腐蚀数据和选材

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对腐蚀产生的机理和选材知识的理解可以减少多数腐蚀损失。

1 腐蚀数据和选材文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

因为介质种类千差万别,选材前须查阅腐蚀数据的相关资料。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

如用18/8不锈钢作氯化镁、氯化钙的蒸发器;用铝容器装碱、水泥和石灰水;用铜和铜合金处理含氧的酸等,都曾造成过不同程度的腐蚀和损失。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

很多人认为不锈钢,钛,锆,塑料等都是耐腐蚀材料,选材时表现得很随意。不锈钢有很多种,塑料品种更是五花八门,每种材料都有独特的物理、化学和化学性能。比如18/8铬-镍不锈钢在抗大气腐蚀方面比碳钢优越的多(这是其名称来源),但对还原性酸(盐酸、稀硫酸)与碳钢一样差。而对氯离子的应力腐蚀破裂则远不及碳钢耐蚀。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

大气、水、甚至蒸馏水的腐蚀也不容忽视,有时会很严重。18/8奥氏体不锈钢在几个ppmCl-的水中就可能产生应力腐蚀破裂,碳钢在含微量H2S的大气中也能产生应力腐蚀破裂。近年来发展的高强钢(马氏体钢,沉淀硬化钢,马氏体时效钢,屈服强度约1034MPa)是性能优越的材料,但应用不久便发现在大气和纯水中都能发生应力腐蚀破裂。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

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2 结构对腐蚀的影响文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

缝隙会产生氧浓差电池,使缝内酸化,引起急速腐蚀。当外部干后,缝内仍存积液体,继续腐蚀。如果经历反复的干、湿变化,那么缝内离子(如Cl-)会越来越浓,引起危险的应力腐蚀破裂。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

下图是几个避免产生缝隙的例子。也可将缝隙填实,或用加油缓蚀剂的涂料保护缝面。除缝隙外,还有一些结构缺陷也应避免,如不易排液的死角,局部温度过高或过低的热点或冷点,引起腐蚀液冷凝的结构等。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/wiki/19685.html

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3 电偶腐蚀(接触腐蚀)

不同材料接触会因二者电位不同构成电池,引起电偶腐蚀。一般两种金属的电位差越大,则电位低的阳极金属腐蚀越大。金属标准电位次序在腐蚀或电化学书中可查出,在实际环境中可能有一些差异。但在海水中测出的电位次序就与标准电位不同。如果铁和锌接触,锌的加速腐蚀不太大;铜和锌接触,则锌严重腐蚀。此外电极极化性能也有重要影响,如极化大,即使开路电位差大,腐蚀也不大;反之,如极化小,电位差虽不大,也能促进阳极腐蚀。

有时阴极也会受到破坏,如中性金属铅、锡等受阴极产生的OH-腐蚀;不锈钢氧化膜由于阴极还原作用,失去保护性;由于氢在阴极产生,氢原子渗入金属,则可能产生氢脆。

在电偶腐蚀中要注意面积因素,即阴极和阳极面积比例。如阴极大,阳极小,则阴极电流集中,电流密度大,容易穿孔。如阴、阳极面积接近,或阳极更大,则腐蚀均匀分布在阳极表面,危险不大。

一种简单的防止电偶腐蚀的方法,即如有可能,在不同金属间加一非金属绝缘物,例如当不锈钢管和铝管连结时,中间加一段塑料管绝缘。

4 制造加工对腐蚀的影响

制造加工可以在设备上留下局部应力,在适合的环境中产生危险的应力腐蚀破裂。了解制造加工对腐蚀可能产生的影响并妥善处理,可以避免许多腐蚀发生。

应力来源有:焊接、切割、剪、冲、弯、铆、热处理、装配不适当、紧螺栓用力不均等。在设备运行过程中由于周期性加热,热膨胀、振动、回转、载荷等也能引起局部应力集中。

通过热处理以消除应力。但是对非稳定性不锈钢来说,消除应力的退火温度730~870℃正是它的敏化范围,这时应力消除了,但又会引起晶间腐蚀,因此需要选用加钛或铌的稳定化不锈钢。

焊接不仅产生残余应力,又使焊缝附近达到敏化温度(约500~800℃),使奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀。使用稳定化钢或超低碳钢可取得较好效果。对敏化钢采用高温固溶处理,即加热到1100℃左右,接着水淬,可以溶解敏化温度内产生的碳化铬,得到较均化的合金。市场供应的奥氏体18/8不锈钢多数处于这种状态。但是对于大型设备固溶淬火很困难。淬火过程也必须注意控制,如果冷却慢,整个结构都易遭受晶间腐蚀。

5 考虑环境细节和可能的变化

环境中有些看似很小的因素可以产生很大的影响。例如铜对不含氧的稀硫酸腐蚀性很好,如果酸中含饱和氧,腐蚀就会增加很多倍,如果忽略了酸中溶解的微量氧,选材将会产生很大的错误。

选材时还应考虑各种影响的变化情况。例如浓硫酸可用碳钢作槽和管,耐蚀性尚好,但当酸放空后,壁上粘附的酸会吸收大气中水气变稀,引起腐蚀。因此设备内应总是充满浓酸。

开车和停车状态与正常运转不同,开始时条件尚未稳定,温度可以能过高或过低,浓度也波动;停车后清洗不彻底,积存有腐蚀性液体等。此外如温度随季节变化,湿度也经常变化,这些都应予以考虑。

6 采取正确的防腐蚀措施

防止水腐蚀的缓蚀剂用量不当也很危险,特别是钝化型缓蚀剂(如铬盐酸类),用量不当反而促进危险的孔蚀。

用涂料不合理的例子也很多。电化学保护不是用了一定比不用好。阴极保护对于铅、铝、锡等中性金属如“保护过头”,阴极反应产生的碱性会造成腐蚀。阳极保护如控制不严格,电位脱离了钝化范围,就会发生强烈腐蚀。

一套有效的防腐措施,需要经过周密的考虑,甚至要经过试验。另外,施工准备工作,包括表面处理,运转时的维护和监控工作也十分重要。

收录于合集 #设计

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pipenow
  • 本文由 pipenow 发表于 2023年9月6日10:21:03
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匿名

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匿名网友
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