腐蚀的定义及分类_走进金属的腐蚀世界.

12《化工设备腐蚀与防护》课程简介3中海壳牌南海石化项目乙烯裂解装置急冷油分馏塔长６２米、最大直径１１米、重９５０吨4大港石化加氢裂化反应器吊装5加热炉6管式裂解炉7储罐8管道9活塞式压缩机10活塞式压缩机11螺杆式压缩机12离心式压缩机13风机汽轮机14项目一走进金属腐蚀世界项目二金属设备腐蚀分析项目三石油化工设备的防腐措施项目四石油化工重要设备腐蚀与防护化工设备腐蚀与防护15主要内容腐蚀的现象及其危害腐蚀的定义和类型金属设备腐蚀的基本原理及其本质金属电化学腐蚀倾向的判断腐蚀电池16实训内容(作业)一、寻找两个腐蚀案例身边发生的与石油化工设备相关的二、任务要求描述腐蚀案例现象和危害有照片或图片加以说明171-1腐蚀的现象及其危害人类的文明与进步都是与应用和发展、与日新月异的材料分不开的。历史学家甚至用材料和名称标记不同的时代，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。当今世界，哪一项技术发展不是以材料发展作为前提和保证呢？但材料有一大公敌——腐蚀！腐蚀在我们身边每时每刻悄悄地发生着，它吞噬着人们的劳动成果，改变了历史的原貌。181-1腐蚀的现象及其危害一、腐蚀现象人们对腐蚀的认识：最早是从腐蚀产物感性地认识到腐蚀的存在。从棕黄的“铁锈”[FeO(OH)或Fe2O3·H2O]及“铜绿”[CuSO4·3Cu(OH)2]分别认识了铁与铜的腐蚀。191-1腐蚀的现象及其危害201-1腐蚀的现象及其危害211-1腐蚀的现象及其危害221-1腐蚀的现象及其危害231-1腐蚀的现象及其危害241-1腐蚀的现象及其危害251-1腐蚀的现象及其危害常减压装置常压塔一层到三屋塔盘段腐蚀261-1腐蚀的现象及其危害常减压装置换10-3至冷-11管线减薄穿孔271-1腐蚀的现象及其危害常减压装冷却器循环水腐蚀冷却器头盖冷却器管束表面281-1腐蚀的现象及其危害换热器防冲板腐蚀换热器管板腐蚀常减压换热器循环水腐蚀291-1腐蚀的现象及其危害球罐顶人孔、安全阀拆除球罐焊缝打磨供气站10#罐检修301-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害1.巨大的经济损失。•直接损失：采用各种防腐材料和技术的费用。•间接损失：因停工减产、产品降级、效率降低等造成的经济损失。可预测不可预测311-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害1.巨大的经济损失。•2000年，中国的腐蚀造成的损失为5000多亿元人民币(相当于600多亿美元)，占中国当年国民生产总值(GDP)的6％；•l998年，美国的腐蚀损失为2757亿美元，占美国当年GDP的2.76％。•与自然灾害相比，腐蚀损失比当年遭受的自然灾害(火灾、地震、台风、洪涝、海啸等)的总和约为4倍。321-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害2.对生命、安全、环境、设备的危害•一些局部腐蚀，如孔蚀、应力腐蚀、破裂等，常常是突发性的，可能引起事故，造成意外的危险。•设备和管道因腐蚀而泄漏，有毒在害物料进入大气、土壤和水源，污染环境和造成生产原料的浪费。•某些涂料和缓蚀剂的应用33二、腐蚀的危害：腐蚀引起火灾爆炸事故1-1腐蚀的现象及其危害341-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害济青高速公路输气管线35引起设备失效的原因统计设备失效（由于腐蚀、疲劳等原因）41%自然灾害6%操作错误20%人为破坏/纵火3%不明原因18%设计错误4%工艺扰动8%1-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害361-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害3.阻碍新技术的发展•一项新技术、新产品的产生过程，需克服腐蚀问题才得以发展。•美国的阿波罗空间计划，氧化剂N2O4储罐通过应力腐蚀试验选出高强度合金材料。但在运行前的模拟试压中很快发生破裂。原因是试验中使用的N2O4纯度较低，含有NO，而模拟使用的N2O4纯度高，不含NO。加入0.6％NO之后才得以解决。371-1腐蚀的现象及其危害二、腐蚀危害4.自然资源的巨大消耗•地球上只有一层薄薄的外壳储藏着可用的矿藏，金属矿的贮量是有限的，腐蚀使金属变成了无用的、无法回收的散碎的氧化物等。•每年消耗的钢铁，有40%左右被腐蚀，而腐蚀后完全变成铁锈不能再利用的约为10%。•我国每年被完全腐蚀掉的钢铁达1000多万吨，相当于宝钢的年产量。381-1腐蚀的现象及其危害三、制定防腐蚀策略的意义1.原油中腐蚀性介质及其对装置的腐蚀性•硫0.1%•酸值0.5mg/g•氮0.1%2.原料劣质化趋势严重•国内原油资料深度开采，原油密度和酸值提高•世界原油供应市场变化，劣质原油进口多391-1腐蚀的现象及其危害三、制定防腐蚀策略的意义3.部分装置原设计不能满足原料劣质化要求•装置原设计材质标准低•对原料适应性差•实际加工的原油酸值和硫含量超出设计标准4.部分重点装置材质升级不彻底•装置适应性改造•技术、费用的限制401-1腐蚀的现象及其危害三、制定防腐蚀策略的意义5.装置长周期安全运转的要求•腐蚀技术•腐蚀控制•腐蚀管理411-2腐蚀的定义和分类一、腐蚀的定义腐蚀是指材料与它所处环境介质之间发生化学－物理的相互作用，而引起的变质和破坏。材料腐蚀的各个要素框图421-2腐蚀的定义和类型一、腐蚀的定义材料失效机械破坏：在湿环境下由于环境介质与应力联合作用下引起的应力腐蚀开裂。磨损：摩擦与腐蚀共同作用。腐蚀431-2腐蚀的定义和类型二、腐蚀的类型化学腐蚀：金属与非电解溶液发生化学作用而引起的破坏。腐蚀反应的机理分类电化学腐蚀：金属与电解质溶液因发生电化学作用而产生的破坏。441-2腐蚀的定义和类型化学腐蚀特点没有带电物质参与的腐蚀过程氧化一还原反应，无电流产生干腐蚀，腐蚀速率相对较小举例:1)高温下钢材被氧化:4Fe+3O2=2Fe2O32)高温高压临氢环境下钢材的氢腐蚀:C+2H2=CH4451-2腐蚀的定义和类型电化学腐蚀特点反应过程中均包括阳极反应和阴极反应在腐蚀过程中有电流流动(电子和离子的运动)Fe+2+2(OH)－=Fe(OH)2电化学腐蚀类型应力腐蚀破裂：湿硫化氢环境下的金属腐蚀、奥氏体不锈钢在含氯化物水溶液的高温环境中；机械腐蚀疲劳：金属在交变应力和电解质的共同作用下会产生腐蚀疲劳，例如泵轴、叶片腐蚀；磨蚀：金属同时受到电解质和机械磨损的共同作用会发生磨蚀，例如管道弯头、热交换器管束、叶轮。9Cr焦加热炉回弯头的磨蚀461-2腐蚀的定义和类型二、腐蚀的类型大气腐蚀水和蒸汽腐蚀（海水腐蚀）土壤腐蚀化学介质腐蚀：酸、碱、盐腐蚀环境分类工业环境腐蚀自燃环境腐蚀471-2腐蚀的定义和类型二、腐蚀的类型1.全面腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面上，腐蚀的分布和深度相对较均匀。设计时需考虑腐蚀余量。2.局部腐蚀：腐蚀主要集中在金属表面某些极其小的区域，腐蚀分布、深度很不均匀。腐蚀形态分类均匀腐蚀481-2腐蚀的定义和类型腐蚀余量：钢板在使用寿命中可能受到腐蚀，因此在设计制造中预先增加一些厚度，以保证在使用寿命内安全使用。a.无腐蚀余量。一般不锈钢管道取该值b.1.6mm腐蚀余量，对于腐蚀不严重的碳钢管道和铬钼钢管道取该值c.3.2mm腐蚀余量，对于腐蚀比较严重的碳钢管道和铬钼钢管道取该值d.加强级（大于3.2mm）腐蚀余量，对于有固体颗粒冲刷等特殊情况下的管道，根据实际情况确定该值腐蚀余量分为如下四等：491-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(1)应力腐蚀：唯一与应力有关并会形成裂纹的腐蚀。金属处在熔碱、硫化氢或海水中，奥氏体不锈钢(18—8型)在热氯化物水溶液中(NaCl、MgCl2等溶液)会发生此种破坏。裂纹特征在显微观察下呈枯树枝状，断口呈脆性断裂501-2腐蚀的定义和类型材料受到的外力称为拉力；材料内部产生的反作用力称为应力；一个物体两端受拉，那么沿着它轴线方向的应力就是拉应力；拉应力就是指使物体有拉伸趋势的应力。什么叫拉应力511-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(2)点蚀：小孔腐蚀，破坏主要集中在某些活性点上并向金属内部深处发展，通常腐蚀深度大于孔径。不锈钢和铝合金在含Cl-的水溶液中常发生此种破坏形式521-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(3)晶间腐蚀：腐蚀发生在晶界上，沿晶界向纵深处发展。常见的奥氏体不锈钢的晶间腐蚀主要发生在焊接区，特别是母材的焊接热影响区。因为母材部分在轧制成板材或管材出厂之前，已进行过固溶化处理，而焊接时热影响区重新被加热，便破坏了固溶化状态，从而出现了敏化效应。531-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(4)电偶腐蚀：不同金属在同一电解质中互相接触所发生的腐蚀。不锈钢管和碳钢管板连接处，碳钢将加速腐蚀。双金属腐蚀541-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(5)缝隙腐蚀：在电解质溶液中，腐蚀发生在具有一定宽度的缝隙内。法兰连接面、焊缝等处垢下(沉积物)腐蚀551-2腐蚀的定义和类型2.局部腐蚀(6)冲刷腐蚀561-3金属腐蚀的基本原理及其本质1.金属在酸中的腐蚀锌、铝等活泼金属在稀盐酸或稀硫酸中会被腐蚀并放出氢气。571-3金属腐蚀的基本原理及其本质2.金属在中性或碱性溶液中的腐蚀铁在水中或潮湿的大气中的生锈。581-3金属腐蚀的基本原理及其本质3.金属在盐溶液中的腐蚀锌、铁等在三氯化铁及硫酸铜溶液中的腐蚀。591-3金属腐蚀的基本原理及其本质4.电化学反应上述化学反应式表示了金属的腐蚀反应，但未能反映其电化学反应的特征。用电化学反应式来描述金属电化学腐蚀的实质，如Zn在HCl中的腐蚀。601-3金属腐蚀的基本原理及其本质4.电化学反应独立的氧化反应和独立的还原反应注意：金属电化学腐蚀反应是由至少一个阳极反应和一个阴极反应构成的电化学反应。611-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质金属和溶液界面上的多相界面反应；从阳极传递电子到阴极，再由阴极进入电解质溶液；通过电子传递的电极过程。电化学腐蚀过程示意图621-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质金属的阳极反应：氧化、失去电子、成为阳极溶液的阴极反应：还原、得到电子、称为阴极去极剂氧化剂631-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质去极剂：氢离子，还原生成氢气——析氢反应溶解在溶液中的氧，在中性或碱性条件下还原生成OH-，在酸性条件下生成水——吸氧反应或耗氧反应氧化性的金属离子a)金属离子直接还原成金属，称为沉积反应，如锌在硫酸铜中的反应b)还原成较低价态的金属离子，如锌在三氯化铁溶液中的反应641-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质铁在水中或潮湿的大气中的生锈过程：电化学腐蚀反应由一个或几个阳极反应与一个或几个阴极反应的综合反应。651-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质腐蚀与冶炼：腐蚀冶炼金属以矿石形式存在金属化合物金属回复到自然状态的过程金属化合物金属吸热还原金属金属化合物转化放热=逆过程661-3金属腐蚀的基本原理及其本质二、金属电化学腐蚀的实质电化学腐蚀特点：腐蚀过程的阳极反应和阴极反应是同对发生的，但不在同一地点进行；电化学腐蚀过程中的任意一个反应停止了，另一个反应(或整个反应)也跟着停止；一个或几个阳极反应与一个或几个阴极反应的综合反应；金属由能量高的单质状态自发地向能量低的化合物状态转变的过程。671-4金属电化学腐蚀倾向的判断一、电极电位与物质能量之间的关系金属腐蚀是金属单质与其腐蚀产物(金属化合物)之间存在着能量差，即单质的能量高于化合物的能量。金属单质+环境→金属化合物+热量能量差：能量差化合物能量单质能量681-4金属电化学腐蚀倾向的判断一、电极电位与物质能量之间的关系能量差(△G)与电极电位(E)之间的关系：参与反应的电子数法拉第常数691-4金属电化学腐蚀倾向的判断二、电极电位（E）电极的表示标有“+”为正极，另一端标有“-”为负极颜色表示正负极：红色为正极，黑色为负极电极：在电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系，简称电极。701-4金属电化学腐蚀倾向的判断二、电极电位（E）电位：即电势，是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量。电位是某一点相对于参考点的电势差。电位