保温和防火材料下的
腐蚀控制
保温和防火材料下的腐蚀控制
——系统方法
目次
第一章总则 (1)
第二章腐蚀机理 (2)
2.1碳钢 (2)
图1：水中温度对钢腐蚀的影响 (4)
2.2奥氏体不锈钢 (5)
第三章机械设计 (9)
3.2保温系统设计 (9)
3.3设备和管道附件设计的影响 (10)
图2：容器上可能使水进入保温层的典型附件 (10)
(11)
图3：可能使水进入保温层的管线附件 (11)
图4：容器保温支撑环，问题及解决方案 (12)
图5：减少水积集的立式容器底部支撑环 (13)
图6：容器加强环保温层细节 (13)
图7：容器顶端的中央管嘴（伸长并采用密封焊帽保温） (14)
图8：常见的铭牌保温细节 (14)
图9：为保证人身安全，保温层上设置的密封焊接帽 (15)
图10：由C形支撑穿透的双管热交换器保温层（图中显示了水汽的可能进入点） (16)
图11：通过外套的突出部分 (16)
图12：没有突出部分的管线支撑 (16)
图13：无连续水汽屏障的冷管线支撑 (18)
图14：有连续水汽屏障的冷管线支撑 (18)
图15：被支柱防火层穿透的管线保温层 (19)
3.4防雨水层和水汽屏障的设计 (19)
3.5保温系统设计 (19)
第四章保护性涂层 (21)
4.1范围 (21)
4.2保温层下奥氏体不锈钢的涂覆 (21)
表1：保温层下奥氏体不锈钢的保护性涂层系统 (22)
4.3保温层和胶结防火层下碳钢的涂覆 (22)
表2：保温层和粘结防火层下碳钢保护性涂层系统 (24)
第五章保温、防火及附属材料 (26)
5.1范围 (26)
5.2保温材料 (26)
5.3保温辅助材料 (28)
第六章检修与维护 (30)
6.1综述 (30)
6.2检查前的工作 (30)
6.3外观检查 (31)
6.4无损水份及腐蚀检测技术 (32)
6.5损伤评估 (33)
6.6设备检查方法 (33)
6.7修补 (34)
6.8停机与封存 (34)
第一章总则
1.1但凡为了隔热、保温或操作过程的稳定性而进行保温的冷热设备都会发生保温层下腐蚀（CUI）。二十世纪五十年代以前，这种腐蚀的破坏性结果和性质都没有在文献中出现过。随着越来越多问题的出现，逐渐受到关注。自1983年以来，随着对CUI兴趣和研究活动的增加，已发表了许多文献和论文。这些研究很大程度上是由于严重CUI的多次发生而引起的，这些严重的CUI导致了炼油厂、天然气工厂和化工厂等大型设备的停产、产品漏失以及意外的维护费用。
1.2为了纠正这些问题，许多工厂都制定了自己的、预防CUI的标准和方法。比较各种方法时，很明显会发现其中有许多相似、有些差别、有新思想、也有得到性能测试支持的旧观念。本标准收集了整个石油、天然气和化工工业多家公司的经验。
1.3第一个与CUI相关的ASTM标准是ASTM C 6921，此标准于1971年颁布，原名为“毛细型保温对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂趋势影响的评估”
1.4 1983年10月份，由NACE、ASTM和MTI（材料技术协会）联合举办了一次研讨会，邀请了来自世界各地的业内专家。论文集STP8802作为ASTM的出版物于1985年出版。
1.5第一个关于CUI的NACE报告6H1893于1989年由T-6H-31工作组出版。不久后NACE工作组T-5A-30成立，并以论坛的形式为CUI的深入讨论提供服务。除了腐蚀机理方面的观点之外，也经常交流其它有关CUI的减缓方法、保温材料和检测技术等。在腐蚀工程师们对CUI了解逐渐深入的同时，ASTM委
员会C-16也制定了测量保温材料的奥氏体不锈钢氯化物SCC倾向的方法标准。这两个组织相互影响并各自发展他们的标准和相关的资料。
1.6虽然大多数注意力都集中在保温层下的腐蚀上，但防火材料至少在一定程度上起着隔离钢结构和潜在火灾的作用。已知用来加强防火材料隔离作用的其它防火机制是在火灾期间发生吸热反应如升华、水再生以及膨胀。这种机制也是讨论潮湿钢铁界面化学的一个独特的附加考虑。在保温和防火情况下，腐蚀机理、失效的根本原因和腐蚀的防护都是相同的。
1.7一致认为，防止CUI的基本方法就是采用高质量的保护性涂层。这是委员会所推荐的，只要考虑保温层下腐蚀，在保温之前都宜采用保护性涂料对设备进行保护。
第二章腐蚀机理
2.1碳钢
碳钢的腐蚀不是因为保温，而是因为与含空气的水接触。在CUI中，保温层的作用具有三重性，它提供了：
（1）滞留水和其它腐蚀介质的环形空间或缝隙；
（2）具有毛细虹吸作用或吸水性的材料；
（3）可能造成污染进而加快腐蚀速率的材料。
由于腐蚀速率在很大程度上受钢表面金属温度和水中污染物的控制，碳钢的腐蚀速率可能有所不同。下面分别考察这些控制因素以及其它的影响因素。
2.1.1水、污染物和温度的影响
2.1.1.1保温层下水的来源
与碳钢CUI有关的水主要来源有两个：
（1）外部水的渗入；
（2）冷凝水；
外部渗入水来源如下：
（1）降雨；
（2）冷却器排水；
（3）来自制冷设备的冷凝水；
（4）排放的水汽；
（5）生产过程中溢出的液体；
（6）消防系统、喷淋系统和冲刷系统的喷洒；
（7）水汽屏障层损伤后在冷的表面凝结的水；
外部水主要通过防雨系统破损处进入保温层，防雨系统的破损可能是由于不适当的设计、不正确的安装、机械损伤或缺少维护措施而造成的。
当金属表面温度低于大气的露点，就会产生水的凝结。当外部水的渗透能被减少或被阻止时，保温系统不能设计成密闭的，因此在保温系统设计中必须将冷凝水作为一种水源考虑。
2.1.1.2保温层下的水污染物
污染物的作用是双重的：
（1）污染物会增加水的导电率及/或腐蚀性；
（2）污染物会降低碳钢表面腐蚀产物膜所提供的保护作用；
保温层下水的污染物主要有两类：
（1）外部对保温材料的污染；
（2）从保温材料中浸析的污染物；
氯化物和硫酸盐是保温层下水的主要污染物。无论其来源于外部还是内部，都是相当有害的，因为它们的金属盐在水中都具有较高的可溶性，而且这种水溶液的导电性很高。有些情况下，金属盐的水解会由于阳极区的pH值降低而引起局部腐蚀。
外部污染物一般是盐类，其来源包括冷却塔的冲洗、酸雨和大气排放等。外部污染物以水或空气作为载体而且可以通过防水层破损处直接进入保温系统。外部污染物也可通过在外套表面沉积，间接进入保温层。随后受潮润湿，水分将浓缩的盐类带到防水系统的破损处。在重力或保温材料的毛细/吸附作用下，盐份进入保温层。随着水份从碳钢表面蒸发，盐类浓度逐渐增加。
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 （跟着剑哥走，有肉吃。） 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st = mh 又有d=m/v=20×40×=cm2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st = =㎡h
d=m铝/v=30×40×5×=cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO 3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 015 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π××= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 02 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π×2 2×= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st = g/ m2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st= m2h Vp=ˉ/d=×=y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
3.镁在L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25C，压力760mmHg；试样尺寸为2020 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度V p。（在25C时水的饱和蒸汽压为） 解：由题意得：该试样的表面积为： S=2×(20×20＋20×＋20××6 10-m2 10-=840×6 压力P= mmHg = mmHg= 根据PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为： n=PV/RT=×330×6 10-/×(25＋= 又根据Mg ＋2+ H H—>+2 Mg＋ 2 Mg腐蚀的量为n(Mg)= 所以：Vˉ=nM(Mg)/St=×840×6 10-×100= g/ m2h 查表得：d Mg= g/cm3 有：Vp=ˉ/d=×=y 4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor = 。计算铁试样的腐蚀速度V-和V p。 解：由题意得： 根据Vˉ=A/nF=i cor可知 Vˉ=（A/nF）I cor/s =××2××4×= m2h 查表得d(Fe)= cm3 Vp=ˉ/d=×=y 即铁试样的腐蚀速度Vˉ= g/㎡*h Vp=y 第二章
保温和防火材料下的腐蚀控制 ——系统方法 目次 第一章总则 (1) 第二章腐蚀机理 (3) 2.1碳钢 (3) 图1：水中温度对钢腐蚀的影响 (6) 2.2奥氏体不锈钢 (8) 第三章机械设计 (14) 3.2保温系统设计 (14) 3.3设备和管道附件设计的影响 (15) 图2：容器上可能使水进入保温层的典型附件 (16) 图3：可能使水进入保温层的管线附件 (16) 图4：容器保温支撑环，问题及解决方案 (17) 图5：减少水积集的立式容器底部支撑环 (17) 图6：容器加强环保温层细节 (17) 图7：容器顶端的中央管嘴（伸长并采用密封焊帽保温） (17) 图8：常见的铭牌保温细节 (17) 图9：为保证人身安全，保温层上设置的密封焊接帽 (18) 图10：由C形支撑穿透的双管热交换器保温层（图中显示了水汽的可能进入点） (18) 图11：通过外套的突出部分 (18)
图12：没有突出部分的管线支撑 (18) 图13：无连续水汽屏障的冷管线支撑 (19) 图14：有连续水汽屏障的冷管线支撑 (19) 图15：被支柱防火层穿透的管线保温层 (19) 3.4防雨水层和水汽屏障的设计 (20) 3.5保温系统设计 (21) 第四章保护性涂层 (22) 4.1范围 (22) 4.2保温层下奥氏体不锈钢的涂覆 (22) 表1：保温层下奥氏体不锈钢的保护性涂层系统 (24) 4.3保温层和胶结防火层下碳钢的涂覆 (25) 表2：保温层和粘结防火层下碳钢保护性涂层系统 (27) 第五章保温、防火及附属材料 (31) 5.1范围 (31) 5.2保温材料 (31) 5.3保温辅助材料 (35) 第六章检修与维护 (39) 6.1综述 (39) 6.2检查前的工作 (39) 6.3外观检查 (41) 6.4无损水份及腐蚀检测技术 (44) 6.5损伤评估 (44)
第一章电化学腐蚀 1、何为腐蚀原电池？（外电路短路，画图） 腐蚀原电池：外电路短路原电池。 2、何为次生腐蚀反应？举例说明（Fe） 次生腐蚀反应：阳极、阴极腐蚀产物之间发生反应。 如：Fe，Cu，3%NaCl溶液中； 阳极：Fe - 2e = Fe2+ 阴极：O2 + 2H2O + 4e ＝4OH－次生腐蚀过程：Fe2++ 2OH- = Fe(OH)2 Fe(OH)2 沉积阳、极阴交界处形成致密膜起保护作用，若Fe(OH)2 进一步反应：Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)3，脱水成铁锈xFeO.yFe2O3.2H2O 疏松不起保护作用。 3、微电池的种类有哪些？ 定义：人眼不可辨，指阳极区和阴极区尺寸小，很难区分。 （1）成分不均匀钢或铸铁中的Fe、Fe3C或石墨，Fe为阳极，Fe3C或石墨为阴极；（2）组织不均匀晶界与晶粒内部，一般晶界为阳极，晶粒内部为阴极； （3）物理状态不均匀应力大晶格畸变为阳极，应力小为阴极。 4、双电层有哪几种？ （1）金属+ H2O Mn +.ne + mH2O = Mn+ .mH2O + ne （2）金属+ 金属盐溶液
CuSO4溶液中的Cu2+由于被Cu吸引沉积到Cu上。Cu2 + + 2e = Cu （3）非金属+ 电解质溶液 氧电极：Pt吸附O2或O，得到Pt上的e。Pt =Pt + + e 氢电极：Pt吸附H2或H，得到Pt上的e。Pt =Pt + + e 5、简述阴极和阳极化学极化、浓差极化、电阻极化的原因。 （1）阳极极化原因 A.化学极化（活化极化）：金属溶解速度＜电子迁移速度，电子迁移到阴极，失电子Mn+还未迁移到溶液中，导致阳极带正电荷，电位升高，ηa＞0; B.浓差极化：阳极周围Mn+向外扩散速度较慢，使阳极附近Mn+活度升高，ηc＞0; M - ne ＝Mn+；ε↑=ε0+RT/nF ln（a Mn↑/1） C. 电阻极化：阳极形成保护膜，使M→Mn+过程受阻，ηr＞0; （2）阴极极化原因
不锈钢腐蚀机理、发生原因和维护处理方法 不锈钢材料具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。虽然不锈钢耐腐蚀性良好，但不是不生锈，如果长期裸露在腐蚀环境中，最终还是会被腐蚀。因此了解不锈钢的腐蚀机理、发生原因和维护处理方法就尤为重要。 一、腐蚀机理 Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。 当钢材中的Cr 含量超过10.5%时，钢在大气中基本不会生锈。这是因为Cr 和Ni 使不锈钢和空气中的氧生成一层十分致密的氧化膜 ,使不锈钢钝化,降低了不锈钢材料在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高，而S30408、S31603的材料的Cr 含量在16%以上，耐蚀性能也相应的得到了提高。 当管材处于杂散电流或酸碱盐腐蚀环境中时，材料本身自钝化的速度低于被腐蚀的速度时，随着时间的作用，便出现材料被破坏 的现象。下图为材料在腐蚀环境中的被破坏示意图。 二. 不锈钢腐蚀的类型、发生原因和处理方法 2.1 表面腐蚀： 2.1.1 主要特点：不锈钢裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀，虽降低产品受力有效面积及其使用寿命，但比局 部腐蚀的危害性小。 2.1.2 常见发生原因：(1) 不锈钢表面有其他金属元素（如铁质材料）的粉尘或颗粒附着，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水， 将二者连成一个微电池，引发电化学腐蚀； (2) 不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质（如装修墙壁的碱水、石灰水、其它装修材料、有机物汁液或使用有害介 质的薄膜和材料包裹），长时间形成金属表面的腐蚀； (3) 在有污染的空气中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮、盐类物质的大气 ），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋 酸液点等，引起化学腐蚀； (4) 割渣、飞溅等易生锈物质的附着或击伤表面钝化层造成的腐蚀； 2.1.3 建议处理方案表面腐蚀：切 割火花击伤 表面腐蚀：石灰水侵蚀
中石油华东《腐蚀和腐蚀控制原理》2016年秋学期在线作业（一） 一、单选题（共5 道试题，共20 分。） 1. 以下现象与电化腐蚀无关的是（）． A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B. ．生铁比软铁蕊（几乎是纯铁）容易生锈 C. 铁质器件附着铜质配件，在接触处易生铁锈 D. 银质奖牌久置后表面变暗 正确答案： 2. 下列不是构成腐蚀原电池的必要条件的是： A. 阴极 B. 阳极 C. 构成闭合的电流通路 D. 有氢气释放出。 正确答案： 3. 铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为． A. 形成原电池时铝作负极 B. ．形成原电池时铜作负极 C. 形成原电池时，电流由铝经导线流向铜 D. 铝铆钉发生了化学腐蚀 正确答案： 4. 一个电极系统的绝对电极电位就是电极材料相与溶液相两相之间的（）电位差。 A. 优利格 B. 方坦纳 C. 伽尔伐尼 D. 托马晓夫 正确答案： 5. 下列不属于去极化剂的是： A. 在酸性介质中的氢离子 B. 在酸性介质中的金属锌 C. 在中性介质中的溶解氧 D. 在酸性介质中的氧 正确答案： 《腐蚀和腐蚀控制原理》2016年秋学期在线作业（一）
二、多选题（共6 道试题，共60 分。） 1. 金属腐蚀科学的任务有： A. 研究和了解金属材料与环境介质相互作用的普遍规律； B. 研究和了解金属材料在各种环境下发生腐蚀的原因； C. 提出防腐蚀的原理和在各种环境条件下防腐蚀的方法和措施； D. 为金属材料的合理使用提供理论依据。 正确答案： 2. 下列属于腐蚀危害的是： A. 巨大的经济损失 B. 安全环境的危害 C. 阻碍新技术的发展 D. 促进自然资源的消耗 正确答案： 3. 下列腐蚀属于电化学腐蚀的是： A. 气体腐蚀 B. 大气腐蚀 C. 土壤腐蚀 D. 电解液中腐蚀 正确答案： 4. 在腐蚀科学发展史上对金属腐蚀理论作出重大贡献的英国科学家有： A. 埃文思 B. 霍尔 C. 优利格 D. 方坦纳 正确答案： 5. 电极反应的一些主要特点有： A. 遵循化学反应的基本定律 B. 电极材料必须释放或接纳电子 C. 可以不在电极材料的表面上发生 D. 反应物中，至少有一种物质将电子给予电极；至少有一种物质从电极上得到电子正确答案： 6. 金属腐蚀按反应机理分类可以分为： A. 化学腐蚀 B. ．气体腐蚀 C. 电化学腐蚀 D. 物理腐蚀。 正确答案：
常见的管路腐蚀形式及防护方法 管路损坏 管路损坏通常是第一个表明发生了腐蚀问题的迹象。然而在许多案例中，这 种管路损坏的迹象会明显存在几个月或几年了，只是一直被忽略而已。这种损坏可能是很微小的（针孔泄漏的形式），也可能是灾难性的；因为无论是水质损坏 还是更换管路都会带来重大的经济损失。 管道维修 管道维修有各种形式，从使用临时性的夹具到更换整个管道系统。在许多案例中，不正视腐蚀问题的结果就是要面对多发性的故障或不断地进行维修，这会浪费很多的宝贵时间；因此应该从最开始就正确地面对问题，才能将腐蚀损害最小化。一个部位的单次失效或多发性失效往往是由于没有深入地查明隐藏的原因。绝对的信赖是会使我们变得轻松，但这也是一种失职。由腐蚀挂片提供的腐蚀速率数据，经常与那些明显的物理指标截然相反，如管螺纹泄漏和高锈沉积；高腐蚀条件持续有增无减从而产生了更多的修复问题。
管螺纹泄漏 每个管道的螺纹处都是一个固有的薄弱点，其带来的损失是要将大约50%的管壁切掉。通常管螺纹处泄漏是腐蚀问题的第一个迹象，这将促使我们进行进一步调查。而如果忽略了它而不采取任何解决措施，那么所有的管道间隔处就会发生与水相关的灾难性的损失 对于建筑或工厂负责人来说，大型管道干线的固有条件就是最令人担忧的，因为它都是采用的螺纹管，这通常会造成最大的损坏。即使管壁足够厚可以防止更大的损坏，但高的点蚀条件仍会导致螺纹任意区域的失效，尽管在这种情况下水可能是还是可以继续通过的。 管螺纹处发生的小泄漏、氧化铁的溶解和其他沉积物的堆积等腐蚀问题起初都会反映管道的外表面上，然而，事实上这是一个内部腐蚀的问题。 对于那些管壁不均匀且处于高腐蚀条件下的螺纹处，其情况更危险，这是因为管壁的均匀性降低了，从而无法为泄漏问题提供指示。所有形式的管螺纹泄漏，都存在潜在的螺纹失效的风险。
3.3 金属腐蚀原理 3.3.1概述 从腐蚀的定义及分类，我们知道腐蚀主要是化学过程，我们可以把腐蚀过程分为两种可能的主要机理-----化学机理和电化学机理. 化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接与反应物（如氧﹑水﹑酸）的分子相互作用。金属的氧化和氧化剂的还原是同时发生的，电子从金属原子直接转移到接受体，而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。 金属和不导电的液体（非电解质）或干燥气体相互作用是化学腐蚀的实例。最主要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，也就是金属的氧化过程（与氧的化学反应），或者是金属与活性气态介质（如二氧化硫﹑硫化氢﹑卤素﹑蒸汽和二氧化碳等）在高温下的化学作用。 电化学腐蚀是最常见的腐蚀，金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如海水、土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀。 图3－11 铁的电化学腐蚀模型电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理 的基本区别是：电化学腐蚀时，介质与金属的相互作用被分为两个独立的共轭反应。阳极过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；另一个共轭的阴极过程是留在金属内
的过量 电子被溶液中的电子接受体或去极化剂接受而发生还原反应。左图即是铁的电化学腐蚀模型。（点击放大播放flash) 3.3.2金属腐蚀的电化学概念 1.电极反应及电极 相：由化学性质和物理性质一致的物质组成的、与系统的其他部分之间有界面隔开的集合叫做相。 电极系统：如果系统由两个相组成，一个相是电子导体（叫电子导体相），另一个相是离子导体（叫离子导体相),且通过它们互相接触的界面上有电荷在这两个相之间转移，这个系统就叫电极系统。 将一块金属（比如铜）浸在清除了氧的硫酸铜水溶液中，就构成了一个电极系统。在两相界面上就会发生下述物质变化： Cu (M)→Cu 2+(sol)+2e (M) 这个反应就叫电极反应，也就是说在电极系统中伴随着两个非同类导体相(Cu 和CuSO 4溶液）之间的电荷转移而在两相界面上发生的 化学反应，称为电极反应。这时将Cu 称为铜电极。 同样我们将一块金属放入某种离子导体相中，也会发生类似的电极反应：
不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理 金属受环境介质的化学及电化学作用而被破坏的现象即腐蚀。化学腐蚀的环境介质是非电解质（汽油、苯、润滑油等），电化学腐蚀的环境介质是电解质（各种水溶液）。电化学腐蚀是涉及电子转移的化学过程，该过程能否进行取决于金属能否离子化，而离子化的趋势可用金属的标准电极电位（ε0）来表示。 由于碳化物、夹杂物，以及组织、化学成分和内部应力的不均匀等的作用，将促使各部分在电解液中产生相互间的电极电位差。电极电位差愈大，微阳极和微阴极间的电流强度愈大，钢的腐蚀速度也愈大，微阳极部分产生严重的腐蚀。在电化学腐蚀中能够控制腐蚀反应速度的现象称为极化，极化可使阳极与阴极参与反应的速度得到减弱和减缓。电解液中离子的缓慢移动、原子缓慢结合成气体分子或电解液中离子的缓慢溶解，都可能是极化的表现形式。反应面积、搅拌或电解液流动、氧气、温度等因素，都将影响极化的速度。用极化技术与临界电位可衡量金属与合金在氯化物溶液中点腐蚀与缝隙腐蚀的敏感性。当不锈钢与异种金属接触时，需考虑电化学腐蚀。但若不锈钢是正极，则不会产生电流腐蚀。 钝化状态金属的耐腐蚀性取决于铬含量、环境中的氯化物和氧含量以及温度。某些元素（如氯）可以击穿钝化膜，造成钝化膜不连续处的金属被腐蚀，故使用钝化状态金属的用户应特别注意点腐蚀、应力腐蚀开裂、敏化以及贫氧腐蚀等。为了提高不锈钢的耐腐蚀性能，其应处于钝化状态（必要条件），钝化后腐蚀电流密度要低（腐蚀速度），钝化状态的电位范围要宽（相对稳定性）。 对于含镍材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。另一方面，像合金400这种耐腐蚀性较好的金属，它们在海洋大气中表现出良好的均匀抗腐蚀性。这是由于合金400可形成一种非常薄而坚韧的保护膜。均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式，因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。 不锈钢耐腐蚀性机理：在不锈钢表面形成明显的Cr2O3薄膜，O和Cr的含量有最低要求（10.5%）以获得连续的保护性薄膜，以抑制侵蚀的发生。若保护性薄膜被损坏，它可以自然恢复。氧化膜的抗腐蚀性能取决于Mo、Ni、Cr、及N的含量。提高Cr含量可以提高不锈钢的抗侵蚀性和当Cr2O3薄膜被损坏时增强了其自修复能力。Cr2O3薄膜对基体结构（铁素体或奥氏体）没有任何影响。 蚀斑：在较高温度范围内处于氯化物、氟化物或氧化性溶液中，最初产生在夹杂物、表面损伤等保护膜不连续表面，而后将产生穿孔或形成新的保护膜（除去腐蚀物质和冲洗过的部分）。主要产生于海边环境、盐水、海水或高氧化性溶液环境。为此，需除去或减少氯、氟含量，加强冲洗维护，提高铬、钼含量。
保温和防火材料下的 腐蚀控制
保温和防火材料下的腐蚀控制 ——系统方法 目次 第一章总则 (1) 第二章腐蚀机理 (2) 2.1碳钢 (2) 图1：水中温度对钢腐蚀的影响 (4) 2.2奥氏体不锈钢 (5) 第三章机械设计 (9) 3.2保温系统设计 (9) 3.3设备和管道附件设计的影响 (10) 图2：容器上可能使水进入保温层的典型附件 (10) (11) 图3：可能使水进入保温层的管线附件 (11) 图4：容器保温支撑环，问题及解决方案 (12) 图5：减少水积集的立式容器底部支撑环 (13) 图6：容器加强环保温层细节 (13) 图7：容器顶端的中央管嘴（伸长并采用密封焊帽保温） (14) 图8：常见的铭牌保温细节 (14) 图9：为保证人身安全，保温层上设置的密封焊接帽 (15) 图10：由C形支撑穿透的双管热交换器保温层（图中显示了水汽的可能进入点） (16) 图11：通过外套的突出部分 (16) 图12：没有突出部分的管线支撑 (16) 图13：无连续水汽屏障的冷管线支撑 (18) 图14：有连续水汽屏障的冷管线支撑 (18) 图15：被支柱防火层穿透的管线保温层 (19)
3.4防雨水层和水汽屏障的设计 (19) 3.5保温系统设计 (19) 第四章保护性涂层 (21) 4.1范围 (21) 4.2保温层下奥氏体不锈钢的涂覆 (21) 表1：保温层下奥氏体不锈钢的保护性涂层系统 (22) 4.3保温层和胶结防火层下碳钢的涂覆 (22) 表2：保温层和粘结防火层下碳钢保护性涂层系统 (24) 第五章保温、防火及附属材料 (26) 5.1范围 (26) 5.2保温材料 (26) 5.3保温辅助材料 (28) 第六章检修与维护 (30) 6.1综述 (30) 6.2检查前的工作 (30) 6.3外观检查 (31) 6.4无损水份及腐蚀检测技术 (32) 6.5损伤评估 (33) 6.6设备检查方法 (33) 6.7修补 (34) 6.8停机与封存 (34)
《金属腐蚀原理》作业题 绪论 1、金属腐蚀按照腐蚀过程的特点可以分为几类？ 2、均匀腐蚀情况下金属腐蚀速度的衡量指标有哪几种？ 第一章金属电化学腐蚀倾向的判断 1、什么是内电位、外电位、电化学位？ 2、什么是绝对电极电位、相对电极电位？两者有何区别？ 3、相间电位差产生的原因是什么？ 4、什么是金属的平衡电极电位？ 5、结合电位-pH图说明处于腐蚀状态的金属可以采取哪几种防腐蚀方法？ 第二章电化学腐蚀动力学 1、什么是原电池的极化作用？什么是阳极极化、阴极极化？ 2、极化现象的本质是什么？ 3、掌握电化学极化时，极化电流与过电位之间的关系方程式。 4、熟练掌握稳态极化时的动力学公式，掌握强极化区和微极化区极化过电位和极化电流之间近似极化公式的推导过程。 5、什么是共轭体系？分析课本p61页图2-17中各点所对应的电流和电位的物理意义。 6、结合图2-19详细说明牺牲阳极保护法的基本原理。 7、结合活化控制的腐蚀体系极化公式（课本公式2-60）分析金属腐蚀速度测试的电化学方法都有哪些？
8、腐蚀体系中，当电流处于强极化区时采用何种测试方法？微极化区采用何种测试方法？各有何适用条件？各自的原理和具体操作步骤是什么？弱极化区的测试方法有哪几种？掌握两点法和三点法的推导过程。 第三章氢去极化腐蚀和氧去极化腐蚀 1、什么是氢去极化？什么是氧去极化？各自发生的条件是什么？ 2、什么是氢过电位？氢过电位的数值大小对氢去极化腐蚀有何影响？ 3、金属中具有不同氢过电位的杂质存在对基体金属腐蚀速度的影响情况是什么？ 4、什么是铂盐效应？以铁和锌在酸中的腐蚀速度为例说明氢过电位对于腐蚀速度的影响情况。 5、氧去极化腐蚀的影响因素有哪些？ 6、什么是氧浓差电池？在氧浓差电池中何者做阳极，何者做阴极？第四章金属的钝化 1、什么是钝化作用？什么是化学钝化、电化学钝化？ 2、结合金属的钝化曲线分析钝化过程中的电化学参数，并说明阳极保护的基本原理是什么？ 3、阳极钝化曲线的测定和塔菲尔法测定金属腐蚀速度时的极化曲线各自采用什么方法测定？ 4、目前钝化理论主要包括哪几种？每种钝化理论所能够成功解释的问题是什么？
金属的腐蚀及其原理 【引入】大家如果细心的话就可以发现生活中的金属器皿，使用久了后，就会生锈。例如，或防盗网、风扇的护栏，或者铜器会出现铜绿（Cu2(OH)2CO3）。大家翻倒课本的 23页，看看图1—26，可以先想象一下，这辆车刚买时是白白亮亮的，风光无限，现在呢，还风不风光？已经是锈迹斑斑，风光不在了。无论是防盗网的生锈还是汽 车的生锈都是由于金属的腐蚀引起的，那大家知道金属为什么会发生腐蚀吗？它的 原理是什么呢？ 【讲述】带着这两个问题我们今天就来学习这方面的内容。 【板书】金属的腐蚀及其原理 【讲述】大家看到课本的23页的第三段，一起说一下金属腐蚀的概念是什么？ 【板书】一、金属的腐蚀 1、定义：金属或合金与其他物质发生化学反应而被腐蚀的现象。 【讲述】现在举个例子来理解这个概念。在制取H2时，往Zn片中滴加稀盐酸，如果稀盐酸量足够的话，可以看到锌片逐渐的消失了。 【提问】为什么锌片会消失呢？ 【讲述】是由于Z n—2e- ＝Z n2+，锌离子进入到溶液中了。 【提问】大家思考一下，金属腐蚀的本质是什么？ 【引导】金属腐蚀是指金属或合金与其他物质发生化学反应，金属在化学反应中是得点子还是失去电子？ 【讲述】是失电子的。所以金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子而被氧化的过程，用式子表示为M—ne- ＝M n+,例如：Z n—2e- ＝Z n2+ 【过渡】金属腐蚀是不是都是一样的呢，不一样的话，可分为哪两种腐蚀？ 【讲述】化学腐蚀与电化学腐蚀 【板书】金属腐蚀 电化学腐蚀 【提问】大家一起说一下化学腐蚀的概念？ 【讲述】化学腐蚀是金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应，举几个例子： 这些都是化学腐蚀。【提问】大家一起说一下电化学腐蚀的概念？ 【讲述】不纯的合金或金属发生原电池反应，使较活泼金属被腐蚀。比如：防盗网的生锈、自行车轮子、链条的生锈都是电化学腐蚀。 【提问】现在我们学习化学腐蚀与电化学腐蚀，那它们之间有什么共同点或不同点？ 【讲述】首先我们来看电化学腐蚀。它形成了原电池，有微弱的电流产生，而化学腐蚀是直接发生氧化还原反应，所以无电流产生。 【讲述】化学腐蚀与电化学腐蚀都是金属失去电子变为离子，所以它们的共同点就是金属腐蚀的本质：M—ne- ＝M n+ 【讲述】现在跟大家分享一组数据，我国每年钢铁的腐蚀量占全年钢铁产量的1／10，占国民生生产总值的页也就是GDP的4%，4%是什么概念呢？我国每年的教育经费都不 足4%的。这说明每年钢铁的腐蚀都会造成巨大的经济损失。 【过渡】那钢铁的腐蚀属于化学腐蚀还是电化学腐蚀？
1 目的 工厂中的工艺设备上的绝热保温层给表面腐蚀损坏检查带来了较大的困难。而恰恰正是绝热保温层的存在，引起一些保温层下腐蚀问题，这种腐蚀与管道 或容器中的介质无关。 拆下设备所有的绝热层是检查确定保温层下腐蚀情况较理想的方法，但它费时，且昂贵。外观检查湿气或腐蚀迹象，有助于预测到对管路系统或设备存在 潜在危险的保温层下腐蚀部 位，至少，它可以找到“可疑”部位，以便做进一步检查。全厂人员都能够采用目测方法外观检测，然后咨询公司的专家。 最终目的是减少保温层下腐蚀的发生，保证装置不因层下腐蚀的发生而停工。 适用范围 本导则规定了保温层下腐蚀检查与维护的基本原则。 本导则指出了保温层下腐蚀检查与维护的主要内容，适用于新建装置、在役装置、停用装置。 检查的前期准备工作 应制定一个详细的计划来检查和记录绝热层下腐蚀情况或缺陷。根据工厂设备平面布置图采取有针对性的检测是十分必要的。对于工艺管道的检测，可参 美国石油学会》 API 570 。 这个平面布置图可作为排序、检查和记录可疑绝热层的一个出发点。考虑以下因素可作为确定不同设备或设备的不同部位检查优先顺序。易产生绝热层下 腐蚀的管道系统如下： 某些易产生绝热层下腐蚀的特定区域和管道系统类型，如： 处于水冷却塔的喷水潮湿环境中的部位。 处于蒸汽出口的部位。 处于防洪系统中的部位。 受工艺喷溅水影响，潮湿侵蚀或酸性蒸气侵蚀的部位。 碳钢管道系统，包括那些带有绝热层，操作温度在- 4C ~120C 之间的管道。对于操作温度频繁变化引起冷凝和空气中潮湿介质的二次汽化的部位，绝 热层下腐蚀更为严重。 操作温度通常高于120C ，且间歇使用的碳钢管道系统。 凸出管道绝热层且与管道工作温度不同的盲管和连接件。 操作温度在65C ~204C 之间的奥氏体不锈钢管道(这种管道系统易产生氯离子的应力腐蚀开裂) 照 八a) b) c) d) e) f) g) h)
腐蚀与腐蚀控制原理复习 一、绪论 1、金属腐蚀定义：指金属在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏。 2、金属腐蚀的分类： ①按腐蚀机理：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。 ②按腐蚀破坏的形貌特征：全面腐蚀、局部腐蚀。 ③按腐蚀环境：大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、化学介质中的腐蚀。 3、金属腐蚀速度的表示方法 a、质量指标 b、深度指标 c、电流指标 d、力学性能指标 4、绝对电位：电极材料相与溶液相两相之间的电位差。 5、参比电极：各项参数保持恒定，因而参与电极反应有关物质的化学位保持恒定的且处于平衡状态的电 机系统 6、标准氢电极：镀了铂黑的Pt浸在压力位1atom的氢气气氛下，H+浓度为1mol/L的HCl溶液中构成的 电机系统。 7、平衡电极电位：当金属离子在金属/水溶液两相间的化学位相等时，建立起电化学平衡，此时电荷和金 属离子从左至右及自右至左两个过程的迁移速度相等，亦即电荷和物质都达到了平衡，这种情况下，金属/溶液界面上就建立起一个不变的电位差值，这个差值就是金属的平衡电极电位。 8、平衡式电极电位中的能斯特方程：
9、交换电流密度0i ：当一个电极反应处于平衡时，其阴极反应和阳极反应的速度相等0i i i a k == ，此时 i 0与k i 和a i 的绝对值均相等的电流密度，称为该电极反应的交换电流密度。 10、过电流：一个电极反应偏离平衡时的电位E 与这个电极反应的平衡电位Ee 的差称作过电位。η=E-Ee 11、根据过电位判断电极反应进行方向： ①如果η=0，则E=Ee ，电极反应处于平衡 ②如果η>0，则E>Ee ，电极反应按阳极反应的方向进行 ③如果η<0，则E
第二章2. 某腐蚀体系的参数为： E 0a = -0.4V ，E 0c = 0.8V ，E cor = -0.2V 。当R = 0时，I cor = 10mA ，该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R = 90Ω，那么I 'cor =？ 腐蚀电池又属于什么控制类型？ 解：由题可知：当R=0时有： Icor=(Eoc-Eoa)/ （Pc+Pa ） Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/ Icor=（0.8+0.4）/10× 2 10 -=120Ω Pc=(Eoc-Ec)/ Icor=(0.8＋0.2)/10×3 10 -=100Ω 则有 Pa=120-100=20Ω 因为Pc>>Pa ，所以该电池属于阳极极化控制。 当欧姆电阻R=90Ω时有： ' Icor =(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA 因为R 与Pc 接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。 第四章5. 一个活化极化控制腐蚀体系，阴极反应和阳极反应的交换电流密度为0c i 、0 a i ；Tafel 斜率为 b c 、b a ；腐蚀电位满足条件E ea < 1、腐蚀原电池原电池是腐蚀原电池的基础。腐蚀原电池的实质是一个短路的原电池。腐蚀 原电池的形成条件：阳极阴极电解质溶液电路。阳极过程：金属溶解过程，以离子 形式转入溶液，并把电子留在金属上，又称为氧化过程。M M n++ ne。电子转移：在电路中电子由阳极流至阴极。 阴极过程：接受电子的还原过程。 腐蚀原电池工作所包含的三个基本过程既是互相独立、又是彼此联系的。只要其中 一个过程受到阻滞不能进行，则其他两个过程也将停止，金属腐蚀过程也就停止了。 ①、析氢腐蚀②、吸氧腐蚀 2、腐蚀原电池与一般原电池的比较：二者结构和原理无本质的区别。腐蚀原电池是一种短路的原电池，有电流但不能利用，以热的形式散失，其直接结果是造成了金属的腐蚀。 3、宏电池：用肉眼能明显看到的由不同电极所组成的腐蚀原电池。形成条件分类：电偶腐 蚀电池：不同金属与同一电解溶液接触，如钢管本体金属与焊缝金属，镀锌钢管与黄铜阀。浓差电池：同一金属不同部位接触不同的电解质。造成不同区域电位不同，可分为氧浓差电池和盐浓差电池。温差电池：同一金属在同一电解质溶液中，由于各部位温度不同而 构成的腐蚀电池。如换热器。 4、微电池：由金属表面上许多微小的电极所组成的腐蚀原电池叫微电池。形成微电池的基 本原因：金属化学成分的不均匀性；金属组织的不均匀：晶粒晶界的电位不同；金属物理状态不均匀：变形和应力不均匀；金属表面膜的不均匀；土壤微结构的差异。 5、电极：电子导体（金属）与离子导体（液、固电解质）接触，并且有电荷在两相之间迁 移而发生氧化还原反应的体系，称为电极。电极反应：在电极与溶液界面上的进行的电化学 反应称为电极反应。双电层：当金属浸入电解质溶液中时，其表面离子与溶液中的离子相互 作用，使界面处金属和溶液分别带异电荷，即双电层（electrostatic double layer, double electrode layer）。电极电位：双电层两侧的电位差，即金属与溶液之间的电位差称为电极电位。1.双电层的建立（establishment of double electrode layer）通常有两种双电层：（1）活性强金属：金属表面带负电荷，溶液带正电荷。（2）活性弱金属（贵金属）：金属表面带正电荷，溶液带负电荷。特殊双电层：吸附双电层。2.双电层的结构1双电层是有紧密层和 分散层两大部分组成。2电极电位是金属表面与扩散层末端的电位差。3电极电位的大小是 由双电层上金属表面的电荷密度（单位面积上的电荷数）决定的。 6、电极电位的测量方法：将待测金属电极相对一个参比电极测出该腐蚀原电池的电动势（电压），为相对的电极电位值。氢标准电极电位（SHEF）:是指被测电极与标准氢电极组成的腐蚀原电池的电位差。标准氢电极（SHE）：1atm,25 C,氢离子活度为1,进行氢电离可逆反应 的电极体系。人为规定氢的标准电极电位E）=0O电动序：电位越低，金属的负电性越强， 离子化越大，腐蚀趋势就更加严重。其他常用的参比电极（referenee electrode ）1）饱和甘汞 电极（SCE 2）铜/硫酸铜电极（CSE） 7、电位一PH图：是以纵坐标表示电极反应的平衡电极电位（相对于：SCE）横坐标表示溶液 pH值的热力学平衡图。腐蚀区，非腐蚀区，钝化区。 备注 第一章 绪论 第一节 腐蚀的基本概念 研究对象：金属腐蚀学是一门研究金属材料在与其周围环境下发生破坏以及如何减缓或者防止 这种破坏的一门科学。 金属材料最常见也最重要的三种破坏形式： （1）断裂（fracture ） 指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。可以分为脆性断裂、塑性断裂、沿晶断裂、穿晶断裂、机械断裂等。一般指结构材料。 （2）磨损（wear and tear ） 指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏。这是一个渐变的过程。 （3）腐蚀（corrosion ） 指金属在与其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。 其定义为：金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。 金属腐蚀学是在金属学、金属物理、物理化学、电化学、力学等学科基础上发展起来的一门综合性的边缘科学，学习金属腐蚀学的主要目的和内容是： 研究和了解金属材料与环境介质作用的普遍规律，从热力学的角度研究腐蚀进行的可能性，从动力学方面研究腐蚀进行的速度和机理。研究和了解金属在各种条件下发生的原因以及控制或防止金属腐蚀的各种措施。研究和掌握金属腐蚀速度的测试方法和技术，制定腐蚀评定方法和防护措施的各种标准，发展腐蚀和现场监控技术等。 研究金属腐蚀具有重要的意义。例如，航空发动机的腐蚀与控制。钢铁的腐蚀与控制。等等。 第二节 腐蚀的分类方法 一、按腐蚀的环境分类 1．干腐蚀（dry corrosion 化学机理）： （1）失泽（tarnish ）：金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀（氧化），生成很薄的表面腐蚀产物，使金属失去光泽，主要为化学腐蚀的机理。 （2）高温氧化（high temperature oxidation ）：金属在高温气体中腐蚀（氧化），有时生成很厚的氧化皮（scaling ） 。在热应力和机械应力作用下引起氧化皮剥落（spalling ）。属于高温腐蚀（high temperature corrosion ）。 2．湿腐蚀（wet corrosion ） 湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水的介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀（ordinary temperature corrosion ）属于这一种。一般为电化学腐蚀机理。分为： （1）自然环境下的腐蚀 大气腐蚀（atmospheric corrosion ） 土壤腐蚀（soil corrosion ） 海水腐蚀（corrosion in sea water ） 微生物腐蚀（microbial corrosion ） （2）工业介质中的腐蚀 酸、碱、盐溶液中的腐蚀 钛板在湿烟气工况下的腐蚀行为 钛板作为一种重要的新型金属，因其各方面的性能突出，在国民经济的各方面得到广泛的应用。一般来说，钛特别是工业纯钛的选用遵循以下原则： TA1多用于要求变形量大的场合，TA2多用于换热管，TA3多用于高摩擦和高强度场合。当介质是非氧化性又无缓蚀剂的场合，应选用耐腐蚀钛合金。 目前在电力行业脱硫后湿烟囱的防腐方案中并没有使用耐腐蚀钛合金，而是更多的使用TA2。随着投入运行的时间变长，钛板在湿烟囱中的腐蚀情况逐步显露，主要表现为焊接处腐蚀、穿孔腐蚀。冷凝液从腐蚀穿孔处渗出，进而腐蚀烟囱结构。个别案例已需要全面拆除维修。 西方从1927年开始进行湿法脱硫，积累了大量的教训和经验，对于烟囱防腐同样也有着更深入的研究。我国作为火电大国，应在参考西方的经验教训的基础上有所取舍，取得“后发”优势，不能将别人犯过的错误再依样画葫芦的犯一次。在美国电力研究协会（EPRI）1996年版《湿烟囱设计导则》中，钛板是作为几种可选的排烟筒和涂层系统的选项之一的。但在2012年修订版的《湿烟囱设计导则》中，钛板已不再作为任何防腐备选材料了。究其原因，钛材在湿烟囱工况下的防腐性能不佳是主要原因。 本文试图从各方面对钛在湿烟气工况中的应用作一个综合性讨论，希望在选择湿烟囱防腐材料时起一点参考作用。 一、湿烟囱的腐蚀物质 烟气脱硫后，烟气温度低于酸的露点温度，使得烟囱筒壁上有含酸冷凝液析出，根据国内某权威机构实测统计，部分电厂冷凝液成分如下： 其中浓度较高的为硫酸。部分使用高硫燃煤的电厂硫酸浓度已高达3%以上，这将对钛板形成重大的腐蚀危胁。 同时，也不能忽视HCL、HF的腐蚀影响。冷凝液中含有HCl-和HF酸。HCl-会富集对耐腐蚀合金形成点腐蚀，穿孔，HF酸对合金形成点蚀和缝隙腐蚀。在某些环境下，这些腐蚀将远远大于硫酸产生的腐蚀。 二、钛板在硫酸中的耐腐蚀性能： 钛是一种很活泼的金属，但钛在氧化性介质中十分稳定，这是因为钛在氧化性介质中发生了钝化，表面形成了钝化膜层，这种钝化层在氧化气氛下有很好的自我修复能力。 在还原性介质硫酸中，钛的耐蚀性能是较差的，且随着温度上升，极低浓度的硫酸也能对钛产生强烈的腐蚀。例如，在0℃时钛耐20%硫酸腐蚀。温度升高到室温，钛仅能于5%且有溶氧的硫酸中保 第一部分腐蚀原理 一、均匀腐蚀速度 1-1.根据表1-1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 1-2.奥氏体不锈钢和铝是硝酸工业中使用很多的材料。根据表1-2中的数据，分别计算不锈钢和铝在两种硝酸溶液中的腐蚀速度V p，并分析所得结果，比较两种材料的耐蚀性能。 1-3.已知锌氧化生成的表面膜组成为ZnO，根据表1-3中所列的数据计算不同试验时间所得到的平均腐蚀速度V p，画出V p随时间变化的曲线。所得结果说明了什么？ 1-4.镁在0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。 1- 1 试验温度25?C ，压力760mmHg ；试样尺寸为20?20?0.5(mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度V p 。（在25?C 时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg ） 1-5. 表面积20cm 2的铜试样在700?C 的氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm 3的氧气(在25?C ，1atm 下进行测量)。求铜试样的腐蚀速度V p 。已知腐蚀产物是Cu 2O 。 1-6. 表面积4cm 2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为 Icor = 55mA 。计算铁试样的腐蚀速度V - 和V p 。 1-7. 铝试样的表面积15cm 2，初重为16.9560g ，浸在70%硝酸中经过100小时。试验后除去腐蚀产物，重量减少为16.9052g 。另外，用电化学方法测得的平均腐蚀电流等于1.65mA 。如果以失重法求出的腐蚀速度为标准，计算电化学方法测得的腐蚀速度的误差是多少？ 1-8. 由Faraday 定律可得腐蚀电流密度i cor 与失重腐蚀速度V - 之间的关系式 而V - 和V p 的换算关系为 d V V p - =76 .8 i cor 、V - 和V p 的单位分别为A/m 2、g/m 2?hr 、mm/y ；金属密度d 单位用g/cm 3。 上两式可简写为 V p = k i cor 对铁、铝、锌、镍、铜、铅的腐蚀，分别求换算系数k 的数值。 二、 腐蚀倾向 例1-1. 计算甘汞电极的平衡电位(25?C) 解：甘汞电极的电极反应 2Hg + 2Cl - = Hg 2Cl 2 + 2e 可分解为两个反应 2Hg = Hg 22+ + 2e (1) Hg 22+ + 2Cl - = Hg 2Cl 2 (2) (1) 式的平衡电位由Nernst 公式计算 1-2 c o r i n F A V =- 保温层下压力管道导波腐蚀检测案例分析 季 鹏，李绪丰，朱君君 （广东省特种设备检测研究院，广东佛山 ５２８２５１） 摘 要：如果全部拆除保温层，对保温层下的压力管道１００％的腐蚀检测，则检测工期长，成本高，保温层恢复质量也会受到影响。通过导波检测技术快速筛查腐蚀位置，拆除导波发现的腐蚀区域的保温层，进行腐蚀确认，可以有效地缩短检测时间、控制检测成本。 关键词：导波检测；腐蚀；保温层；压力管道 中图分类号：ＴＱ０５０．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０６—００４１—０３ １ 基本概况 某化工厂委托对全厂保温层压力管道进行腐蚀检测，管道的直径５０～３００ｍｍ，厚度３．５～８ｍｍ。从提供的资料显示，这些管道从２００８年投如使用至２０１４年从未进行过检验，查询运行记录，也未发现泄漏。由于生产任务紧，当地监管部门强制要求对管道检验，经协商进行在线检验。为了保证检测的覆盖率，制定的检验方案中采用导波检测技术对所有保温层的管道进行检测腐蚀检测。针对导波发现的腐蚀信号位置，需要拆除保温进行确认。 ２ 导波检测原理和特点 导波检测技术是超声波检测技术的一种方法，根据超声波的类型来分，它属于超声波中的板波类型。传播方向是沿着厚度方向传播。根据质点振动方向不同，板波又分为ＳＨ波和兰姆波，兰姆波的特点是在薄板中心质点振动，在上下表面质点做椭圆运动，对发现上下表面的缺陷效果很好，导波检测技术是运用了兰姆波的振动传播特点进行检测，从而发现板上下表面的腐蚀。 在对管道采用导波检测时，一般在罐壁厚度下要产生适当的波型，则需要使用比常规超声摊上低的多的频率，通常导波使用的频率低于１００ＫＨｚ，因此导波对单个缺陷的检出灵敏度与通常使用频率在ＭＨｚ级别的超声检测相比是比较低的，但是导波检测的优点是能传播２０～３０ｍ长距离而衰减很小可在一个位置固定脉冲回波阵列就可做大范围的检测，特别适合于检测在役管道的内外壁腐蚀以及焊缝的危险性缺陷。低频导波长距离超声检测法用于管道在役状态的快速检测，内外壁腐蚀可一次探测到，也能检出管子断面的平面状缺陷。 导波检测使用的传感器有两种形式，一种是压电晶片式，另一种是磁致伸缩式的传感器。压电晶片式是利用一定的压力将传感器与被检工件表面紧密接触，声波能顺利进入被检工件。磁致伸缩式传感器是利用磁致伸缩原理，通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确传入声波信号。 表１传感器布置次数 序号名称 规格 （ｍｍ） 长度 （ｍ） 次数１热媒油配管 ＤＮ３００ ＤＮ１００ ＤＮ５０ 约４００ 约３０ 约３０ ２２ ２ １２粗Ｍ进料管线１２５ＡＤＮ１５０约１４０ ５ ３粗Ｍ进料管线吐出ＤＮ１５０约５５ ３ ４〗粗Ｍ进料管线吸入ＤＮ１５０约２５ １ ５ＭＲ，ＭＴ移送配管ＤＮ８０约１５０ ７ ６温水配管 ＤＮ３００ ＤＮ１５０ ＤＮ１００ 约１００ 约６０ 约６０ ４ ２ ３７二重管 ＤＮ２５０ ＤＮ１５０ ＤＮ１００ ＤＮ１００ 约３０ 约５０ 约５０ 约５０ １ ３ ２ ２２本次检测使用英国Ｗａｖｅｍａｋｅｒ公司产的ＧＵＬＧ４导波设备，压电晶片式的传感器。检测管径范围在２ｉｎ．～２６ｉｎ．，温度范围是－２０～１２０℃。根据管道状况，每次可以检测４０ｍ（传感器两侧各２０ｍ）管道。 导波检测时，容易受到介质、保温层、支架、弯头、油漆等影响，声波衰减会增加，导致每次检测长 １ ４ ２０１８年第６期 内蒙古石油化工 ＊收稿日期：２０１８－０４－２０ 作者简介：季鹏（１９８０－），男，江西临川人，大学本科，工程师，从事无损检测、常压储罐检验工作。第一章腐蚀基本原理
金属腐蚀学原理教案(正文-第一部分)-2006-2007
钛板在湿烟气工况下的腐蚀行为
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