膜的完整性，必要氧化膜面积氧化膜具有致密性 氧化膜与金属的附着性好 氧化膜与金属机体的膨胀系数接近 氧化膜的组织结构与金属的组织结构相适应 氧化膜的内应力要小九、脱碳 定义：金属在高温氧化过程中，生成氧化膜层的同时，在与氧化膜临近的钢 中发生渗碳体减小的现象。第七章

12、氧腐蚀和酸腐蚀一、氧腐蚀1. 原理：(1 )由于在金属表面存在电化学不均匀性，因此会形成腐蚀微电池此时，阳：Fe Fe2+2e 阴：O2+4e+2H 2O40H-Fe2+和OH-在水中发生次生反应，生成次生产物Fe2+2OH -Fe(OH)2Fe(OH) 2 +2H 2O+O 2Fe(OH)3Fe(OH)2 +Fe(OH) 3Fe3O4+H 2O(2 )腐蚀产物覆盖蚀坑口，构成腐蚀电池，形成闭塞区，此时氧很难进入蚀坑内(3)蚀坑口内的Fe2+水解产生的H + ,使得pH值下降，相当于钢铁处于活化溶解状态，该过程加速了铁的溶解，使蚀坑继续扩展，此时02在坑旁被还原，此时蚀坑成为阴阳保护区2.影响

13、因素：溶解氧的浓度(浓度f Vcorr f)corr 介质的 pH 值(pH J Vcorr f水温a.敞开体系T V 80 C时，金属的 Vcorr随T升高而增大T V 80 C时，Vcorr随T的升高而降低b.密闭体系 TT Vcorr f corr介质中其他离子的影响（Cl-、SO42-）3. 防腐：热力除氧法、化学除氧法（热力除氧为主，化学除氧为辅）二、酸腐蚀1. 简答：为什么含CO2的水溶液对钢铁的侵蚀性比同等 pH值我完全电离的强酸溶液更强？ 钢铁在无溶解氧的酸性溶液中 corr 过程受阴极控制 外界CO2与水结合生成 H2CO3 （溶液中），H2CO3解离出H +和HCO3-,

14、H +吸 附在金属表面变成吸附态 H+ , H +结合e生成原子态的 H CO2 （溶液中）吸附在金属表面t吸附态 CO2，与水结合t吸附态的 H2CO3H2CO3+etHCO3-+H+H+eth （原子态）H2CO3为弱酸，水溶液中存在着弱酸的电离平衡， 因析H腐蚀消耗的H +由H2CO3 的持续电离供给，使阴极过程不断进行，同时水中的游离CO2 可吸附在金属表面直接还原而加速阴极过程2 简述：同时有溶解氧与游离 CO2 的腐蚀氧的电极电位较正，容易形成腐蚀电池的阴与极，CO2使水呈酸性，破坏保护膜，使金属表面呈活化态，为氢腐蚀造成有利条件，随 CO2 与 O2 浓度升高 Vcorr 加快第

15、八章 化工生产中的腐蚀与防护一、无机化工行业： 无机酸的生产：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸碱的生产： NaOH 盐的生产二、硫酸生产行业中的腐蚀与防护1. 腐蚀：阳：Fef Fe2+2e阴：H+2e宀H22. 保护措施：沸腾炉中：先在钢壳上涂一层防腐蚀的石墨粉或水玻璃，内衬耐火砖 塔内设备：（T 100 C）需要采用耐酸砖板作衬里；（Tv 100 C）采用碳钢作塔体，内部用耐酸砖板作衬里，当酸浓度较低（10%50%且Tv 100 C）时用玻璃纤维增强塑料制造 冷却器：a用氟塑料作塔体b. 是用不锈钢材料阳极保护制造塔体 储槽及容器：当酸浓度 70% , T 90 C时采用耐酸砖板作衬里；当酸浓度v

16、70% , 50 Cv TV 90 C采用聚丙烯作容器或衬里；当酸浓度降至10%50% , 50 Cv TV 90 C,用玻璃纤维增 强塑料，T 50 C用聚氯乙烯作衬里 H2SO4输送管道：与储槽容器一样的材料，若浓度波动较大，用聚四氟 乙烯、制造，适用于180 C以下任何浓度的酸输送第九章 缓蚀剂一、定义： 以适当的浓度和形式存在于环境介质中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，又称腐蚀抑制剂。二、评价缓蚀效率的指标1.失重指标m0-m 100%mov0 - v2缓蚀速度0100%Vo3. 电化学指标三、分类1. 按化学组成成分分：无机缓蚀剂、有机缓蚀剂2. 按电化学作用机理分：阴

17、极型缓蚀剂、阳极型缓蚀剂、混合型缓蚀剂3. 按金属表面结构分：氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂、吸附型缓蚀剂第十章一、金属镀层分类：电化学沉积镀层、热浸镀层二、镀前预处理1. 机械处理：磨光（消去金属表面的不平度）、抛光（消除金属表面细微不平，得到具有镜面光泽的金属表面）、滚光（适用于大批量小镀件镀前处理）、喷砂（除表面毛刺）2. 脱脂处理：有机溶剂脱脂法可同时去除皂化、非皂化油脂，但有机溶剂有毒易燃化学脱脂法：采用溶液与乳化液的混合溶液除油电化学脱脂法3. 浸蚀处理：化学浸蚀（一般要添加缓蚀剂）、电化学浸蚀（包括阴极浸蚀和阳极浸蚀）三、影响镀层质量的因素1. 溶液组成；2.电镀工艺规范；3析氢

18、；4.某些金属对镀层的影响；5.镀前预处理四、电镀锌方法1. 氰化镀锌； 2.碱性锌酸盐镀锌； 3.柠檬酸盐镀锌五、化学镀1. 应具备的条件：被还原的金属镀层应具有催化活性 镀液中还原剂被氧化的电位要明显低于金属离子被还原电位 镀液要稳定六、Ni P镀层特点1 .具有高硬度和高耐磨性2. 具有良好抗蚀性能3. 化学镀层致密孔隙少，厚度均匀、成分均匀七、热镀锌分类： 1 .溶剂法（溶剂法湿法、溶剂法干法） ；2.保护气体还原法八、涂料作用1. 保护功能：涂层可隔离腐蚀性介质2. 装饰功能：化工生产中的设备要保持美观3. 特殊功能：导电、阻燃、隐形、防污第十一章简答（必考） ：从材料的综合性能出发

19、，正确选择材料应遵循那些原则？1 .按产品、设备或零部件的腐蚀环境或工作环境要求正确选材2. 按产品用途、物理力学性能及特殊要求正确选材3. 综合考察材料对各种腐蚀类型的耐蚀性4. 要注意合金成分、晶体缺陷、晶相组织对金属材料耐蚀性能的影响5. 整个设备的材料应综合考虑，而不应分开材料考虑其他简答题目一（第五章）外加电流阴极保护和牺牲阳极的阴极保护比较1.外加电流法需要外接电源，而牺牲阳极法不需要2. 外加电流法的输出电流、电压可调，阳极有效保护半径大，可输出大的保护电流；牺牲阳极法的驱动电压低，保护半径小，保护电流小且不可调3. 外加电流法有可能造成过保护，对临近的金属有可能造成干扰；4.

20、外加电流法阳极数量少，保护电流可能分布不均，采用难溶或不溶的阳极可作长期保护；牺牲阳极法多，分布均匀 ， 易溶的阳极，需要定期更换5. 外加电流法在恶劣环境中系统容易造成损伤或干扰，安装维护较复杂；牺牲阳极法系统牢固可靠，不易受干扰，施工简单，无需专人管理6. 外加电流法投资费用高，并产生操作；牺牲阳极法投资费用低7. 外加电流法适用于有电源，介质电阻率大，条件变化大的系统；牺牲阳极法无，小，不大的系统（第四章）析氢腐蚀和耗氧腐蚀的区别1.从去极化剂和传质比较：析氢腐蚀的带电氢离子迁移速度与扩散速度大耗氧腐蚀中2. 从去极化剂的浓度及放电：析氢腐蚀浓度可以很大，酸性溶液中氢离子放电，中性溶液中水分子放电；耗氧腐蚀浓度受氧气的溶解度限制，不能达到较大幅度3. 阴极控制类型：析氢腐蚀主要是氢的活化极化控制；主要是氧的活化极化控制4. 反应产物：析氢腐蚀氢气耗氧腐蚀OH -和 H 2O5. 腐蚀速度：析氢腐蚀较大；耗氧腐蚀较小6. 从金属中杂质对腐蚀速度的影响：析氢腐蚀较显著；耗氧腐蚀不显著