化工设备材料及其选择单元五化工设备腐蚀与防腐以及选择.pptVIP

第六节 化工设备的腐蚀及防腐措施 一. 金属的腐蚀 1.化学腐蚀 ——金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀。 特点：1）腐蚀产物在金属表面； 2）腐蚀过程中无电流产生。 腐蚀产物特性： 1）致密而稳定，与金属结合牢固——钝化膜——钝化作用； 2）不稳定，与金属结合不牢固——脱落——活化作用。 （1）金属的高温氧化及脱碳 ——金属在高温下的气体腐蚀。 解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝 ——不起皮钢 脱碳反应： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 温度＞700℃时——脱碳作用。 力学性能下降。 （2）氢腐蚀 铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力： 压力/MPa 温度/℃ 压力/MPa 温度/℃ 3~10 300~280 30~40 220~210 10~20 270~240 40~60 210~200 20~30 230~220 60~80 200~190 第一阶段：氢脆 ——以原子状态侵入钢材内部，聚集，使钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。 第二阶段：氢侵蚀 ——发生化学反应： Fe3C+2H2=3Fe+CH4 危害：1）甲烷在晶界聚集，成为裂纹源； 2）甲烷在钢材表面鼓泡，降低力学性能； 3）渗碳体还原为铁素体，体积减小，产生组织应力，促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条件，加重氢侵蚀——钢材组织成为网格。 2.电化学腐蚀 ——金属与电解液接触发生电化学反映。 三个环节： 发生电化学腐蚀必备条件： 1）同一金属中有不同电位的组织成分或存在不同电位的金属； 2）阳极和阴极互相连接； 3）阳极和阴极同处在连通的电解液中。 晶间腐蚀和应力腐蚀 ——均属于电化学腐蚀。 1.晶间腐蚀 腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀破坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全丧失。——“内部瓦解”作用。 不锈钢有晶间腐蚀可能： 在450~850 ℃之间，生成(Cr·Fe)23C6，沿晶界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为中，贫铬带成为阳极，晶粒成为阴极，形成微电池。 解决办法： 1）钢中加入Ti和Nb元素； 2）减少不锈钢中的碳含量。 2.应力腐蚀 亦称腐蚀开裂——金属在腐蚀性介质和拉应力共同作用下产生的破坏形式。 腐蚀断裂过程分三个阶段： 1）孕育阶段——机械裂纹。 2）裂纹扩展——裂纹尖端为高度应力集中区，出现微电池。 3）破坏阶段。 裂纹扩展应力腐蚀： 二.金属腐蚀的评定方法： 1）质（重）量变化评定法 ——试验测定，单位表面、单位时间腐蚀引起的质（重）量变化量。 2）腐蚀深度评定法 ——用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速度。 三. 金属腐蚀破坏的形式 危险性较小， 壁厚有保证即可。 危险性较大， 隐蔽； 穿孔泄漏； 局部应力过大。 四. 金属设备的防腐措施 1.衬覆保护层 1）金属保护层——电镀，喷镀，衬里等。 2）非金属保护层 非金属衬里——瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥； 防腐涂料——防腐漆，环氧树脂等。 2.电化学保护 1）阳极保护——被保护设备接直流电源阳极，生成“钝化膜”。 2）阴极保护 ——牺牲阳极保护。 3.添加缓蚀剂 ——腐蚀性介质中加入少量缓蚀剂，降低或停止腐蚀作用。 注意！ 1）不影响产品（介质）质量； 2）符合性； 3）种类和用量要经试验确定。 第七节. 化工设备材料的选择 要考虑： 设备的操作条件——压力、温度、介质特性、操作特点； 材料的使用性能——力学性能、物理性能、化学性能； 加工工艺性能——焊接性能、热处理性能、冷弯性能及其他冷热加工性能； 经济合理性及设备结构——材料价格、制造费用和使用寿命。 选材一般原则： 1.压力容器用钢材应符合GB150-1998《钢制压力容器》的要求，设计压力不大于35MPa。接受《压力容器安全技术监察规程》的监督。 2.压力容器承压件用普通碳钢钢板的适用范围： 钢板牌号 使用温度 ℃ 设计压力 MPa 壳体厚度 mm 其他限制 Q235-B 0~350 ≤1.6 ≤20 不得用于高度毒性和极度危害介质 Q235-C 0~400 ≤2.5 ≤30 3.设计温度应在允许使用温度范围内。见书p46表1-30。 4.耐腐蚀 !同时考虑正常生产、停车、空料、内填料等的实际情况。 5.经济性好 6.其他 （1）高压设备应优先选用低合金高、中强度钢，从而节省钢材。 （2）承受刚度控制的设备，不宜采用高强度材料。 （3）1