第八章防腐蚀工程

第八章防腐蚀工程 第一节金属腐蚀的防护（一）金属腐蚀概念金属材料受管内输送介质和管外环境(大气或土壤)的化学作用、电化学作用和细菌作用,对金属表面所产生的破坏,称为金属腐蚀。金属腐蚀是金属和周围环境发生作用而被破坏的现象。它是一种自发进行的过程，给人类带来的经济和社会危害极大。

（二）腐蚀种类 化学腐蚀电化学腐蚀物理腐蚀

物理腐蚀 金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。例如用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解，钢容器逐渐被腐蚀而变薄。

化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体（如SO2、Cl2、O2等）、蒸汽或非电解质液体（如石油）直接发生化学反应而引起的腐蚀。思考：大家都知道，铁放在潮湿的空气中一段时间会生锈，谁知道这是为什么？铁生锈是铁与空气中的氧气和水接触，发生化学反应，而产生的一种化学腐蚀。 4Fe+3O2+H2O=2Fe2O3·H2O 铁失去电子被氧化；氧得到电子被还原。

电化学腐蚀 金属和电解质溶液接触时，由于电位差，使金属转入溶液中或产生相反过程而产生的腐蚀。在腐蚀过程中有电子移动。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因腐蚀的本质：金属发生氧化-还原反应。

导线 eˉ Fe阳极 C阴极 Fe2+ 0Hˉ 腐蚀原电池腐蚀原电池—电化学腐蚀的前提金属回路：连接阴极和阳极的任何金属；阴极：被保护的部分，得电子；阳极：被腐蚀的部分，自身失去电子；电解质：导电介质。

金属电化学腐蚀热力学 金属从矿石（金属氧化物）中提炼出来需要很大的能量，使其处于一个高能级状态。热力学的一个规律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。因此，多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物金属转化成低能量氧化物的过程就是腐蚀。

金属电化学腐蚀动力学 • 金属在电解质中受自身材质、电解液种类、电解液浓度、温度、PH值等影响 • 其电极电位不相同。 • 当这些金属在电解液中作为腐蚀电池的阴、阳极时会产生电位差， • 引起腐蚀电池中的电流流动，即腐蚀电流。 • 腐蚀的驱动力是电极电位差

化学腐蚀与电化学腐蚀比较

腐蚀外观 均匀腐蚀局部腐蚀点腐蚀选择性腐蚀晶格间腐蚀

均匀腐蚀 均匀腐蚀是腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面，这是危险性较小的一种腐蚀，因为只要设备或零件具有一定厚度时，其力学性能因腐蚀而引起的改变并不大。

局部锈蚀

局部腐蚀局部腐蚀只发生在金属表面上局部地方，因为整个设备或零件是依最弱的断面强度而定，而局部腐蚀能使强度大大降低，又常常无先兆，难预测，因此这种腐蚀是很危险。

腐蚀集中在较小范围，腐蚀深度较大 钝性金属在含有活性离子的介质中发生的一种局部腐蚀。点腐蚀会导致设备或管线穿孔，泄漏物料，污染环境，容易引起火灾；在有应力时，蚀孔往往是裂纹的发源处。

晶格间腐蚀

金属是由许多晶粒组成，晶粒与晶粒之间称为晶间或晶界。金属是由许多晶粒组成，晶粒与晶粒之间称为晶间或晶界。晶间指金属或合金的晶粒边界受到腐蚀破坏的现象晶间腐蚀

腐蚀原因 晶界是原子排列较为疏松、紊乱的区域，容易产生杂质原子富集晶间腐蚀是沿晶粒边界发展，破坏了晶粒间的连续性，因而材料的机械强度和塑性剧烈降低。这种腐蚀不易检查，易造成突发性事故，危害性极大。危害

（三）腐蚀因素 1、材质

2、空气湿度 空气中存在水蒸汽是金属表面形成电解质溶液的主要条件。

3、环境腐蚀介质的含量 酸性矿业污水排放，酸性污水甚至连啤酒瓶都能腐蚀

4、土壤的腐蚀性

罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈 燃气炉的中心部位最容易生锈 5、环境温度

(6)杂散电流的强弱 任何不按预定通路而流动的电流。

杂散电流腐蚀特点: （1）腐蚀集中于局部位置；（2）有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金属管线会产生电化学腐蚀。

杂散电流的测定

（四）防腐途径 正确地选用管材如不锈钢管、塑料管、陶瓷管等涂刷保护层主要是防护管子外壁腐蚀涂管道内壁涂料主要是防护输送介质的腐蚀性较大的管道

防腐施工 Chapter 1 Preface to Steel Structure 钢管

防腐施工 Chapter 1 Preface to Steel Structure

二防腐材料 1、目前各种埋地管道的防腐层主要有：原油加工过程的一种产品，在常温下呈黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体。是有机胶凝材料，属于憎水性材料，结构致密。 1、石油沥青

2、环氧煤沥青：由环氧树脂、煤焦沥青、溶剂固化剂等组成的双组份漆 具有优异的电绝缘性、抗水渗透性、抗微生物侵蚀、抗杂散电流、耐热、耐温差骤变等优良性能，涂层可在-4～150℃之间使用。主要用于埋地或水下的输气、输水管道的外壁防腐，也适用于各类钢结构、设备防腐及污水池、楼顶防水层、地下室混凝土层的防渗漏。

特点： 1、与钢管有足够的粘结力，可以有效阻止液体介质渗入钢管表面，埋地多年后仍能保持很高的粘接强度。聚乙烯粘带 2、有很好的断裂伸长率与延展性； 3、高的电绝缘性和低的吸水性及水气渗透率。

4、塑料环氧粉末

2、常用的涂料品种有： （1）环氧树酯漆

（2）酚醛树酯漆 干燥快、硬度高、耐水、耐化学腐蚀，但性脆，易泛黄。

（3）过氯乙烯漆 以过氯乙烯等树脂、颜料、填料、助剂及有机溶剂等配制而成。特点：该漆具有较好的光泽，漆膜坚硬，干性优良。用途：主要用于建筑工程、金属表面及木材表面的涂覆。

（3）聚氨酯漆 特点：漆膜强韧，光泽丰满，附着力强，耐水耐磨、耐腐蚀性。缺点主要有遇潮起泡，漆膜粉化等问题。广泛用于高级木器家具，也可用于金属表面

三、防腐施工的基本要求 清除铁锈、焊渣、毛刺、油、水等污物, 严格的表面处理必要时还要进行酸洗、磷化等表面处理。

什么是表面处理? 钢材表面在涂装油漆之前用各种方式除去钢材表面的铁锈,氧化皮,旧涂层,污油,灰尘,残留焊渣等污物,并使表面形成一定的粗糙度。

为什么要进行表面处理? 油漆在覆盖在被保护材料上成为漆膜以前，仅是个半成品，只有经过施工并成为质量合格的漆膜后，才具有保护作用。但其保护寿命受到许多因素的影响。其中影响最大的因素就是：表面处理的质量

在诸多影响涂层性能的因素中，表面预处理最为重要。在诸多影响涂层性能的因素中，表面预处理最为重要。虽然选择了恰当的涂层系统，但如果表面预处理没有做好，涂层的性能是很糟糕的。各因素对涂层寿命的影响

1. 表面处理 2. 漆膜厚度 3. 涂料种类 4. 其它因素影响程度 %

差的表面处理可以产生如下涂层缺陷,导致保护失败差的表面处理可以产生如下涂层缺陷,导致保护失败 • 1、气泡 • 原因: • 基材表面的盐,油,或水没有清理干净.

2. 剥落 • 原因之一: • 表面粗糙度过低。

2. 剥落 基材表面的锈，盐,油或水等杂质没有清理干净.

4. 锈蚀 原因之一: 基材表面处理不彻底或可溶性盐超过标准.

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