鋼鐵生銹是我們?nèi)粘I钪薪?jīng)常見到的現(xiàn)象,說明鋼鐵會在大氣環(huán)境下發(fā)生腐蝕,考古發(fā)掘很難出土鋼鐵文物,說明鋼鐵在土壤中腐蝕更快。化工設(shè)備多是用金屬材料制造,腐蝕給化工生產(chǎn)造成極大破壞。造成腐蝕的原因是多種多樣的,我們要對設(shè)備采取一定的防腐蝕措施,減緩腐蝕速度,延長設(shè)備壽命。
1.腐蝕及腐蝕的危害
材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞稱為腐蝕。金屬材料如鐵生銹(圖1)、銅生綠銹(圖2)、鋁生白斑的現(xiàn)象屬于腐蝕,非金屬材料如塑料、橡膠的老化、龜裂等也看做是腐蝕。
腐蝕危害到國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個部門,造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。尤其在化工生產(chǎn)中,由于物料(如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等)往往具有強(qiáng)烈的腐蝕性,而化工設(shè)備被腐蝕將造成嚴(yán)重的后果:如腐蝕產(chǎn)物影響化工產(chǎn)品質(zhì)量;腐蝕引起設(shè)備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性、造成跑冒滴漏損失物料、增加原材料消耗、惡化勞動條件、提高產(chǎn)品成本;腐蝕產(chǎn)物會堵塞儀器儀表管口導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)或控制失靈;腐蝕使設(shè)備強(qiáng)度不足導(dǎo)致設(shè)備報廢;腐蝕引起大的火災(zāi)爆炸事故造成的人員傷亡、環(huán)境破壞的損失遠(yuǎn)超設(shè)備價值,因此,化工設(shè)備的腐蝕與防腐問題必須認(rèn)真對待。
2.金屬材料腐蝕分類
(1)化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕是指金屬與干燥的氣體或非電解質(zhì)溶液產(chǎn)生化學(xué)作用引起的腐蝕?;瘜W(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過程中無電流產(chǎn)生,且溫度越高,腐蝕介質(zhì)濃度越大,腐蝕速度越快。如各種管式爐的爐管受高溫氧化,金屬在鑄造、鍛造、熱處理過程中發(fā)生的高溫氧化等?;瘜W(xué)腐蝕后若形成致密、牢固的表面膜,則可阻止外部介質(zhì)繼續(xù)滲入,起到保護(hù)金屬的作用,如鋁與氧形成Al2O3表面保護(hù)膜。
(2)電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電化學(xué)作用引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕是很普遍、很常見的腐蝕,如金屬在酸、堿、鹽溶液、土壤、海水中的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕強(qiáng)烈的多,金屬的破壞大多是由電化學(xué)腐蝕引起的。
(1)全面腐蝕
全面腐蝕分布在整個金屬表面上,腐蝕的分布和深度相對較均勻,所以也叫均勻腐蝕。碳鋼在強(qiáng)酸中發(fā)生的腐蝕會屬于均勻腐蝕,這是一種質(zhì)量損失較大而危險性相對較小的腐蝕,對于化工容器而言,可通過設(shè)計時增加設(shè)備的壁厚來保障設(shè)備的安全。
(2)局部腐蝕
局部腐蝕主要集中在金屬表面某些極其小的區(qū)域,由于這種腐蝕的分布、深度很不均勻,預(yù)測和防止也比較困難,常在整個設(shè)備較好的情況下,發(fā)生局部穿孔或破裂而引起嚴(yán)重事故,所以危險性很大。常見的局部腐蝕有縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕等。
縫隙腐蝕一般發(fā)生在狹小的縫隙之間,縫隙寬度大約在0.025-0.1mm之間可能發(fā)生縫隙腐蝕??p隙太小,液體由于表面張力作用難以進(jìn)入縫隙,縫隙太大,液體能夠進(jìn)行對流流動,一般不會發(fā)生縫隙腐蝕?;ぴO(shè)備的法蘭連接、接管、螺栓、墊片、換熱器管子與管板連接等位置容易發(fā)生縫隙腐蝕。
晶間腐蝕是指金屬材料在一定的腐蝕性介質(zhì)中沿材料晶體邊界發(fā)生的腐蝕破壞。晶間腐蝕的金屬損失較少,但是由于腐蝕后晶間材料結(jié)合力降低導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。如受晶間腐蝕后的不銹鋼,表面看變化不大,但能承受力極小,甚至一敲即碎。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金鎂合金等材料常用來制造化工設(shè)備,他們極易發(fā)生晶間腐蝕。
2.3按照腐蝕的環(huán)境分類
按照腐蝕的環(huán)境可分為大氣腐蝕、水和蒸汽腐蝕、土壤腐蝕、化學(xué)介質(zhì)(酸、堿、鹽)腐蝕等。
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