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化工腐蚀与防护论文1500字

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化工腐蚀与防护论文1500字

金属的腐蚀与防护金属有许多优良的性质,例如导电性、导热性、强度、韧性、可塑性、耐磨性、可铸造性等。金属材料至今依然是最重要的结构材料,广泛应用于生产、生活和科技工作的各个方面。金属制品在生产和使用的过程中,受到各种损坏,例如,机械磨损、生物性破坏、腐蚀等。 1、金属腐蚀的定义 金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。金属的腐蚀还有其他的表述。所谓环境是指和金属接触的物质。例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等,以及生产生活用的原材料和产品。由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀,在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。金属发生腐蚀的部分,由单质变成化合物,至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。因此,在绝大多数的情况下,金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。 2、金属腐蚀的分类 有多种分类方法。 (1)按腐蚀过程的分,主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀,非电解质对金属的腐蚀等。引起金属化学腐蚀的介质不能导电。电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏,在腐蚀过程中有电流产生。引起电化学腐蚀的介质都能导电。例如,金属在酸、碱、盐、土壤、海水等介质中的腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于它可以分解为两个相互独立而又同时进行的阴极过程和阳极过程,而化学腐蚀没有这个特点。电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍。 (2)按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀,是指腐蚀分布于整个金属的表面。全面腐蚀有各处的腐蚀程度相同的均匀腐蚀;也有不同腐蚀区腐蚀程度不同的非均匀腐蚀。在用酸洗液清洗钢铁、铝设备时发生的腐蚀一般属于均匀腐蚀。而腐蚀主要集中在金属表面的某些区域称为局部腐蚀。尽管此种腐蚀的腐蚀量不大,但是由于其局部腐蚀速度很大,可造成设备的严重破坏,甚至爆炸,因此,其危害更大。金属在不同的环境条件下可以发生不同的局部腐蚀。例如孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀等。还有按腐蚀的环境条件把腐蚀分为高温腐蚀和常温腐蚀;干腐蚀和湿腐蚀等。当金属和周围介质接触时,由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。从热力学观点看,除少数贵金属(如Au、Pt)外,各种金属都有转变成离子的趋势,就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化,造成设备破坏、管道泄漏、产品污染,酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费,使国民经济受到巨大的损失。据估计,世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值%~%,超过每年各项大灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨!因此,研究腐蚀机理,采取防护措施,对经济建设有着十分重大的意义。金属防腐蚀的方法很多,主要有改善金属的本质,把被保护金属与腐蚀介质隔开,或对金属进行表面处理,改善腐蚀环境以及电化学保护等。(1)改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。例如,在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。(2)形成保护层在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法,物理方法和电化学方法实现的。①金属的磷化处理钢铁制品去油、除锈后,放人特定组成的磷酸盐溶液中浸泡,即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜,这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色,厚度一般为5 μm~20 μm,在大气中有较好的耐蚀性。膜是微孔结构,对油漆等的吸附能力强,如用作油漆底层,耐腐蚀性可进一步提高。②金属的氧化处理将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中,加热处理,其表面即可形成一层厚度约为 μm~ μm的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4),以达到钢铁防腐蚀的目的,此过程称为发蓝处理,简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性,不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件,弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。③非金属涂层用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层,称为非金属涂层,也可达到防腐蚀的目的。例如,船身、车厢、水桶等常涂抽漆,汽车外壳常喷漆,枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面,比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁。色泽艳丽,兼具防蚀与装饰的双重功能。搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉,有极好的耐腐蚀性能,因此作为耐腐蚀非金属涂层,广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。④金属保护层它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成,除电镀、化学镀外,还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法,作为浸涂层的金属是低熔点金属,如Zn、Sn、Pb和A1等,热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝,应用最广;热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器;热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆;热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。(3)改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如,减少腐蚀介质的浓度,除去介质中的氧,控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。(4)电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施,使之成为腐蚀电池中的阴极,从而防止或减轻金属腐蚀的方法。①牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极,固定在被保护金属上,形成腐蚀电池,被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳,海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。②外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。金属的腐蚀虽然对生产带来很大危害,但也可以利用腐蚀的原理为生产服务,发展为腐蚀加工技术。例如,在电子工业上,广泛采用印刷电路。其制作方法及原理是用照相复印的方法将线路印在铜箔上,然后将图形以外不受感光胶保护的铜用三氯化铁溶液腐蚀,就可以得到线条清晰的印刷电路板。三氯化铁腐蚀铜的反应如下:2FeCl3 + Cu==2FeC12 + CuCl2此外,还有电化学刻蚀、等离子体刻蚀新技术,比用三氯化铁腐蚀铜的湿化学刻蚀的方法更好,分辨率更高。

浅议化工压力容器的防腐蚀管理论文

一、引言

压力容器是化工生产中各种反应的发生场所,化学反应多处在高温高压的环境下,为了保证化学反应的正常进行以及安全的化工生产,就必须密切关注压力容器的使用寿命和自身完整性。导致压力容器使用寿命缩短和自身完整性被破坏的因素分作两种,一是机械性破裂,二是环境破裂。机械性破裂指的是遭受外力撞击而发生的破损;环境破裂指的是腐蚀。机械性破裂多来自外界,容易发现和处理;环境破裂(腐蚀)多发于压力容器内部,不易察觉和处理。本文就化工压力容器发生腐蚀的类型、原因、防治措施等方面,论述一些管理措施。

二、化工压力容器腐蚀的常见类型

化工压力容器常见的腐蚀类型包括:物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀。

1、物理腐蚀

在常温常压下,除了极少数的活泼金属,其他的大部分金属,相互之间不会发生反应。但是在高温高压的环境中,当低熔点的金属变成液态的时候,就会对高熔点的未变成液态的固态金属产生物理溶解作用,这种纯粹是物理性质的剥蚀溶解作用,故称作物理腐蚀。例如,液态锌溶解剥蚀钢制容器就是典型恶物理腐蚀现象。

2、化学腐蚀

化学腐蚀的起因是化学反应。物质的原子被重新排列组合生成新物质的过程,称为化学反应。化学反应中常伴有发光、发热、变色、生成沉淀物等现象,是否生成新的物质,是判断一个反应是否为化学反应的依据。化工压力容器里的化学原料与容器内壁通过置换反应、分解反应、合成反应、氧化还原反应,生成新的物质,改变了化工压力容器材质,削弱了容器耐压耐温的强度。

3、电化学腐蚀

电化学反应指的是,化工压力容器内壁金属与容器内的液态化学原料,由于存在阴阳离子呈现聚集区域的分别,而产生电位差,形成电流回路,使得容器内表面的金属原子不断被剥离出电子,金属原子结构被破坏,最终,内壁金属被不断剥离掉落,形成腐蚀。在化工压力容器内,金属容器与化学原料发生最多的就是电化学反应,电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象。

4、应力腐蚀

化学原料在化工压力容器内部不是静止的,而是在搅拌、反应等作用力下,不断地流动、旋转、翻腾的。多种物质混杂甚至成粘稠状的化学原料在运动中会对容器内壁产生冲刷作用,不论是粘拉或是挤压,统称为应力作用,由此产生的腐蚀称作应力腐蚀。应力腐蚀的发展速度很快,没有外形的明显变化,不易察觉,其造成的破坏性很严重。

三、化工压力容器腐蚀的生成原因与防控举措

1、腐蚀的生成原因

(1)容器本身原因。容器本身引发腐蚀的原因有:①金属化学成分。金属材料具有与容器内的化学原料发生化学反应的特性,金属材料杂质比较多,金属材料的合金成分、比例、加工工艺不合格。②容器制造工艺。在冲压、热处理、焊接等加工过程中,容器金属材料会发生内应力变化。(2)环境原因。在化工生产中,压力容器一方面要承受高温高压的考验,一方面要克服化学原料的各种腐蚀,这些都是有条件有限度的,若是超出了承受的极限,必然会发生腐蚀现象。在加入酸碱等性质的不同化学原料的时候,如果没有按照配方比例严格操作,容器内化学反应物的成分、PH值、浓度、氧化能力等必然会加深腐蚀;在高温高压的环境中,金属的抗腐蚀作用会快速下降,温度与压力越高,抗腐蚀的性能越差;当化学原料流动的速度越快,冲击磨损和空泡磨损的作用就会越大,容器内壁保护膜的脱落速度会因为应力作用而加大。

2、防腐蚀的防控举措

(1)选择合格的压力容器材料。化工压力容器的生产、安装、使用,必须严格执行国标,按照容器的使用用途、安装环境选择合适的容器材料,根据不同的情况,在容器钢材中加入镍、铜、钛、铬等不同的合金,在容器表面进行不同的氧化保护膜的制作。另外,应充分考虑压力容器的安置环境,配置防毒、防爆、防火等附属设施设备。(2)选择合适的缓蚀剂。缓蚀剂的作用是减缓设备的腐蚀速度,根据配比,只需加入原料总量的千分之几、万分之几,就可以有效地保护压力容器内壁的抗腐蚀性能,同时不会对正常的化学反应有任何影响。是一种比较经济实惠的`抗腐蚀方法。(3)提高容器焊接质量。化工压力容器的体积都比较大,需要采用焊接技术拼接制作,一般使用的是电弧焊和氩弧焊这两种焊接工艺。从焊条的选择、焊接的方法、焊接的质量、焊后的热处理,都要按照生产工艺与图纸要求,严格执行,仔细检查,使用晶间腐蚀试验和超声波探伤射线探伤等检验手段,杜绝出现细小的缺陷。最终目的是为了保持焊接区的金相组织与性能,彻底消除焊缝的残余应力,防止产生裂纹。(4)电化学保护。根据电化学原理,采用牺牲阳极保护法或外加电流法,将被保护的金属作为阴极,分别通过牺牲铝、锌、合金等外加阳极,通过外加直流电保护阴极的方法,防止或减缓压力容器金属的腐蚀。(5)使用防腐材料。防腐涂料一般由合成树脂、橡胶、植物油和浆液溶剂等非金属材料调配而成,将其均匀涂抹在压力容器内壁,待干燥后可以形成一层薄膜,削弱化学原料的渗透作用,降低腐蚀电流,从而达到较好的防腐效果。该方法是目前采用最广泛的一种防腐手段。(6)敷设防护衬里。对于腐蚀性很强的化学原料,仅仅使用上述方法是不能有效防控的,此时就需要敷设防护衬里。防护衬里的材料有不锈钢、钛合金、特种陶瓷、聚四氟乙烯、玻璃钢、合成橡胶等。防护衬里的适用性比较单一,成本比较高,一般只在特殊情况下采用。(7)内壁覆盖法。内壁覆盖法是在容器内壁镀一层耐腐蚀金属或陶瓷,亦或通过化学反应使容器金属内壁自身生成一种致密的保护膜。从而隔绝化学原料、水、氧气等与容器钢材的接触,阻止其被腐蚀。内壁覆盖法是一种较为便宜的通用的防护方法。(8)加强日常维护。化工压力容器的防腐蚀,根本之道在于有效预防。因此,增强员工责任心,加强日常的检查维护,是最有效的防腐蚀管理措施。严格执行压力容器的相关使用检修规程、进行定期巡视检查、取样,做好压力容器的运行档案记录工作,在毫末间分析腐蚀状况,做好积极的应对工作,减缓或抑制腐蚀破坏,确保设备的运行安全。

四、结论

总之,化工企业的相关人员要高度重视压力容器的腐蚀现象,时刻保持警惕,及时发现并正确处理压力容器的腐蚀现象,从而抑制或减缓腐蚀破坏,延长设备使用寿命,保证化工设备的安全运行。

举例子,特别是户外建筑,从化学原理分析,通俗一点

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化工腐蚀与防护论文

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电化学腐蚀与防护论文

关于浅谈金属腐蚀与防护方式论文

无论是在学校还是在社会中,大家都写过论文,肯定对各类论文都很熟悉吧,论文是对某些学术问题进行研究的手段。你所见过的论文是什么样的呢?以下是我整理的关于浅谈金属腐蚀与防护方式论文,仅供参考,欢迎大家阅读。

摘要: 本文简单阐述了金属腐蚀的类别与影响因素,对于腐蚀的防护方式与必要性展开了具体的探究,并同时指明了部分经常使用的化学涂料,对于它们的原理与功能展开了简单的阐释。此外还论证了金属腐蚀的防护方式并非单一的,它是具有多样性的。最终对防护领域进行了忠告,尽可能的降低由于金属腐蚀的因素而引发的恶劣后果。

关键词: 金属腐蚀;因素;防护方式

化学工业、石油化工、原子能等领域中,因为材料腐蚀导致的跑、冒、滴、漏,不但会让社会承受重大的损失,还会导致大量的有害物质甚至是放射性物质外泄对环境造成不可恢复的伤害,继而对人们的身体健康造成威胁,一些物质在短时间内不会消失,会长时间内对环境以及人身造成威胁;同时因为金属腐蚀所引发的灾难性事故会危及人民的生命财产安全,例如氢脆和应力腐蚀断裂等类型的失效事故,一般会导致爆炸、火灾等重大的事故,使人们的生命财产承受巨大的损失。

1、金属腐蚀的类别

金属的腐蚀的发生主要是在环境的影响下所导致的破坏和变质。根据腐蚀过程来划分,主要包含化学腐蚀与电化学腐蚀;根据金属腐蚀破坏的状态与腐蚀区的布局,重点包含全面腐蚀与局部腐蚀;此外根据腐蚀的条件来划分。重点包含高温腐蚀与常温腐蚀;干腐蚀与湿腐蚀等。

2、影响金属腐蚀的因素

①空气相对湿度与金属腐蚀的临界相对湿度。空气内的氧气总是比较充足的,腐蚀反应的速率重点是基于水分的产生,假如到达或者超越特定的相对湿度,锈蚀就会以较快的速度出现和恶化,通常而言,钢铁的临界相对湿度大概是75%。

②空气中污染性物质的影响。通常能够见到的为SO2,CO2,Cl-,灰尘等,多数皆为酸性气体。

③温度。环境温度和变化规律影响金属表面水份凝聚及电化学腐蚀反应速率。

④酸碱盐。重点体现在影响水膜电解质浓度与H+浓度,进而加快腐蚀的速度。

3、防护方式

金属腐蚀的防护方式具有多样性,重点对象为金属本质,将被保护金属和腐蚀介质进行隔离,或者对金属的表面进行操作,改变腐蚀条件和电化学保护等。

改善金属本质

按照差异性的用途采取差异性的材料构成耐蚀合金,或者于金属内加入合金元素,提升它的耐腐蚀性,能够预防或者降低金属腐蚀的速度。比方,于钢内融入镍制成不锈钢能够强化防腐蚀等级。

构成保护层

于金属表面设置各类保护层,将被保护的对象和腐蚀性介质进行隔离,此为预防金属腐蚀的最佳方式。

金属的磷化处理

在钢铁制品去油、除锈操作之后,添加一定组成的磷酸盐溶液中浸泡,就能够在金属表面产生一层不溶于水的磷酸盐薄膜,此类过程即为磷化操作。磷化膜表现为暗灰色到黑灰色,厚度通常是5至20μm之间,于空气内具备较强的耐腐蚀能力。

金属的氧化处理

把钢铁制品融入至NaOH的混合溶液内,加热,在它的'表面就能够产生一层厚是~μm的蓝色氧化膜(主要组分是Fe3O4),来实现钢铁防腐蚀的目标,这个过程就叫做发蓝处理。此类氧化膜具备较强的弹性与润滑度,不会对零件的精度产生任何负面的作用。因此精密仪器与光学元件等通常选择这种操作。

非金属涂层

通过非金属比如油漆、喷漆、沥青等涂抹于金属表层产生保护层,叫做非金属涂层,亦能够实现防腐蚀的目标。比如船身、车厢、水桶等通常选择油漆,车辆的表面经常喷漆等。

金属保护层

其为将一类耐腐蚀能力较大的金属或者合金镀于保护对象的表层上所产生的保护镀层。此镀层的产生,不仅可以通过电镀、化学镀实现,还能够通过热浸镀、渗镀、真空镀等方式实现。

改善腐蚀条件

改善条件对于降低与避免腐蚀具有必要性。比如,能够选择在腐蚀介质内融入可以减小腐蚀速度的物质,也就是缓冲剂,来降低与避免腐蚀的发生。缓冲剂属于一类化学物质,将其适量的融入至腐蚀介质内,即能够大幅度降低金属腐蚀的速度。因为缓冲剂的用量较小,便捷和廉价,因此这也是一类十分重要的防腐蚀方式。

电化学保护法

此类方式为以电化学原理为基础的,于金属设备上进行操作,让其变成腐蚀电池中的阴极,进而成为预防或者减缓金属腐蚀的方式。

阴极保护

此外通过外加电源来保护金属。将保护的对象接于负极,变成阴极防止腐蚀的产生。同时选择部分铁块接于正极,让其变成阳极,使其腐蚀,也就是说牺牲阳极。此类方式重点应用于化工厂的部分酸性溶液贮槽或者管道,地下水管、输油管等。

4、结语

不管是在社会中的哪个领域,金属腐蚀工作皆具有十分重要的意义,对环境、经济、安全皆会产生严重的影响。石油化工设施比方新建油库、管道、大型石化生产设备等,应当采取防腐措施。但防腐蚀的方式具备多样性,其形成的因素也是多种多样的,这对于这个领域中的所有人员都是一个巨大的挑战,值得所有人员做出相应的努力。

为控制埋地钢质管道在土壤中的电化学腐蚀,公认的做法是采用外防护层和阴极保护联合防护措施。其中外防护层是主要防腐手段,即在钢管和腐蚀介质之间建立一个绝缘隔离层,避免腐蚀介质和钢管接触,从根本上防止钢管的电化学腐蚀;阴极保护作为防护层防腐的补充手段,为防护层缺陷处的钢管外表面提供电化学保护。电化学保护方法主要有两种,一种是牺牲阳极阴极保护,一种是外加电流阴极保护。选择一种其电极电位比被保护金属更负的活泼金属(合金),把它与共同置于电解质环境中的被保护金属从外部实现电连接,这种负电位的活泼金属在所构成的电化学电池中作为阳极而优先腐蚀溶解,故被称为牺牲阳极,释放出的电流使被保护金属阴极极化到所需要的电位范围,从而抑制腐蚀,实现保护,这就是牺牲阳极阴极保护。 (一)电化学腐蚀原理金属管道有一层的防止腐蚀的表层,该表层遭到腐蚀危险后,在金属管道裸露的外表层被雨水或潮湿的土壤打湿过后,氧气组与土地里面的氢离子形成发电池,作为阳极铁出现了氧化反应,因此铁会在非常短的时间里内腐蚀掉然后变为铁锈。主要的三个电化学腐蚀成份如下:1、金属溶解在阴极变为金属离子流入溶液;Me → Men+ ne2、电子是从阳极流到阴极3、流到阴极过后溶液里面能够吸收电子物质的 X 会接收电子X+ne → X·ne(二)件分析相关保护方案研究电化学的原理与分析金属腐蚀的缘由,对于三个电化学腐蚀的主要原因来定制相关的防护手段,能够按照下列三个方针;1、减慢或防止金融被溶解第一种方法,挑选适当的金属又或者说研究定制一款基本不溶解的金属。第二种方法,把会导致腐蚀的物质跟金属分开。第三种方法,把金属的 PH 值或别的性能改变。2、防止电子流向阴极第一种方法,把金属电势改变。第二种方法,把电子流向改变。3、把阴极里面可以吸收的电子物质清除掉;因为氧气会不停从空气里面流进土壤,所以现在没有能够清理阴极上可以吸取电子物质的相关措施。二、详细的防止电化学腐蚀的方案研究了三个电化学腐蚀的原因,并且综合了五个方案,能够使用下列几项方针,最后能够实现防腐。(一)挑选适当的金属又或者说研究定制一款基本不溶解的金属制作成能够真正防止腐蚀的金属,制作金属的时候会加进别的物质,提高金属的防腐蚀水平。把炼制钢的时候要填加Mn、Cr 等成份提炼成不锈钢。(二)把会导致腐蚀的物质跟金属分开把会导致腐蚀的物质跟金属分开,能够使用的方案有几种:第一种是采取涂抹的措施,把油漆涂在金属的表面上,或者涂沥青、塑料、搪瓷都可以,又或者采取镀层的措施给想要防锈的金属面层上化学镀或电镀的手段镀上 Sn、Zn、Cr、Ni、Ag、Au 等,避免内层给腐蚀了。(三)把金属的性能改变了尝试在能够构成电池的体系里面加缓蚀剂,把介质性质改变,把腐蚀的速度降低。(四)把金属电势改变了采取阴极防护措施,同时加上电源构成电解池,把所要防护的金属设为阴权,用废弃的金属当做要牺牲的阳极,需要保护的金属当做阴极来进行保护。(五)把电子流向改变采取阳极的防护措施,外部增加电源把要防护的金属阳极化,变成阳级,当达到相关程度的正向极数值后,因此表面有新成相层或吸附层而钝化金属。三、新方法的探究作为油田地面建设单位,工程建设公司常年接收各种采油工厂的维修工作与改造老区的工程,在实际施工的时候,有很多老化腐蚀的管线皆穿洞内部,这是因为输送管线的介质具备高腐蚀性,碱性与酸性,从另一个角度来说,输送的介质里有比较高的氧气与氢离子含量,比土壤里面的含量都还要高,有更加严重的电化学腐蚀。

在网站上找了一份,希望对你有帮助。一电化学腐蚀原理?1.腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化,所释放的电子完全为氧化剂消耗,构成一个自发的短路电池,这类电池被称之为腐蚀电池。腐蚀电池分为三(或二)类:(1)不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。例如:在铜板上有一铁铆钉,其形成的腐蚀电池。铁作阳极(负极)发生金属的氧化反应:Fe→Fe2++2e-;(Fe→Fe2++2e)=-.阴极(正极)铜上可能有如下两种还原反应:(a)在空气中氧分压=21kPa时:O2+4H++4e-→2H2O;(O2+4H++4e-→2H2O)=,(b)没有氧气时,发生2H++2e-→H2;(2H++2e-→H2)=0V,有氧气存在的电池电动势E1=-()=;没有氧气存在时,电池的电动势E2=0-()=。可见吸氧腐蚀更容易发生,当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起,相当于电池的外电路短接,于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。Fe氧化成Fe2+进入溶液,多余的电子转向铜极上,在铜极上O2与H+发生还原反应,消耗电子,并且消耗了H+,使溶液的pH值增大。在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2,接着又被空气中氧继续氧化,即:Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。这样不断地进行下去,机械部件就受到腐蚀。(2)电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。例如工业用钢材其中含杂质(如碳等),当其表面覆盖一层电解质薄膜时,铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。该微型电池中铁是阳极:Fe→Fe2++2e-碳作为阴极:如果电解质溶液是酸性,则阴极上有氢气放出(2H++2e-→H2);如果电解质溶液是碱性,则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。总结:从上面的分析可以看出:所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程:M→Mz++ze-阴极反应在不同条件下可以是不同的反应,最常见的有下列两种反应:?①在缺氧条件下,H+离子还原成氢气的反应(释氢腐蚀)2H++2e-→H2。(=)该反应通常容易发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的金属材料上。②氧气还原成OH-离子或H2O的反应(耗氧腐蚀)中性或碱性溶液中O2+2H2O+4e—→4OH-。(=)在酸性环境中,O2+4H++4e-→2H2(=)2.腐蚀电流一旦组成腐蚀电池之后,有电流通过电极,电极就要发生极化,因而研究极化对腐蚀的影响是十分必要。在金属腐蚀文献中,将极化曲线(电势~电流关系)绘成直线(横坐标采用对数标度),称为Evans(埃文斯)极化图(图10—8)。在Evans极化图中的电流密度j腐蚀表示了金属腐蚀电流,实际上代表了金属的腐蚀速率。影响金属表面腐蚀快慢(即腐蚀电流j)的主要因素:①腐蚀电池的电动势——两电极的平衡电极电势差越大,最大腐蚀电流也越大。②金属的极化性能——在其它条件相同的情况下,极化程度愈大(即极化曲线的斜率),腐蚀电流愈小。③氢超电势——释氢腐蚀时,氢在金属表面析出的超电势逾大,极化曲线的斜率就逾大,腐蚀电流反而减小。二、金属的稳定性“在所处环境下金属材料的稳定性如何?”是研究金属腐蚀与防腐首先必须考虑的问题。因此,金属-水系统的电势—pH图无疑是很有用的工具。1.电势(E)—pH关系的一般表达式若有如下电极反应:xO(氧化态)+mH++ze-?-→yR(还原态)+nH2O例如:Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++4H2O式中O代表氧化态、R代表还原态;x,m,z,y,n为各反应物、产物的计量系数。当T=时E=-(10—14)因pH=-lg[a(H+)],a(H2O)=1上式可写成E=--(10—15)在a(R),a(O)被指定时,电势E与pH值成直线关系。①.电势与pH无关的反应:②.这些反应只有电子得失,没有H+或OH-离子参加。例如反应Zn2+(aq)+2e-=Zn(s);E(Zn2++2e-→Zn)=[a(Zn2+)/a(Zn)]。当a(Zn2+)=10-6、a(Zn)=时,E(Zn2++2e-→Zn)=.水溶液中的氢、氧电极反应因为反应在水溶液中进行,反应与H2,O2,H+,OH-有关。所以凡是以水作为溶剂的反应系统都一定要考虑氢、氧电极反应。氢电极反应(①线):电极反应式2H+(a)+2e-→H2(p);当p(H2)=时,有E(2H++2e-→H2)=(10—13)在E—pH图上是一条截距为零的直线,斜率为。氧电极反应(②线):电极反应式O2(p)+2H+(a)+2e-→H2O(l)在(H2O)=1、p(O2)=时,E(O2+2H++2e-→H2O)=该式表示氧电极反应的E—pH直线与氢电极的E—pH直线斜率相同,仅截距不同。4.电势-pH图的应用(1)图10—9中每条线上的点都表示Zn—H2O系统的一个平衡状态。凡不在直线上的任何一点均为非平衡状态,且每条线上方为该线所代表电极反应中氧化态稳定区,下方为还原态稳定区。因此,在图上分别得到Zn2+,Zn,Zn(OH)2的各自稳定存在区。线②以上是O2(氧化态)的稳定区,下方是H2O(还原态)的稳定存在区;在线①以上是H+(氧化态)的稳定区、线①以下是H2(还原态)的稳定存在区。(2)在E—pH图中任意两条线所代表的电极反应都能构成一个化学反应。例如线①与②所代表的电极反应构成的化学反应为:O2(g)+2H2(g)=2H2O(l)。该反应可视为氧电极和氢电极组成的燃料电池。一般而言,高电势区直线所代表电极反应中的氧化态能氧化低电势区直线所代表反应中的还原态即:[氧化态]上+[还原态]下→[还原态]上+[氧化态]下且二直线相距愈远,以此二直线所代表电极反应组成电池时,电池的电动势就愈大,因此该氧化还原反应的趋势就愈大。如Zn2++2e-=Zn是线段a代表的平衡系统,该平衡位于①线下方,说明Zn在水溶液中是不稳定的。溶液中H+被还原成H2(g),Zn被氧化成Zn2+的反应2H++Zn=Zn2++H2是自发进行的。又因Zn的稳定区也在O2还原反应的②线以下,Zn被氧化成Zn2的反应:+2H++Zn=Zn2++H2O①线与a线反应组成电池:②线与a线组成电池,比①线距离线a更远,说明在含有O2的水溶液中Zn的热力学稳定性更差。(3)E—pH图可用来指导防腐、金属保护等方面的研究。从图10—9可知,当E<-时,Zn在酸性溶液中,既使在有氧存在的情况下都可以稳定存在,这就是金属电化学防腐的阴极保护原理;(4)水-Fe的E-pH图:Fe2++2e-→Fe(1线)Fe2O3+6H++2e=2Fe2++3H2O(2线)Fe3++e-=Fe2+(3线)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(4线)Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++3H2O(5线)3Fe2O3+2H++2e-=2Fe3O4+H2O(6线)Fe3O4+8H++8e-=3Fe+4H2O(7线)总之,E—pH图在解决水溶液中发生的一系列反应及平衡问题,如元素分离,湿法冶炼,金属防腐,金属电沉积,地质问题等方面均得到广泛的应用。三、电化学保护1.阳极保护(适用有钝化曲线的金属)凡是在某些化学介质中,通过一定的阳极电流,能够引起钝化的金属,原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法,取得了良好效果,有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。使用此法注意点:钝化区的电势范围不能过窄,否则容易由于控制不当,使阳极电势处于活化区,则不但不能保护金属,反将促使金属溶解,加速金属的腐蚀。2.阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极,这样构件本身就成为阴极而受到保护,发生还原反应。阴极保护又可用两种方法来实现。(1)称为牺牲阳极保护法:它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属,即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极,称为保护器。这时,保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解,从而保护了原有的金属。此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。(2)外加电流的阴极保护法:目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法,它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。该法是将被保护金属与外电源的负极相连,并在系统中引入另一辅助阳极,与外电源的正极相连。电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区,再回到直流电源B。当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势,则所有金属表面处于同一电势,腐蚀电流消失。因此,只要维持一定的外电流,金属就可不再被腐蚀。(3)气相中阴极保护。电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。1988年,中国研究出了气相环境中的阴极保护技术,用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护,并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果,使材料的寿命延长了20多倍,为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。气相阴极保护原理与溶液中的阴极保护原理相同,只是用固体电介质代替溶液,成为阴极保护电流从阳极层流向阴极层的主要离子迁移通道。外加阴极电流从辅助阳极流入,经过固体电介质至阴极(即被保护的结构材料),从而使处于气相环境中的结构得到保护。3.缓蚀剂的防腐作用把少量的缓蚀剂(如万分之几)加到腐蚀性介质中,就可使金属腐蚀的速率显著的减慢。这种用缓蚀剂来防止金属腐蚀的方法是防腐蚀中应用得最广泛的方法之一。下面我们根据极化图来说明缓蚀剂抑制金属腐蚀的基本原理。电化学腐蚀的速率是由阳极过程和阴极过程的极化特征所决定的。只要加入的缓蚀剂能够抑制上述过程中的一种或二种,腐蚀速率就会降低。根据缓、蚀剂所能抑制的过程,我们可以把缓蚀剂分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。加入缓蚀剂,加快极化程度,降低腐蚀电流。作用的机理主要是在电极表面形成钝化膜或者吸附膜。缓蚀剂的种类繁多,属于无机类的缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐,磷酸盐等等;属于有机类的缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类等等。具体使用时,需根据要保护的金属种类和腐蚀介质等条件通过筛选试验来确定。

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主管单位:上海市科学技术协会主办单位:上海市腐蚀科学技术学会上海材料研究所主编:杨武地址:上海市邯郸路99号邮政编码:200437国际标准刊号:ISSN 1005-748X国内统一刊号:CN 31-1456/TQ刊期:月刊创刊日期:1980-01-01年创刊开数:大16开国内外公开发行,邮发代号:4-593 (也可向本刊编辑部订阅)2004年经专家评审,《腐蚀与防护》杂志被编入《中文核心期刊要目总览》,在此之前本刊已被包括NACE International、ENGINEERING INDEX、Elsevier等国外多家重要检索系统收录。腐蚀科学是一门新兴的边缘学科,为减轻因腐蚀造成的经济损失,各界对这门学科的重视程度以及对相关技术的需求正呈现不断上升的趋势,我刊恰好顺应了这一需求。刊物特点体现在:不限于某一行业的专门问题,而是着眼于普遍的规律和现象;注重理论对实践的指导,偏重先进的实用性技术的推广。因此,刊物适合国民经济各领域的科学技术人员和管理人员阅读。根据反馈信息不完全统计,我刊读者主要包括:防腐工程技术人员、建筑工程技术人员,油田、石油化工、化工厂、电镀厂、发电厂、矿山的工程技术人员和工程管理、设备管理人员,以及大学及科研单位的研发人员。

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主管单位:上海市科学技术协会主办单位:上海市腐蚀科学技术学会上海材料研究所主编:杨武地址:上海市邯郸路99号邮政编码:200437国际标准刊号:ISSN 1005-748X国内统一刊号:CN 31-1456/TQ刊期:月刊创刊日期:1980-01-01年创刊开数:大16开国内外公开发行,邮发代号:4-593 (也可向本刊编辑部订阅)2004年经专家评审,《腐蚀与防护》杂志被编入《中文核心期刊要目总览》,在此之前本刊已被包括NACE International、ENGINEERING INDEX、Elsevier等国外多家重要检索系统收录。腐蚀科学是一门新兴的边缘学科,为减轻因腐蚀造成的经济损失,各界对这门学科的重视程度以及对相关技术的需求正呈现不断上升的趋势,我刊恰好顺应了这一需求。刊物特点体现在:不限于某一行业的专门问题,而是着眼于普遍的规律和现象;注重理论对实践的指导,偏重先进的实用性技术的推广。因此,刊物适合国民经济各领域的科学技术人员和管理人员阅读。根据反馈信息不完全统计,我刊读者主要包括:防腐工程技术人员、建筑工程技术人员,油田、石油化工、化工厂、电镀厂、发电厂、矿山的工程技术人员和工程管理、设备管理人员,以及大学及科研单位的研发人员。

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