第二章材料设备的腐蚀防护与保温 本章主要内容: 1、材料设备的腐蚀与防护基本原理 2、设备腐蚀防护技术 3、材料的选用 4、保温目的 5、保温材料介绍 6、保温结构与施工
第二章 材料设备的腐蚀防护与保温 本章主要内容： 1、材料设备的腐蚀与防护基本原理 2、设备腐蚀防护技术 3、材料的选用 4、保温目的 5、保温材料介绍 6、保温结构与施工
一、概述 腐蚀是材料与它所处环境个质之间发生作用而引起材料的变质和破坏 1、腐蚀制1材料设备的腐蚀与防护 腐蚀所造成的危害非常严重:腐蚀不仅会带来巨大的经济损失、造成资 源和能源的严重浪费,而且还会污染人类生存的环境、引发灾难性事故。 (1)经济损失巨大 (2)资源和能源浪费严重 (3)引发灾难性事故 (4)造成环境污染 2、腐蚀与防护科学的发展 (1)远在5000年前我们的祖先就采用火漆作为木、竹器的防腐涂层。出 土的春秋战国时期的武器,有的至今毫无锈蚀,原因是其表面有一层致 密的含铬的黑色氧化物保护层。如勾践剑
§2.1材料设备的腐蚀与防护 一、概述 腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。 1、腐蚀的危害 腐蚀所造成的危害非常严重：腐蚀不仅会带来巨大的经济损失、造成资 源和能源的严重浪费，而且还会污染人类生存的环境、引发灾难性事故。 （1）经济损失巨大 （2）资源和能源浪费严重 （3）引发灾难性事故 （4）造成环境污染 2、腐蚀与防护科学的发展 （1）远在5000年前我们的祖先就采用火漆作为木、竹器的防腐涂层。出 土的春秋战国时期的武器，有的至今毫无锈蚀，原因是其表面有一层致 密的含铬的黑色氧化物保护层。如勾践剑
§2.1材料设备的腐蚀与防护 (2)18世纪下半叶开始的工业革命,促进了腐蚀与防护科学理论研究的 发展。 (3)近30多年来,随着核能技术、海洋工程、航空航天、环境科学与工 程技术等现代工业的崛起以及设备运行向高速、高温、高压方向的发展, 使原来大量使用着的不锈钢和髙强度合金构件不断出现严重的腐蚀问题, 从而促使许多相关学科展开了对腐蚀问题的综合研究,使今日的腐蚀与 防护科学发展成为一门融合了多种学科的新兴边缘学科,并形成了包含 腐蚀电化学、腐蚀金属学、环境敏感断裂力学、生物腐蚀学和防护系统 工程学等许多学科分支 (4)现在电化学保护技术已在我国的海洋开发,石油化学工业,地下结 构和装置等方面获得了极广泛的应用,并逐步走向规范化、法令化阶段; 缓蚀剂的理论研究与实际应用,正在建立我国自己的体系;各种耐蚀材 料和表面保护技术的开发及推广应用获得了很大的发展;防腐蚀设计和 防腐蚀技术管理日益受到普遍的重视
§2.1材料设备的腐蚀与防护 （2）18世纪下半叶开始的工业革命，促进了腐蚀与防护科学理论研究的 发展。 （3）近30多年来，随着核能技术、海洋工程、航空航天、环境科学与工 程技术等现代工业的崛起以及设备运行向高速、高温、高压方向的发展， 使原来大量使用着的不锈钢和高强度合金构件不断出现严重的腐蚀问题， 从而促使许多相关学科展开了对腐蚀问题的综合研究，使今日的腐蚀与 防护科学发展成为一门融合了多种学科的新兴边缘学科，并形成了包含 腐蚀电化学、腐蚀金属学、环境敏感断裂力学、生物腐蚀学和防护系统 工程学等许多学科分支。 （4）现在电化学保护技术已在我国的海洋开发，石油化学工业，地下结 构和装置等方面获得了极广泛的应用，并逐步走向规范化、法令化阶段； 缓蚀剂的理论研究与实际应用，正在建立我国自己的体系；各种耐蚀材 料和表面保护技术的开发及推广应用获得了很大的发展；防腐蚀设计和 防腐蚀技术管理日益受到普遍的重视
§2.1材料设备的腐蚀与防护 二、腐蚀与防护基本原理 1、金属的化学腐蚀 金属的化学腐蚀是指金属与环境介质发生化学作用,生成金属化合物并 使材料性能退化的现象。 (1)金属氧化及其氧化膜 自然界中除金、铂等金属在一般情况下不氧化而呈单质形式外,大 多数金属都以氧化物(矿石)形式存在。除少数金属(如钼、钨)高温 氧化所生成的氧化物具有挥发性外,大多数金属氧化的结果都是在其表 面上形成一层氧化物固相膜 金属表面上的氧化膜阻隔了金属与介质之间的物质传递,将减慢金属继 续氧化的速度。但金属氧化膜要对金属起到良好的保护作用,还必须满 足以下条件:
§2.1材料设备的腐蚀与防护 二、腐蚀与防护基本原理 1、 金属的化学腐蚀 金属的化学腐蚀是指金属与环境介质发生化学作用，生成金属化合物并 使材料性能退化的现象。 （1）金属氧化及其氧化膜 自然界中除金、铂等金属在一般情况下不氧化而呈单质形式外，大 多数金属都以氧化物（矿石）形式存在。除少数金属（如钼、钨）高温 氧化所生成的氧化物具有挥发性外，大多数金属氧化的结果都是在其表 面上形成一层氧化物固相膜。 金属表面上的氧化膜阻隔了金属与介质之间的物质传递，将减慢金属继 续氧化的速度。但金属氧化膜要对金属起到良好的保护作用，还必须满 足以下条件：
§2.1材料设备的腐蚀与防护 ①生成的金属膜必须致密、完整,能把金属表面全部遮盖住。 ②金属氧化物本身是稳定、难熔和丕挥发的,不易与介质作用而被破坏。 ③氧化膜与基体结合良好,有相近的热胀系数,不会自行或受外界作用 而剥离脱落。 ④氧化膜有足够的强度、塑性,足以经受一定的应力、应变的作用。 (2)钢铁的气体腐蚀 ①高温氧化:钢铁在空气中加热,在较低温度(200~300℃)表面便出现 可见的氧化膜。在570℃以下时,生成的氧化物为结构致密、保护作用较 好的Fe3O4和Fe2O3;温度超过570℃时,在氧化膜内层生成FeO。FeO的 结构疏松,晶格缺陷密度高,金属离子和氧离子容易迁移,氧化速度急 剧增大。温度高于800℃,表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化皮” ②脱碳:脱碳是指在腐蚀过程中,除了生成氧化皮层外,与氧化皮层相 连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、氢、二氧化碳、水等作用(见P48 页),生成的气体降低了膜的保护作用。 防止:增加气体介质中CO和CH4的含量或在钢中添加铝和钨
§2.1材料设备的腐蚀与防护 ① 生成的金属膜必须致密、完整，能把金属表面全部遮盖住。 ② 金属氧化物本身是稳定、难熔和不挥发的，不易与介质作用而被破坏。 ③ 氧化膜与基体结合良好，有相近的热胀系数，不会自行或受外界作用 而剥离脱落。 ④ 氧化膜有足够的强度、塑性，足以经受一定的应力、应变的作用。 （2）钢铁的气体腐蚀 ①高温氧化：钢铁在空气中加热，在较低温度（200~300℃）表面便出现 可见的氧化膜。在570℃以下时，生成的氧化物为结构致密、保护作用较 好的Fe3O4和Fe2O3；温度超过570℃时，在氧化膜内层生成FeO。FeO的 结构疏松，晶格缺陷密度高，金属离子和氧离子容易迁移，氧化速度急 剧增大。温度高于800℃，表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化皮”。 ②脱碳 ：脱碳是指在腐蚀过程中，除了生成氧化皮层外，与氧化皮层相 连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、氢、二氧化碳、水等作用(见P48 页），生成的气体降低了膜的保护作用。 防止：增加气体介质中CO和CH4的含量或在钢中添加铝和钨