过程装备腐蚀与防护复习题

过程装备腐蚀与防护复习题内容摘要：

入钛、铌钽等比铬亲碳能力更强的合金元素，使用碳与这些合金元素优先形成碳化物析出，起到稳定奥氏体内铬含量的作用，避免了贫铬。 (5)通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素（钛铝硅等），使焊缝呈奥氏体 铁素体双向组织，也能提高抗晶间腐蚀能力。 第三章 金属在某些环境中的是腐蚀 27. ★ 金属氧化膜具有保护性的条件是什么。 膜的保护性主要取决于氧化膜的完整性、致密性、热稳定性，也和膜的结构及厚度、膜与金属的相对热膨胀系数以及膜中的应力状态有关。 膜具 有保护性必须满足以下条件： (1)膜必须是完整的； 膜具有足够的强度与塑性，并且与基体金属结合力强、膨胀系数相近； (2)膜内晶格缺陷浓度低；氧化膜在高温介质中是稳定的，表现为高的熔点和高的生成热。 （氧化膜要有很高的熔点） 28. 金属氧化膜可能的三种形态： （固态）（液态）或（气态） 29. 半导体实质： 膜内晶格缺陷 30. 高温腐蚀 在石化、冶金、日化许多生产中，以及材料在制造加工过程中（锻造、热处理等），常常使材料处于高温气体环境，由于高温一般都会对金属产生氧化腐蚀，因此应对其机理、规律有所了解，并掌握其控制与防护。 金属的 高温氧化 1） .金属高温氧化的可能性 M+1/2O2↔ MO 其中 O 也可能是 S、卤素或其他气体等。 在这一化学反应平衡方程中，在一定温度下，如氧的分压与氧化物的分解压力相等，则反应处于平衡状态。 如氧的分压大于金属氧化物的分压，反应向生产氧化物方向进行，反之亦然。 金属氧化物的分解压力 2.）金属的高温氧化过程 （ 1）第一步：化学反应生成氧化膜； （ 2）第二部：电化学过程 —— 膜成长 金属氧化膜是既能电子导电又能离子导电的半导体，氧化的速度（腐蚀速度）取决于氧化膜的物质迁移速率 — — 离子导电性、电子导电性 —— 它是金属氧化物的属性与晶格内部缺陷的反应。 高温合金的抗氧化性 金属的高温腐蚀，其控制与防护的措施就是高温合金。 1）合金化原理 利用合金化提高金属的抗氧化性的途径： （ 1）减少氧化膜的晶格缺陷浓度； （ 2）依靠选择性氧化生成保护膜； （ 3）生成复合氧化物之类的稳定的新相。 2）合金的抗氧化性 所谓抗氧化性并不是指在高温下完全不被氧化，而通常是4 指在高温下迅速氧化，但在氧化后能形成一层连续而致密的、并能牢固地附着金属表面的薄膜，从而使金属具有不再继续被 氧化或氧化性很小的特性。 耐热金属结构材料简介 耐热钢是指在工作温度高于 450℃时，具有一定强度和抗氧化能力的钢种，是抗氧化钢和热强钢的通称。 广泛用于制造钢炉、高温炉和石油化工等设备的构件。 ：合金元素 铬、铝、硅 对钢铁的高温氧化性有很好的改善能力，特别是铝硅比铬效果更好。 加入 Cr、Al、 Si，适用于温度高但压力较低的设备 ：钢中添加铬、钼、钨、钒、钛、铌能有效的提高钢的热强性指标和抗氧化性。 适合用于高温又高压的设备 新钢 种： 10MoWVNb 钢、 10Cr2MoWVTiB、10Cr3MoVSiTiB 钢等。 31. ★ 简述氢腐蚀发生的阶段、产生条件及特点。 金属受高温高压的氢气作用而变脆甚至破裂的现象称为氢腐蚀。 氢腐蚀发生的阶段：氢脆阶段和氢侵蚀阶段 产生条件： 氢腐蚀要在一定的温度和氢分压条件下才会发生 (1)氢脆阶段 :当温度和压力比较低，或者温度、压力随不低，但钢材与氢气接触时间不长时，钢的氢腐蚀不严重，只是韧性降低，材料变脆。 特点 :物理阶段可还原，暂时脆化，可逆 (2)氢侵蚀阶段 : 当温度和压力较高，或者钢材与氢气接触时间很长，则钢材将由氢脆阶段发展为氢侵蚀阶段，溶解在钢中的氢将与钢中渗碳体发 生脱碳反应生成甲烷 Fe3C+2H2→ 3Fe+CH4 甲烷在钢内扩散困难，集聚在晶界微观空隙内，愈聚愈多，产生很大的内压力，形成局部高压，造成应力集中，引起钢材出现裂纹和气泡，这就使钢的强度和韧性降低。 特点 ：永久退化，不可逆。 抗氢腐蚀方法：①加入强碳化物形成元素，把钢中的碳优先结合成稳定的碳化物②采用微碳纯铁 32. 高温硫化 ：金属与含硫气体接触，反应生成硫化物，使金属不断腐蚀的现象。 高温硫化 比氧化更严重的原因 ：①生成的硫化物膜有更大的内应力，易使膜破裂②晶格缺陷浓度高很多，体积比大③膜的熔点低 抗硫化方 法：①严格脱硫②合金化，加入 Al、 Cr、 Si 等合金元素。 33. 金属在大气中的腐蚀： 金属在大气自然环境下（通常是指在常温的潮湿空气中）发生的腐蚀，称为大气腐蚀。 实质： 是在金属表面上的薄层电解液膜中进行的电化学腐蚀。 机制 ：主要是材料受大气中所含的水分、氧气和腐蚀介质（包括 NaCl、 CO SO烟气、表面沉积物）的联合作用而引起的破坏，其中水和氧是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主要因素 影响大气腐蚀的因素： (1)气候因素：大气的相对湿度；气温；降雨；风向和风速；降尘 (2)大气中的污染物质：主要含有硫化物 (3)金属表面因素：金 属表面状态；金属表面洁净程度；腐蚀产物 大气腐蚀的防护： (1)合理选材：低合金钢、不锈钢等 (2)表面涂覆 ：涂料、镀层保护屏蔽氧和水； (3)保持表面清洁 (4)介质控 制：降低空气湿度（加热空气、使用吸湿剂）、减少污染物、使用缓蚀剂等。 34. 土壤腐蚀 指土壤的不同组分和性质对材料的腐蚀，土壤使材料产生腐蚀的性能称为土壤腐蚀性。 （一）★土壤腐蚀常见的几种形式 ： (1)因充气不匀引起的腐蚀 氧的浓差电池腐蚀 ，由于土壤的多相性和不均匀性常常引起氧的渗透率差异，因而造成因充气不均形成的供氧差异腐蚀电池，常造成地下设备和管线的严重腐蚀。 (2)由 杂散电流 引起的地下金属设备和管线的腐蚀，如：电焊机、电气火车等设备漏电的情况下，漏到地下的电流经常引起附近地下金属设备的腐蚀，特别是直流电漏电引起的这种腐蚀破坏速度较大。 (3)由 微生物引起的腐蚀 ，土壤中的微生物经发酵分解，可产生腐蚀物质引起局部腐蚀，如硫杆菌：污物发酵→硫代硫酸盐→硫杆菌作用→硫酸 （二）土壤腐蚀的防护 (1)涂层保护：石油沥青涂层，煤焦油沥青涂层，环氧煤沥青涂层，环氧粉末涂层，塑料胶带防腐层，泡沫塑料防腐层 (2)阴极保护和涂料联合 35. ★什么是杂散电流腐蚀。 其腐蚀特点是什么及如何控制杂散电流腐蚀。 杂散电流 ： 地下的导电体因绝缘不良而漏失出来的电流，称为杂散电流。 杂散电流腐蚀： 地下埋设的金属构件在杂散电流影响下所发生的腐蚀，称为杂散电流腐蚀或干扰腐蚀。 腐蚀特点： 电流从金属流入土壤（电解质）部位是阳极区，腐蚀就会发生。 控制杂散电流的方法： (1)直流电源要加强绝缘，不使电流流入土壤。 (2)改善管道绝缘质量。 (3)将受干扰的管道与被保护管道连接起来，共同保护。 (4)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。 (5)采用深井阳极可减小对其他地下设施的杂散电流干扰。 (6)采取 排流措施。 36. 在海水中的腐蚀 海水腐蚀的特点 (1)中性海水溶解氧较多，除镁及其合金外，绝大多数都遭受腐蚀。 一切有利于供氧的条件，如海浪、飞溅、增加流速，都会促进氧阴极去极化反应，促进钢腐蚀。 (2)因海水中氯离子的含量很高，因此大多数金属，如铁、钢、铸铁、锌、镉等，在海水中是不能建立钝态的。 腐蚀速度相当高。 (3)由于海水的电导率很大，海水腐蚀的电阻性阻滞很小，所以海水腐蚀中金属表面形成的微电池和宏观电池都有较大的活性。 海水中不同金属接触时很容易发生电偶腐蚀，即使两种金属相距数十米，只要存在电位差并实现电连接，就可发生电偶腐 蚀。 (4)海水中易出现小孔腐蚀，孔深也较深。 海水腐蚀的影响因素： 含盐量的影响；氧、 CO碳酸盐的影响； pH 值的影响；温度的影响；海水流速的影响；海生物的影响 海水腐蚀的防护 (1)合理选材 (2)合理设计海洋工程结构：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)表面保护，有机涂层保护、金属喷涂层、金属包覆层、衬里 (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。 第四章 金属结构材料的耐蚀特 性 37. 金属耐蚀合金化原理 纯金属的耐蚀特性： 5 （ 1）金属的热力学稳定性 各种纯金属的热力学稳定性，大体上可按它们的标准电位值来判断。 标准电极电位较正者其热力学稳定性较高；标准电极电位越负，在热力学上越不稳定，也就容易被腐蚀。 （ 2）金属的。