金属腐蚀和防护课件——金属在某些环境中腐蚀

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 金属在某些环境中的腐蚀 与防护,1.大气腐蚀与防锈,大气的主要成分,：,空气中水蒸气含量与同温度,下饱和水蒸气含量的比值的百分数。,空气的相对湿度对金属的大气腐蚀有重,要的影响。,大气的次要成分,(,杂质,),1,大气腐蚀,大气的近似组成,（,不包括杂质）温度10,o,C,压力100,KN/m,2,根据,Meetham.,转引自,Corrosion,上卷,P2.4,2,大气腐蚀,杂质,典型浓度，微克/米,二氧化硫(,SO,2,),工业区：冬天350.夏天 100,农村地区：冬天100.夏天40,二氧化硫(,SO,3,),大约为,SO,2,含量的10,硫化氢(,H,2,S),工业区：1.590,城市地带：0.51.7,农村地区：0.150.45,春季测量的数字,氨(,NH,3,),工业区：4.8,农村地区：2.1,氯化物(空气样品),内地工业区：冬天4.8夏天2.7,沿海农村区：年平均5.4,氯化物(雨水样品),内地工业区：冬天7.9夏天5.3,沿海农村区：冬天57夏天18,毫克/升,尘粒,工业区：冬天250夏天100,农村地区：冬天60夏天15,大气杂质的典型浓度,根据,Meetham.,转引自,Shreir ed.,3,金属表面上的水膜,金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。,当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。,当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，其原因有三：,毛细凝聚 化学凝聚 吸附凝聚,(3) 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，,因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。,4,大气腐蚀,毛细管半径,A,o,冷疑时相对湿度%,毛细管半径,A,o,冷疑时相对湿度%,360,94,47,98,90,80,30,21,15,70,60,50,毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系,1.构件中的狭缝,2.金属表面上的灰尘,3.腐蚀产物中的细孔,大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心,5,大气腐蚀,溶液中的盐,相对温度%,溶液中的盐,相对,温度%,硫酸铜,CuSO,4,.,5H,2,O,硫酸钾,K,2,SO,4,硫酸钠,Na,2,SO,4,碳酸钠,Na,2,CO,3,.10H,2,O,硫酸亚铁,FeSO,4,.7H,2,O,硫酸锌,ZnSO,4,.7H,2,O,硫酸镐 3,CdSO,4,.8H,2,O,氯化钾,KCl,硫酸铵 (,NH,4,),2,SO4,98,98,93,92,92,90,89,86,81,氯化铵,NH,4,Cl,氯化钠,NaCl,氯化亚铜,CuCl,2,.2H,2,O,氯化亚铁,FeCl,2,氯化镍,NiCl,2,碳酸钾,K,2,CO,3,.2H,2,O,氯化镁,MgCl,2,.6H,2,O,氯化钙,CaCl,2,.6H,2,O,氯化锌,ZnCl,2,.XH,2,O,80,76,68,56,54,44,34,32,10,与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度(20,o,C),(根据,ToMaWoB.OBrient,等),6,大气腐蚀,100,80,60,40,20,0,50 60 70 80 90 100,相对湿度%,洁净的,细磨过的铁表面上吸附的水膜厚度变化与空气相对湿度的关系,初期大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系(,ConoSion),分子层数,腐蚀速度,水膜厚度,:干的大气腐蚀,=10100,:,潮的大气腐蚀,=100 1m,:,湿的大气腐蚀,=1 m1mm,:,全浸,1mm,7,大气腐蚀的特点,大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系,腐蚀速度,水膜厚度,大气腐蚀速度随金属表面,水膜厚度的变化,8,大气腐蚀的三种类型,(1)干的大气腐蚀,当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜,金属的腐蚀属于常温氧化。,(2) 潮的大气腐蚀,当,Rh100%，,在金属表面上存在肉眼不可见,的薄液膜，随水膜厚度增加,V,-,迅速增大。,(3) 湿的大气腐蚀,当,Rh100%，,金属表面上形成肉眼可见的,水膜，随水膜厚度增加，,V,-,逐渐减小。,9,大气腐蚀的特点,氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位。,在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制,由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。,10,大气腐蚀,30,20,10,50 100 150 200,1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0,0 200 400 600,析出,H,2,或吸收,O,2,的体种,(,cm,3,/dm,2,),镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化,全浸 薄水膜 大气腐蚀,氧去极化 氢去极化,(根据,ToMawoB),150,150,120,90,60,30,氧扩散层厚度(,),氧还原反应速度(,mA/cm,2,),水膜厚度(,),铜表面上水膜厚度(0.1,NNacl),与氧还原反应速度及氧扩散层厚度的关系,氧还原反应速度,氧扩散层厚度,(根据,Po3eH,e,b4,),1,2,1,11,大气腐蚀的影响因素,（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；,日照量,（2）大气污染物质,SO,2,：,能强烈促进钢铁的大气腐蚀,盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还具有强腐蚀性。,烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。,12,大,气,腐,蚀,120,100,80,60,40,20,0,20 40 60 80 10,暴露55天,腐,蚀,增,量,大气腐蚀,相对湿度(%),铁的大气腐蚀速度与,相对湿度的关系,(大气中含0.01%,so2),暴露55天的结果,30 50 60 80 90 99,相对湿度逐渐增大(到99%),空气中杂技对抛光钢试样,大气腐蚀速度的影响,120,80,40,E,烟尘颗粒,+,0.01,%,SO,2,D,硫铵颗粒,+,0.01,%,SO,2,C,含,0.01,%,SO,2,无颗粒,B,含硫铵颗盐粒 无,SO,2,A,纯净空气,13,大气腐蚀,90.0,67.5,45.0,22.5,0,-22.5,-45.0,-67.5,-90.0,-112.5,1 2 4 8 16,重量变化,mg,SO,2,对钢铁大气腐蚀的影响,(根据,Evans),曲线,A:,铁暴露到不含,SO,2,的湿空气中;曲线,B:,暴露到含,SO,2,的空气中,曲线,C，,在含,SO,2,的湿空气中暴露4小时后移入不含,SO,2,的湿空气中.,时间(天),第一阶段4小时,1 2 4 8 16,时间(天),2,2,2,3,2,B,A,A,B,2,2,2,2,2,2,2,2,2,C,D,D,C,14,防锈,(1)各种金属耐大气腐蚀性能,普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈,，须使用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。,含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐,大气腐蚀性能。,当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈,钢也会产生锈点。有色金属铝、铜、铅、,锌有良好耐大气腐蚀性能，但当存在污染,物质时，腐蚀速度增大。,15,大气腐蚀,16,涂料和金属镀层,对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物，最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。化工大气防腐蚀涂料包括各色环氧树脂漆，各种过氯乙烯漆，各色乙烯漆，有机硅耐热漆，铝粉漆，各色聚氨酯漆等。,金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镀镉和镀铬。,17,金属制品在加工，贮存和运输中的防锈,降低空气湿度,(2) 暂时性防锈层,“,暂时,”,并不是指时间短，而是指金属制品,在连续加工或使用时可以顺利地将防锈材,料除去。,防锈水,防锈切削液,防锈油和防锈脂,防锈塑料,气相缓蚀剂(简记为,VPI,或,VCI),18,大气腐蚀,几种防锈油(脂)的 两种防锈纸的,配方及使用 配方及使用,大,气,腐,蚀,名称,配方,使用,01号气相防锈纸,尿素 30%,苯甲酸钠 20%,亚硝酸钠 30%,蒸馏水 160%,涂布量710,g/m2,用于钢铁，发兰件，铝合金的防锈封存,9号气相防锈纸,苯并三氮唑 50%,乌各托品 33%,苯甲酸铵 17%,蒸馏水 300%,涂布量710,g/m2,用于钢铁,铜及铜合金，铝合金镀锌，镀隔件,名称,配方,使用,903,(,FZ-4),防锈脂,石油磺酸钡 10%,司本80 4.5%,工业凡士林85.5%,轴承，工具机械,室内封存防锈,（热涂型）,特封-24,薄层防,锈油,苯并三氮唑 0.3%,石油磺酸钡 5%,环烷酸锌 1%,羊毛脂 2%,磷酸三丁酯 2%,22 号透平油余量,钢，铜及其合金，镀锌层，镀隔层法兰件，硅钢片，铝等组合件组成的仪器，仪表的库存及长期封存。,662-,B,防锈油,石油磺酸钡 2%,氧化石油脂 1%,苯甲酸丁酯 1%,变压器油余量,精密仪表轴承的防锈封存,19,2. 土壤腐蚀与地下金属管道保护,土壤的腐蚀性,土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。,土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。土壤是不均匀的，因此长距离的地下管道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质可能有较大的变化。土壤中还有大量微生物，对金属腐蚀能起加速作用。,20,土壤腐蚀,I:,土壤孔隙中氧的对流迁移区,II:,土壤孔隙中氧的扩散迁移区,III：,液膜或腐蚀产物中氧的扩散迁移区,氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程,根据,ToMamoB,引自 P369,土壤,O,大气,金属,21,(3),影响土壤腐蚀性的因素,主要因素有：含水量、含盐量、,pH,值、电阻率。,土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。,氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。,土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减小，土壤腐蚀性增强。,pH,值愈低，土壤腐蚀性愈强。,22,土壤腐蚀,23,土壤腐蚀的特点,阴极过程,主要是氧分子还原反应。土壤的结构和湿,度(透气性)决定了氧的输送速度，从而决定,了阴极反应速度。,(2) 阳极过程,在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘,结在一起，形成一种紧密层，使阳极过程,受到阻碍，对金属起到保护作用。,24,(3) 控制特征,对微电池腐蚀，在干燥疏松土壤中，氧容易透过，阴极反应容易进行；而铁可以转变为钝态，阳极反应阻力大，故腐蚀属于阳极极化控制。,在大多数土壤中，氧的输送都比较困难，阴极反应阻力大，腐蚀属阴极极化控制 。,大电池腐蚀情况，如果阴极区与阳极区距离较远，欧姆电阻有重要作用，腐蚀过程属于阴极极化和欧姆电阻混合控制。,25,不同土壤条件下腐蚀过程过程控制征,（,I）,大多数土壤中微电池腐蚀（阴极控制）,（,II）,疏松干燥土壤中微电池腐蚀（阳极控制）,（,III）,长距离大电池腐蚀（阴极和欧姆电阻控制）,根据,ToMamoB,引自 P372,土壤腐蚀,(,I),(,II),(,III,I,I,I,c,a,a,a,c,c,IRl,E,E,E,26,土壤腐蚀的几种常见形式,（1）全面腐蚀,对于小的金属制品，全面腐蚀是主要的腐蚀形态。对于大型设备，长距离管道，以大电池造成的局部腐蚀为主。,（2）氧浓差电池腐蚀,氧区和贫氧区接触的金属部分组成氧浓差电池，富氧区接触的金属表面为阴极；贫氧区接触的金属表面为阳极。,27,土壤腐蚀,钢铁发生氧浓,差电池腐蚀的极化图,富氧区阳极极化曲线较陡，,Pa,较大，因而贫区腐蚀电流较大,粘土 (贫氧区),砂土 (富氧区),阴极,阳极,埋地钢管,地面,构成氧浓差电池的一种情况,28,（3）杂散电流腐蚀,杂散电流是指直流电源设备漏电进入土壤产生的电流，对地下管道、贮罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀破坏。,杂散电流,流出的部位,成为腐蚀电池的,阳极区，,金属发生氧化反应转变为离子进入土壤 。,腐蚀掉的金属量和流过的杂散电流的电量成正比 ，可以按法拉弟电解定律进行估算。,29,土壤腐蚀,从电车轨道漏出的杂散电流对土壤中钢铁管道的腐蚀作用图解根据,Akumob,引自金属腐蚀理论及其研究方法,P133,电车,电流流出,轨道,阳极区域（严重腐蚀）,阴极区域,架空线,30,(4)细菌腐蚀或微生物腐蚀,(,MIC),细菌在腐蚀过程中的作用包括,：,有的细菌的生命活动的代谢产物具有很强的腐蚀性,有的细菌的生命活动能促进金属腐蚀的阴极反应，影响电极反应动力学过程。,有的细菌活动改变了金属周围的环境条件，如氧浓度，盐浓度，,pH,值，增加土壤的不均匀性。,有的细菌活动能破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性，或使缓蚀剂分解失效。,31,土壤腐蚀中常见的细菌,硫氧化菌,与腐蚀有关的硫氧化菌主要是硫杆菌属的细菌，包括氧化硫杆菌，排硫杆菌和水泥崩解硫杆菌。它们属于喜氧性细菌，在有氧的条件下才能生存。,硫酸盐还原菌,(,SRB),SRB,属厌氧性细菌，在缺氧条件下才能生存。在缺氧的中性土壤中，腐蚀过程是很难进行的。,32,总反应：4,Fe+SO,+4H,O,FeS+3Fe(OH),+2OH,硫酸盐还原菌腐蚀图解,根据,sharpley .,转引自,corrosinon lnhibitors P229,土壤腐蚀,8,HO,8OH,+8H,8H+6OH,+,2OH,SO,4,-,S,+4O,SH+4O, 4HO,Fes,Fe,3,Fe,3,Fe(OH),6,OH,S,硫酸墁还原菌,33,土壤腐蚀,0 50 100 0 50 100 电流密度(,MA/cm,),软钢在30,C,时的阳极和阴极极化曲线,左：阳极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌(,D.desulfuricans),右：阴极室无菌，阴极室不接种去磺弧菌(,D.desulfuricans),根据,Booth,等,转引自海水用钢腐蚀研究,P182,0.2,0.4,0.6,0.8,0.2,0.4,0.6,0.8,10天后,开始,2天后,3天后,10天后,开始,10天后,7天后,开始,3天后,10天后,开始,电,位,电,位,34,埋地钢铁管道的保护,（1）减小土壤的腐蚀性,加强排水，降低地下水位，保持土壤干燥。在酸性土壤地段，可以在钢管周围填充石灰石碎块。在埋置管道时用腐蚀性较小的土壤回填 。,（2）覆盖层保护,石油沥青层有良好的防水性和耐蚀性。氧煤焦沥青涂层耐蚀性很好，但毒性大 。塑料粘结带的防护性能优于石油沥青，且适宜长距离管道的现场机械化施工，但费用较高。,35,（3）阴极保护和涂料联合,阴极保护和涂料联合是保护地下钢铁管道最经济有效的方法。,地下管道的阴极保护可采用牺牲阳极保护法，也可以采用外加电流保护法。,外加电流法阴极保护系统对其他地下管道(以及其他设施)的干扰杂散电流 腐蚀,36,土壤腐蚀,(,c),电流通过绝缘法兰外的土壤,或管道内的电解液流通,(,a),未保护管道近阳极并与被保护管道交叉,阴极保护系统产生的杂散电流对其他设备的干拢腐蚀,(,b),两条交叉的管道分别靠近阳极和被保护设备,电源,阳极,未保护管道被保护管道,绝缘法兰,未保护管段被保护管段,电源被保护贮罐,阳极未保护管道,未保,护管道,37,控制杂散电流的方法：,直流电源要加强绝缘，不使电流流入土壤。,改善管道绝缘质量。,将受干扰的管道与被保护管道连接起来，共同保护。,在多管道地区，最好采用多个阳极站，每个站的保护电流较小，阳极站离被保护管道较近，以缩小保护电流范围。,采用深井阳极可减小对其他地下设施的杂散电流干扰。,采取排流措施,38,土壤腐蚀,铁轨,防止杂散电流腐蚀的排流保护法,A,排流点,保险丝,R,(,A),简单排流,铁轨,A,排流点,(,B),极化排流,保险丝,整流元件,秩轨,接地阳极,（,C）,接地式排流,39,3.,海水腐蚀与海洋设施防护,海水的组成和性质,海水近似看做,3%,或,3.5%,的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的,pH,值在,7.2,8.6,，呈微碱性。海水的温度在,2 35,C,之间。,海水导电性强,海水中含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和。随温度变化，氧的含量在,5 10,mg/L,范围。,40,海水腐蚀高温氧化,距试样上端距离（米）,美国耐海水钢,Mariner,与碳钢的试验结果（九年暴露）,6 5 4 3 2,海泥区,Mainer,钢,碳钢,全浸区,飞溅区,潮汐区,0.6,1.2,1.8,2.4,3.1,3.7,4.3,4.9,5.5,6.1,41,海水腐蚀的特点,由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。,海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。,碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。,海洋环境的腐蚀分为几个区域,42,船舶和海洋设施的保护,（1）材料,低合金海水用钢与碳钢的比较,低合金海水用钢与碳钢的比较,腐 蚀 速 度 (,mm/y),低合金钢,碳 钢,海洋大气区,0.04,0.05,0.2,0. 5,飞溅区,0.1,0.15,0.3,0. 5,潮差区,0.1,0. 1,全浸区,0.15,0.2,0.2,0. 25,海泥区,0.06,0. 1,环 境,43,（2）设计和施工,在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备,(,泵、推进器、海水冷却器等,),要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀,（3）,涂料保护,（4）阴极保护,阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。,44,4 高温气体腐蚀及防护,金属设备和部件在高温气体介质中发生的腐蚀叫做高温气体腐蚀。加热炉炉管和锅炉炉管，氨合成塔内件，石油裂解和加氢装置，以及轧钢，工件热处理都会发生高温气体腐蚀。,金属的高温氧化,金属不仅在氧气和空气中可以发生高温氧化，在氧化性气体,CO,2,，,水蒸汽，,SO,2,中也可以发生高温氧化。,45,高温气体腐蚀的其他几种形式,钢铁脱碳,Fe,3,C + O,2,= 3Fe + CO,2,Fe,3,C + CO,2,= 3Fe + 2CO,Fe,3,C + H,2,O = 3Fe + CO + H,2,脱碳的破坏作用有两方面：一是反应生成气体，使钢铁表面膜的完整性受到破坏，保护性能下降。二是碳钢表面层中渗碳体转变为铁素体，表面硬度和强度降低。,46,海水腐蚀高温氧化,氧化层厚（毫）米,1000,800,o,c,C,水蒸汽,空气,O,CO,2,0.8,0.6,0.4,0.2,0,氧化时间（分）,Fe,在1000,O,c,的不同气体的氧化,（根据山）,20406080100120,47,铸铁肿胀,铸铁在发生气体腐蚀时，如果侵蚀性气体沿着晶粒边界，石墨夹杂物和微细裂纹渗入到铸铁内部，发生氧化反应；由于生成的氧化物体积比消耗的金属体积大，将导致铸件体积增大，这种现象叫铸铁肿胀。,当铸件受到交替加热和冷却，而且加热最高温度超过了铸铁的相变温度，肿胀现象大大加强。铸铁肿胀使铸件机械强度大大降低。,48,氢损伤,金属材料在高温氢气作用下发生机械性能劣化的现象叫做氢损伤。,（1）氢脆,把氢对金属的物理作用所引起的损伤叫做氢脆。即氢溶解于金属中形成固溶体，氢原子在金属的缺陷中复合为氢分子。,（2）,氢腐蚀,把氢与金属化学作用引起的损伤叫做氢腐蚀。氢与钢中碳化物等第二相反应生成甲烷等气体。氢腐蚀比氢脆的破坏作用大得多。,49,海水腐蚀高温氧化,钢在氢介质中使用的,Nelson,曲线,在不同的氢分压下碳钢的氢腐蚀起始温度,氢分压（,Mpa）,5 10 15 20 40 80,碳钢,焊接或,热弯,0.25,Mo,0.5,Mo,2.0-0.5,Mo,1.2-0.5,Mo,3.0,Cr-0.5Mo,6.0-0.5,Mo,温度,(,Oc,),50,高温气体腐蚀的防护,(1),合金化,在碳钢中加入某些合金元素可以提高抗高,温氧化性能，最有效的合金元素是铬、铝,和硅。,碳钢中加入钼和钨，可以减少脱碳倾向。,降低钢中含碳量是防止氢腐蚀的有效方法，,比如微碳纯铁(含碳量低于0.015%)在氨合,成塔中有良好耐蚀性。,51,海水腐蚀高温氧化,1000,o,c 1100,o,c,腐蚀速度（克米2.小时,腐蚀速度（克米2.小时,30 20 10 0,30 20 10 0,40 30 20 10 0,800,o,c,900,o,c,1000,o,c,900,o,c,800,o,c,100,o,c,1 2 3 4 5,1 2 3,10 15 20 25 30,Cr%,Si%,Al%,Cr.AlSi,含量对钢在高温下氧化速度的影响,引自金属腐蚀与防护极给,P21,52,(2),覆盖层,渗镀,常用工艺有渗铝、渗铬、渗硅，以及铬铝硅三元共渗。,非金属覆盖层,在温度较低时，可使用硅涂料或含铝粉的硅涂料。使用温度较高时，用等离子喷涂方法将耐热的氧化物、碳化物、硼化物等熔化，喷涂在金属部件表面，形成耐高温的陶瓷覆盖层，可达到抗高温氧化的目的。,53,海水腐蚀高温氧化,复盖层,最高使用温度,(,c,),硅涂料,含铝粉硅涂料,AeAe,o,NiML,g,NiMgo,Sio,Cr,o,Al,o,Zro,300,500,900,1800,1800,1710,1900,2000,2700,抗高温氧化的保护层,54,控制气体组成,降低烟道气中的过剩氧含量,控制适当的过剩氧含量，使,CO,2,/CO,、,H,2,O/H,2,、,SO,2,/H,2,S,保持一定比例，烟气呈近,中性。,(2),钢材热处理，采用保护性气氛,常用保护气体有氩、氮、氢、一氧化碳、甲烷,等。氩是惰性气体，作保护气体十分理想，但,大量使用则较贵。故氮和氢更为常用,。,(3),金属真空热处理,55,5.,循环冷却水的腐蚀和水质稳定技术,循环冷却水的流程和参数,循环冷却水是指反复循环使用的冷却水。,有密封式和敞开式两种，而以敞开式应用,较多。,循环冷却水的流程 ：,循环冷却水的水平衡为,M = E + D + B + F,56,冷却水,商品,需水量水的吨数,每吨商品,工业酒精,铝,合成氨,汽油,纸浆,苏打粉,钢,钢硫酸,(,100%,),粘胶丝,60,8000,130,1015,210625,6075,80145,15,750830,冷,却,水,腐,蚀,转引自,Process Lndustries conosion,P99,57,用途,用量(,1000,米,天),比例（）,冷却用水,温调用水,原料用水,锅炉用水,处理制品、洗涤用水,其他,合计,86604,7306,380,2394,26500,4679,127863,67.7,5.7,0.3,1.9,20.7,3.7,100,冷却水,引自化工腐蚀与防护1980 .,NO3. P90,日本,1976,年工业用水（淡水）统计,58,冷却水,冷却塔,B,M,E,T2,W,R：,循环水量,M：,补充水量,E：,蒸发水量,W：,飞溅水量,B：,排放水量,冷却塔的水平衡,根据中西政胜，引自化工腐蚀与防护1980.,NO.3. P8,循环泵,T1,热交,换器,T1,59,循环冷却水的特点,在流经冷却塔时受到剧烈搅动，使水中溶解的空气大量增加，循环冷却水为氧所饱和。增加了循环冷却水的,腐蚀性,。,循环冷却水多次重复使用，水中含盐量增高，导电性增大；难溶盐类如碳酸钙、硫酸钙、等的浓度增大，容易在传热面上,结垢,。,循环冷却水的温度在,30,C,40,C,，,加上日光和水中高浓度的营养成分,(,氮、磷、钾,),，有利于微生物的滋生繁殖,微生物危害。,60,水质稳定技术,针对腐蚀、结垢和微生物危害这三个方面,的问题对循环冷却水进行综合处理，称为,水处理技术，习惯上叫做水质稳定技术。,61,热交换器效率下降,热交换器穿孔池漏腐蚀,材质强度下降,热交换器堵塞,泵输水压力上升，流量减少结垢,促进腐蚀,冷却塔效率下降污泥,补充水耗量增加,冷,却,水,腐,蚀,冷却水,循环冷却水腐蚀、结垢和沁泥的后果,62,循环冷却水的腐蚀,金属材料在循环冷却水中主要发生吸氧腐蚀。主要结构材料是碳钢和奥氏体不锈钢，其中关键设备是冷却器。水冷器的腐蚀形态有：,缝隙腐蚀 电偶腐蚀,应力腐蚀 细菌腐蚀,63,循环冷却水的结垢,污垢可分为两大类：水垢和污泥。,水垢是指水中无机盐在金属表面沉积所形成的垢层，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、氢氧化镁，硅垢等。,污泥是水中悬浮物质发生沉积所形成的垢层。,污泥是表面很滑的粘胶状物体，不含污泥的水垢一般比较硬、厚且致密，但污泥中总会含有各种无机盐沉淀和微生物。,64,水质稳定技术,腐蚀和结垢的控制,:,对冷却水的腐蚀和结垢倾向，一般用饱和指数来判断和控制,。,对碳酸钙结垢，常用朗格利指数,(,可记为,LSI),。,碳酸钙在水冷器管壁上沉积，一方面有抑制金属腐蚀的作用，另一方面又会影响传热。水中碳酸钙是否沉积，取决于下面的反应,CaCO,3,+ CO,2,+ H,2,O = Ca(HCO,3,),2,65,朗格利饱和指数的定义是,LSI = (pH),a,(pH),S,用,(,pH),S,表示在水的使用温度下，当,CaCO,3,和,Ca(HCO,3,),2,之间反应达到平衡、,CaCO,3,达到饱和状态时水的,pH,值，,(,pH),a,表示该温度下水的实际,pH,值。,当,LSI = 0,，,为稳定型水；,LSI,0,，,为结垢型水；,LSI,0,，,为腐蚀型水。,对循环冷却水，根据使用经验，要求将,LSI,控制在0.5 2.5(最好在1左右)。,66,水质稳定剂,为了解决循环冷却水的腐蚀、结垢和微生,物危害三个方面的问题，需要加入具有,缓,蚀、阻垢和杀菌,几种功能的化学药剂。所,用药剂称为,水处理剂或水质稳定剂,。,（1）缓蚀剂,在近中性的循环冷却水中，缓蚀剂的作用,在于组成或稳定金属表面的保护膜。,67,常用的缓蚀剂有：,铬酸盐 属钝化剂，效果极好，但毒性大。,聚磷酸盐 属沉淀型缓蚀剂，常用三聚磷酸钠和六偏磷钠,，,需要有一定浓度的溶解氧和钙离子。,锌盐 常用硫酸锌，属阴极型缓蚀剂。一般与铬酸盐或聚磷酸盐联合使用。,硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐 它们无毒或低毒，不造成环境污染问题。但效果不够好，成本较高。,有机膦酸盐。既是缓蚀剂，又是阻垢剂,。,巯基苯并噻唑,(,MTB),和苯并三氮唑,(,BTA),。,是铜和铜合金的有效缓蚀剂。,68,（2）,阻垢剂,阻垢剂起分散作用，以阻止传热面上结垢。使用的有：,天然聚合物，如璜化木质素，丹宁。,合成聚合物，如聚丙烯酸,、,聚马来酸,有机膦酸盐这是一类既有缓蚀作用又有极好阻垢作用的化学药剂。如羟基乙叉二磷酸(,HEDP),69,(3),杀菌,(,或称杀生,),剂,氯气应用广泛，杀菌效果好，价格低。,Cl,2,+ H,2,O = HCl O+ HCl,其他杀菌剂还有：次氯酸钠，漂白粉，氯酚类，季铵盐有机锡化合等。在高,pH,值和含氨等污染物的水中，二氧化氯的杀菌效果也很好。,70,水质稳定工艺,清洗,目的是除去设备表面油污，锈皮，使表面清洁，,为预膜作好准备。,(2),预膜,按预膜配方投入缓蚀剂，循环一定时间，作用是,迅速形成一层均匀而致密的保护性薄膜。成膜后,即可采用常规计量操作,。,(3),常规处理，按常规剂量加入缓蚀剂，阻垢剂和,杀菌剂。,71,