热力腐蚀与防护第一章

Stop1-1腐蚀的概念及有关术语(CorrosionConceptandTechnicalTerms)1-2研究金属腐蚀的重要性(ImportanceofStudyingMetallicCorrosion)1-3金属腐蚀的分类(ClassificationofMetallicCorrosion)1-4金属腐蚀速度的评定方法(AssessingMethodofCorrosionSpeed)1-5热力设备及其参数(ThermodynamicEquipmentsandparameters)1-6热力设备腐蚀与防护概况(GeneralSituationofCorrosionandProtectionforThermodynamicEquipments)1-7热力设备腐蚀的类型和特点(CharacteristicofThermodynamicEquipmentsCorrosion)1．腐蚀的定义(CorrosionDefinition)2．有关腐蚀的术语(TechnicalTermsofCorrosion)金属腐蚀定义：金属材料与周围环境介质之间发生电化学或化学作用而导致材料的破坏或变质。金属腐蚀发生在金属材料与介质之间的相界面上，为多相反应。破坏总是从金属表面逐渐向内部深入。学习和研究金属腐蚀与防护的目的和任•务：（1）研究和了解金属材料与环境介质•作用的普遍规律及腐蚀原因和防护措施；（2）研究和掌握金属腐蚀速度的测试•技术和方法、腐蚀评定方法及腐蚀监控技术；（3）掌握和了解热力设备的腐蚀及其•防护方法。工作电极（WorkingElectrode）在化学电池中的试样•（试验）电极。开路电位（OpenCircuitPotential）在未通电流时•所测得的电极电位。平衡电位（EquilibriumPotential）按Nernst公式确•定的处于标准平衡态的电极电位。腐蚀电位（CorrosionPotential）在特定的浓度、时•间、温度、充气、流速等条件下，正在腐蚀着的金属所表现出的电位，也称为静止（稳态）电位。电动序（ElectromotiveForceSeries）根据元素的标•准电极电位排列出的顺序（相对于SHE）。电偶序（GalvanicSeries）根据金属在某些特定介质•中的相对腐蚀电位而排列出的顺序。•电偶腐蚀（GalvanicCorrosionorBimetallicCorrosion）由于不同金属接触形成电偶电池产生的电流使腐蚀加速。石墨化腐蚀（Graphitization）灰口铸铁中金属成份被选择性腐蚀，余下网状的、完整无损的石墨。点(孔)蚀（Pitting）点数很少但穿透很深的高度局部化的腐蚀。沉积物腐蚀（DepositAttackorDepositCorrosion）由于在金属表面上的沉积物引起浓差电池而导致的点蚀。丝状腐蚀（FilimformCorrosion）在膜下紊乱发丝状分布的腐蚀。晶间腐蚀（IntergranularCorrosion）在金属及合金的晶界上优先发生的腐蚀。磨损腐蚀（ErosionCorrosion）由于运动介质的磨擦作用使腐蚀加速。缝隙腐蚀（CrevicCorrosion）在金属与非金属或两种金属之间的缝隙中由于形成浓差电池所引起的腐蚀。FigFigFigPittinginAluminumCO2PittingCorrosionCreviceCorrosionofStainlessSteel空泡腐蚀（Cavitation）在液体中于固一液界面处由于气泡的崩溃而引起的材料损伤。腐蚀疲劳（CorrosionFatigue）腐蚀性介质与交变应力联合作用而引起的金属断裂。应力腐蚀破裂（StressCorrosionCracking）由于表面拉应力和腐蚀介质共同作用使金属提前破裂。碱脆（CausticEmbrittlement）碳钢在碱性溶液中产生的应力腐蚀破裂的一种形式。脆性（Embrittlement）金属或合金严重地失去了塑性。氢脆（HydrogenEmbrittlement）由于氢的作用而使金属变脆。氢鼓泡（HydrogenBlistering）在塑性较好的金属表面上由于内部氢的压力而形成的凸起鼓泡。冲蚀（ImpingementAttack）由于湍流或冲击液流的作用在某些部位产生的局部磨损腐蚀。剥蚀（Exfoliation）形成一层厚厚的层状松散腐蚀产物。氧化皮（Scaling）高温下金属表面上形成的一厚层腐蚀产物。活化态（Active）金属趋向于腐蚀的状态。钝态（Passive）某金属所处的状态比它在电动序中的位置所表现的更不活泼。钝性（Passivity）活化态金属变为钝态的现象。FigFigFigFigCavitationAttackStressCorrosionCrackingofStainlessSteelHydrogenEmbrittlementFailureCorrosionFatigueinasteamline304不锈钢SCC照片全世界发达国家每年因腐蚀造成的损失价值约7000亿美元，占各国国民生产总值GNP（GrossNationalProduct）的2％~4％。一些发达国家1984年腐蚀损失情况见表1－1。Naturalgaspipeexplotion1.8133~160亿美元日本1.51150亿法郎法国3.5100亿英镑英国4750亿美元美国占国民经济生产总值（%）腐蚀损失国别表1-1某些国家1984年腐蚀损失PipelineexplosioninCaliforniaUSAcorrosionwasafactorinthispipelinefailureandexplosion金属腐蚀的分类(ClassificationofMetalCorrosion)按腐蚀机理分类1.(ClassificationBaseonCorrosionPrinciple)2.按腐蚀形态分类(ClassificationBaseonCorrosionConfiguration)3.按腐蚀环境分类(ClassificationBaseonCorrosionEnvironment)化学腐蚀(ChemicalCorrosion):金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏，无电流产生。电化学腐蚀(ElectrochemicalCorrosion):金属表面与电解质发生电化学反应而引起的破坏。它的腐蚀反应历程分为阳极氧化过程和阴极还原过程。腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，有电流产生。全面腐蚀（GeneralCorrosion）金属表面几乎全面遭受腐蚀。又有均匀腐蚀(UniformCorrosion)与不均匀腐蚀之别。均匀腐蚀是整个金属表面上各部分的腐蚀速度相同。不均匀腐蚀虽然发生在整个金属表面上，但各部分的腐蚀速度相差较大。局部腐蚀（LocalizedCorrosion）只有一部分金属遭受腐蚀。它对金属设备的危害性比全面腐蚀大得多。Fig（1）干腐蚀（DryCorrosion）金属在露点以上常温干燥气体中氧化成很薄的表面腐蚀产物，使金属失去原有光泽，称为失泽。（2）湿腐蚀（WetCorrosion）金属在潮湿环境和含水介质中的腐蚀。对于全面腐蚀，常用腐蚀的质量指标、深度指标和电流密度来表示腐蚀速度。METALLICCORROSION质量指标1.(QualityIndex)2.电流密度法（电密指标）(ElectricCurrentDensityMethod)1.1腐蚀的失质指标(LosetheQualityIndex)1.3腐蚀的深度指标(CorrosionDepthIndex)1.2腐蚀的增质指标(IncreasetheQualityIndex)当腐蚀产物易被清除时表示为：m0－金属试样腐蚀前的质量（g）；m1－金属试样发生腐蚀且清除腐蚀产物后的质量（g）；S－试样表面积（m2）；t－腐蚀时间（h）；V­－失质指标（g/m2·h）StmmV10m2－带有腐蚀产物时金属的质量（g）；V+－增质指标(g/m2·h)StmmV02当腐蚀产物不易被清除时表示为：将腐蚀的失质指标换算为深度指标：V­－失质指标（g/m2·h）；Vt－深度指标（mm/a）；－金属密度（g/m3）表1－2为常用腐蚀速度单位的换算系数K。表1－3为我国用于评定金属耐蚀性的四级标准。10100365242VVtVVt76.810.0010.02540.696ρ0.002899ρmil/a(mpy)1000125.4696ρ2.899ρin/a(ipy)39.40.0394127.4ρ0.1142ρmm/a1.437/ρ0.001437/ρ0.0365/ρ10.004167mg/(dm2·d)(mdd)344.9/ρ0.3449/ρ8.76/ρ2401g/(m2·h)mil/a(mpy)in/a(ipy)mm/amg/(dm2·d)(mdd)g/(m2·h)BA表1-2常用腐蚀速度单位的换算系数KA：给定单位；B：换算单位优良良好可用，腐蚀较重不适用，腐蚀严重0.050.05~0.50.5~1.51.51234耐蚀性评价腐蚀速度(mm/a)级别表1-3我国金属耐蚀性的四级标准在金属的电化学腐蚀过程中，金属电极输出的电量与金属电极的溶解量之间的定量关系用FaradayLaw表示。根据FaradayLaw，当电极通过的电量为1F(1F=96500C/mol)时，电极上参加反应的物质量为1mol。即当电极通过1F的电量时，电极上阳极溶解或阴极沉积的金属量恰为1mol。Δm－阳极金属溶解的金属量(g)；I－电流强度(A)；t－反应时间(s)；It－电极上通过的电量(Coulomb)；A－金属的摩尔质量。对于全面均匀腐蚀，电密icorr=I/S，将（1）式代入得又因为式（2）代入（3）得：Vt与腐蚀电密icorr的关系为：corrinFAVcorrtinFAStmVnFAItm（1）AStmnFSIicorr（2）StmV（3）若icorr的单位为μA／cm2，ρ的单位为g/cm3，则V-－失质指标（g/m2·h）Vt－深度指标（mm/a）上述方法只适用于评定全面均匀腐蚀的腐蚀速度。corrinAV41073.3corrtinAV31027.3热力系统AsFig1-2。锅炉、汽机、凝汽器、低加、除氧器、高加及各种水管道、蒸汽管道和泵等。制取补给水多采用一级除盐＋混床，称为二级除盐处理。AsFig1-3。易腐蚀的设备是锅炉、给水系统、热交换器、凝汽器、汽机等。1.热力设备接触的介质环境(MediumEnvironmentofThermodynamicsEquipment)2.热力设备使用的金属材料(MetalMaterialusedforThermo-dynamicsEquipment)2.1金属材料的基本知识(KnowledgeofMetalMaterials)2.2热力设备使用的金属材料(MetalMaterials)图闪蒸系统反渗透系统核电站风电厂12345679810131211161514给水排汽补给水汽包炉直流炉过热蒸汽冷却水凝结水图1－2凝汽式电厂汽水系统简图1－省煤器；2－蒸发受热面；3－水冷壁；4－联箱；5－下降管；6－汽包；7－过热器；8－汽轮机；9－发电机；10－凝汽器；11－冷却水泵；12－凝结水泵；13－低压加热器；14－除氧器；15－给水泵；16－高压加热器；图1.2水冷壁流程图自然循环式汽包锅炉工作原理水冷壁水冷壁下降管下降管汽包过热器联箱发电机内冷水离子交换器离子交换除盐设备及系统二级除盐系统华能上安电厂超滤系统图华能上安电厂反渗透系统精除盐设备及系统凝结水精处理系统的高速混床（1）水处理系统和补给水管道(WaterTreatmentSystemandSupplyWaterPiping)。接触的水温度低，溶氧含量大。（2）给水系统(