最新应力作用下的腐蚀培训PPT课件 101页

'应力作用下的腐蚀培训 第一节应力腐蚀破裂定义：只在固定拉应力和腐蚀介质的同时作用下产生的破裂。SCC（StressCorrosionCracking)危害：导致轮船和桥梁的破裂、锅炉和液化石油气的爆炸一、应力腐蚀破裂特征1、具备三项条件：特定的合金成分结构，足够大的拉应力及特定的腐蚀介质2、特定金属及合金只有在特定的环境中产生应力腐蚀破裂 三、应力腐蚀破裂的影响因素与控制措施1、应力因素工作应力：工作条件下所承受的外加载荷。残余应力：金属材料在生产过程和加工过程中，在材料内部产生的应力。热应力：由于淬火、周期性的加热和冷却引起的应力。结构应力：由于设备部件的安装和装配引起的应力。特点：产生应力腐蚀破裂的应力值低于材料的屈服点，存在一个临界应力值。当应力值低于该临界值，不会产生应力腐蚀破裂。 临界应力 应力作用：引起塑性变形，阻止裂纹尖端生成保护膜，或使裂纹尖端膜不断破裂使产生的裂纹向纵深处发展使晶界晶粒脱离开裂，裂缝沿着与拉应力垂直的方向向内延伸。使弹性性能集中于局部，使腐蚀裂缝以脆化方式发展。 2、介质因素特殊阴离子浓度、PH值、温度、界面电位状况1）在一定应力作用下，有一个最敏感的浓度范围，如图。2）存在临界应力腐蚀破裂温度温度升高，容易发生SCC；但温度过高，全面腐蚀抑制了应力腐蚀3）PH：PH值升高，减缓SCC6~7，18-8钢对SCC最敏感。18-8不锈钢在沸腾氯化镁溶液中最敏感的质量分数为：42-45% 3、合金成分1）Ni:奥氏体不锈钢，提高镍含量，可以使临界破裂电位移至腐蚀电位以上。含镍8%不锈钢，对SCC最敏感C：18-8不锈钢含碳0.2%以上，合金具有免疫力Cr:含镍10%不锈钢，wCr5-12%之内，不产生，15%30%，发生钝化，腐蚀速度降低，50%最小，85%以后，腐蚀速度又开始上升，发生过钝化现象 （二）、不锈钢在硝酸中的腐蚀硝酸系统中，大量采用不锈钢，铬含量不应低于15%奥氏体18-8不锈钢（三）、铝在硝酸中的腐蚀铝对浓硝酸有突出耐蚀性能，硝酸>80%，耐蚀性能好于不锈钢，用高纯铝制造冷却盘管、冷凝管、风罩、贮槽铝的最大缺点：硬度小、强度低 （四）、钛在硝酸中的腐蚀钛在一切浓度及温度高于正常沸点的硝酸有突出的耐蚀性，而且在一定压力下仍保持优良耐蚀性在很浓的红发烟硝酸或N2O4可能产生应力腐蚀在含NO2多、含水量少的红发烟硝酸中有自燃倾向（五）、非金属材料在硝酸中的腐蚀 三、金属在硫酸中的腐蚀（一）、钢铁在硫酸中的腐蚀硫酸达到50%，腐蚀速度下降，最后达最低值超过100%，过剩SO3含量增加，腐蚀速度又开始增大铸铁在80-100%时非常稳定，高于15%，产生晶间腐蚀普通碳钢用于浓度大于70%以上硫酸。 （二）、铅在硫酸中的腐蚀稀硫酸中形成硫酸铅保护膜在热浓硫酸中，腐蚀速度会大增铅软，机械强度低，很少单独用做结构材料 （三）、铝在硫酸中的腐蚀在稀硫酸和发烟硫酸中稳定（四）、非金属材料在硫酸中的腐蚀硬聚氯乙烯塑料、陶瓷 三、金属在有机酸中的腐蚀甲酸最强，普通碳钢、铝不适用，黄铜、铜与铜合金用的较广泛乙酸低温下腐蚀性很小，温度上升，腐蚀速度迅速上升，杂质有显著影响柠檬酸、乳酸、马来酸、环烷酸、脂肪酸、酒石酸对金属有不同程度的腐蚀作用 五、防止金属在酸介质中腐蚀的措施1、选择耐蚀材料2、橡胶衬里3、玻璃钢及衬里4、砖板衬里 第二节碱介质中的腐蚀1、腐蚀性比酸小，原因：金属表面易钝化或生成难溶的氢氧化物或氧化物氧电极电位、氢电极电位比在酸介质中的更负，腐蚀电池推动力小2、常温用碳钢和铸铁pH=4-9，腐蚀速度几乎不变pH=9-14，腐蚀速度大大降低 3、在热碱溶液中，如果存在较大应力，会发生碱脆 4、碱金属的原子量越大，腐蚀性越强5、溶液中共存的离子种类对碱腐蚀有很大影响6、镍及镍合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好7、奥氏体不锈钢在碱液中耐蚀性很好8、两性金属在碱中腐蚀严重，钛、银、锆等特殊金属在碱液中，耐蚀性不好9、铸铁在较宽的浓度与温度的NaOH中耐蚀 第三节盐介质中的腐蚀一、酸性盐由强酸弱碱组成的盐，如AlCl3、FeCl3、FeSO4、NiSO4等。由于这种盐溶于水后，呈酸性，所以对铁的腐蚀既有氧的去极化作用，又有氢的去极化作用。腐蚀速度与相同pH值的酸差不多。二、碱性盐弱酸强碱组成的盐，如Na3PO4、Na2SiO3、Na2CO3等，溶于水呈碱性，当pH值大于10时，腐蚀性较小。另外Na3PO4、Na2SiO3能使铁表面生成铁的盐膜，具有良好的保护性。 三、中性盐弱酸弱碱或强碱强酸组成的盐，假如不具有氧化性，也没有别的阴阳离子的效果，则仅有导电度和氧的溶解度方面的影响。 四、氧化性盐氧化性盐分为两类：一类对金属的腐蚀很严重，是较强的去极化剂，如FeCl3、CuCl2、HgCl2等，另一类能使钢铁钝化，若用量适宜，可以阻滞金属的腐蚀，如NaNO2、KMnO4等。 第四节工业水介质中的腐蚀工业水是指工业生产过程中所用的水，按其用途可分为冷却水、锅炉水、洗涤水及其他的各种工业用水。工业水的水源不同，有地下水、海水、地表水（湖水、河水等）。由于工业用水所占比例在世界用水量中最大，而且对金属的腐蚀破坏作用普遍，所以研究金属在工业水中的腐蚀与防护问题也是十分必要的。工业冷却水是以天然水（井水、湖水、水库水、河水、海水等）。城市给水（自来水）或工业给水（软化水、冷凝水、除盐水和高纯水等）作水源，经过或未经过必要的化学处理腐蚀产物可加剧结垢，结垢又促成了可能的垢下的腐蚀，微生物往往助长腐蚀与促进污垢的发展，因此有时必须综合考虑其影响。 一、冷却水系统中金属的耐蚀性要求二、冷却水的水质判断对冷却水的腐蚀与结垢倾向的判断或预测称为水质判断。最方便的判断方法是根据冷却水的化学组成和物化参数等，利用水质判断指数来进行判断。尽管这些指数有一定的局限性，而且还存在缺点，但到目前为止，仍然是工业冷却水处理的重要参数，并广泛应用。 冷却水的判断指数主要有三个：Ryznar指数（稳定指数）Langelier指数（饱和指数）和Puckorius指数（结垢指数）。另外还有Larson指数、推动力指数、侵蚀性指数、Casil指数和Riddick腐蚀指数。其中Ryznar指数和angelier指数的使用最广泛。用这些指数进行判断有四个假设条件：所讨论的金属主要是碳钢。冷却水未加缓蚀剂、阻垢剂等水处理药品。所讨论的垢仅限于碳酸钙垢。冷却水仅分为腐蚀型和结垢型水。 （一）Langelier指数(饱和指数)Langelier指数简写为LSI其公式如下LSI＝pHact－pHs式中pHact——冷却水运行时的实际pH；pHs——冷却水的饱和pH。当LSI<0时，金属表面发生腐蚀，LSI>0时，金属表面发生绪垢，LSI＝0说明冷却水实际pH等于饱和pH，金属表面既不结垢也不腐蚀。这样的冷却水称之为稳定水。（二）Ryznar指数（稳定指数）Ryznar指数简写为RSI，其公式如下：RSI＝2pHs－pHact式中pHs——冷却水的饱和pH；pHact——冷却水运行时的实际pH。 表10-9Ryznar指数判断水的倾向Ryznar指数4.5～5.05.0～6.06.0～7.07.0～7.57.5～9.0>9.0水的倾向严重结垢轻度结垢基本稳定轻微腐蚀严重腐蚀极严重腐蚀实际表明，Ryznar指数的判断结果往往比Langelier指数的要更符合实际。（三）Puckorius指数（结垢指数）Puckorius指数简写为PSI，其定义如下：PSI＝2pHs－pHeq式中pHeq——冷却水的平衡Ph；pHs——冷却水的饱和pH。如果PSI小于6，水结垢，PSI大于6，金属腐蚀或不结垢，PSI等于6，水质稳定。 三、冷却水系统中金属的腐蚀由于各种冷却水系统中所用金属材料不同，冷却水的水质不同，另外设备运行时所处的物理及化学条件不同，使得金属发生的腐蚀形态也不一样。通常发生的腐蚀类型如下。1、均匀腐蚀对碳钢而言，在酸性溶液中发生此种腐蚀。如在酸洗时没加缓蚀剂或缓蚀剂的类型及用量不合适时。 2、电偶腐蚀这种腐蚀在冷却水系统中的例子很多，如换热器中钛换热管和钢制管板，黄铜换热管和钢制管板等，由于钢板的电位较负，成为电偶的阳极加速腐蚀。3、孔蚀孔蚀是冷却水系统中破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。对碳钢来说，孔蚀主要发生在中性的腐蚀介质中，影响最大的是氯离子。4、晶间腐蚀这种腐蚀对于滨海电厂的铝黄铜凝汽器或奥氏体不锈钢均会发生。除了上述几种腐蚀形态外，在冷却水系统中还会发生应力腐蚀开裂、缝隙腐蚀及选择性腐蚀等。 四、影响冷却水系统腐蚀的因素（一）溶解度氧在中性水中对碳钢等某些金属起着阴极去极化剂的作用，促进金属的腐蚀。（二）硬度水中钙离子和镁离子浓度之和称之为水的硬度。适当的钙镁离子的存在能降低冷却水的腐蚀性，但浓度过高，会形成碳酸钙、硅酸镁等垢层，引起垢下腐蚀。（三）阴离子金属的腐蚀速率与冷却水中的阴离子的种类密切相关。 （四）pH值冷却水的pH值通常为6.0～9.0，但在清洗或预膜时如果调节不好，可使pH值降低。（五）流速流速在淡水与海水介质中的影响是不同的。 除了上述外，材料本身的性质、水中所含成分及浓度、温度等也都对腐蚀有不同程度的影响。 五、防止冷却水腐蚀的措施（1）严格选择冷却水的水源，并进行水质处理，使其对金属的腐蚀控制到最低水平。（2）根据水质状况选择合适的材料。（3）在冷却水中加缓蚀剂。（4）去除水中沉积物。（5）阴极保护。（6）涂层保护。 结束语谢谢大家聆听！！！101'