工业腐蚀及预防措施教学课件PPT.ppt
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1、2024年4月25日,1,作业三:,1.化工生产中,火源的形式包括哪些,至少列举7种。2.通过控制可燃可爆物质的量或浓度,达到防火防爆目的的四点措施为?3.在对化学反应温度的控制上,要注意哪三点?4.常用的灭火剂和灭火物质有哪五种?并且分别谈谈这五种灭火剂和灭火物质灭火的原理,2024年4月25日,第一章 绪论,2/52,作业四:,1.名词解释职业病、LD50、TLV-TWA、TLV-STEL、TLV-C、MAC2.毒物进入人体的三种途径是什么?3.对于常见的毒物如:砷,铅,汞及其化合物,硫化氢,二氧化硫,一氧化碳,氰化氢,氨气,苯和甲苯,四氯化碳,二硫化碳,分别谈谈它们对人体的危害。4.谈谈
2、为改善车间环境,防止职业毒害,应该从哪六个技术措施方面加以考虑。5.现场中毒急救的四个要领是什么?,2024年4月25日,第一章 绪论,3/52,作业五,1.名词解释韧性破裂、脆性破裂、疲劳破裂、应力腐蚀破裂、蠕变破裂2.什么是压力容器?压力容器按照其工作压力的高低,可分为哪四类?3.分别谈谈中低压容器和高压容器的结构特征是什么?4.谈谈锅炉在生产运行中锅炉常见的四个危险因素。5压力容器的安全泄压装置分为哪两大类?安全泄压装置的作用是什么?哪些情况下不能选用安全阀而只能用爆破片作为安全泄压装置?6.根据本章PPT上的英文部分,谈谈在实验室灌装,移动及给液氮钢瓶安装流量调节阀时,要注意的一些问题
3、。,2024年4月25日,4,第七章 工业腐蚀与预防措施,2024年4月25日,第一章 绪论,5/52,前篇:Materials,Materials,Ceramics and glasses,Brittleness(脆性)-the tendency of a material to fracture usually under low stress and with out warning,Creep(韧性)-plastic deformation under a stress load,Ductility(延展性)-the ability to deform permanently unde
4、r stress without break,Fatigue-the progressive loss of strength due to the cyclic loading.In general the maximum stress sustainable by the material is inversely proportional to the number of load cycles,Impact strength(冲击硬度)-the ability to withstand shock loading.High impact strength materials are r
5、eferred to as tough materials,2024年4月25日,第一章 绪论,6/52,Metals-ferrous(50%Fe)-nonferrous,Ferrous alloy low cost,good availability,good workability,Cast iron c1.5%Gray灰铁-(C as graphite)general construction equipment,brittle,machinable,difficult to weld,White-马口铁(c as Fe3C)hard,abrasive,brittle,Ductile球墨
6、铸铁-(C as graphite nodules)ductile,high strength,Wrought熟铁-(contains slag(iron silicate铁的硅酸盐)good shock,vibration and Corrosion resistance,Silicon iron硅铁-(15%Si)cast form only(只可铸造成型),brittle,low strength,good corrosion resistance,2024年4月25日,第一章 绪论,7/52,Carbon steel c1.5%,Cr4%Better strength than cas
7、t iron,easier to weld and can be given any degree of hardness depending on elements addedAdditives commonly used Al,Cr,Co,Mn,Mo,Ni,Si,S,W,V,Low alloy steel C4%Improved corrosion resistance over carbon steels,Stainless steels Cr12%(ferritic,austenitic,martensitic)Good for corrosive and high temperatu
8、re useSusceptible to stress corrosion cracking(应力腐蚀裂纹)and pitting(点蚀),2024年4月25日,第一章 绪论,8/52,Nonferrous alloysAluminum alloys(1000,-7000 series)Copper alloys(beryllium bronze铍青铜,brass黄铜,Muntz metal蒙知黄铜,bronzes青铜)Nickel alloys(monel蒙乃尔铜-镍合金,inconel,incoloy,hastelloys哈司特镍合金(耐盐酸,耐蚀,耐热)Titanium-exeption
9、ally good corrosion resistance but not suitable for dry chlorineTantalum-used as a cladding material in very corrosive environmentsZirconium 锆-resistant to fused alkalies but not wet chlorine or oxidizing metal chlorides,2024年4月25日,第一章 绪论,9/52,第一节 工业腐蚀及其危害,一、工业腐蚀概述腐蚀是指材料在周围介质作用下产生的破坏。腐蚀的原因是多方面的,可以是化
10、学的、物理的、生物的、机械的等等。工业腐蚀主要是由于原材料中含有的以及过程中生成的腐蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中的微量氯和溶解氧也会产生腐蚀作用。腐蚀的形式是多种多样的。按照腐蚀的环境或起因,有大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀、生物腐蚀、水腐蚀、非水溶液腐蚀等。按照腐蚀的结果或表现形式,有点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等等。腐蚀无处不在,种类繁多。为了制定防腐对策,需要对装置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以及运转条件等进行详尽研究,加大力度、综合治理,从而防止或减缓腐蚀性破坏。,2024年4月25日,第一章 绪论,10/52,二、腐蚀机理,1,化学腐蚀化
11、学腐蚀是指周围介质对金属发生化学作用而造成的破坏。工业中常见的化学腐蚀有金属氧化、高温硫化、渗碳、脱碳、氢腐蚀等。金属氧化:金属在干燥或高温气体中可与氧反应造成腐蚀。氧化过程可表示为2Me+O22MeO式中 Me表示金属。高温硫化:是指含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化氢等,在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。特别是在有水蒸气存在的条件下,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,硫化氢则成为氢硫酸,高温硫化腐蚀状况会加重。,2024年4月25日,第一章 绪论,11/52,渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与钢接触分解成游离碳,并渗入钢内形成碳化物的过程。脱碳是指钢中渗碳体在高温下与气体介质如水蒸气
12、、氢、氧等,发生化学反应引起渗碳体脱碳的过程。渗碳和脱碳均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。氢腐蚀:氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的过程。,2024年4月25日,第一章 绪论,12/52,2电化学腐蚀金属材料与电解质溶液接触时,由于不同组分或组成的金属材料之间形成原电池,其阴、阳两极之间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解,造成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。两种不同金属在溶液中直接接触,因其电极电位不同而构成腐蚀电池,使电极电位较负的金属发生溶解腐蚀,则称之为电偶腐蚀,或接触腐蚀。工程上不乏不同金属材料间的接触,电偶腐蚀这类电化学腐蚀屡屡发生。,2024年4月25日,第一章 绪论
13、,13/52,三、腐蚀的危害与损失,伴随世界工业化进程的是环境污染的加重和人类生存条件的恶化。污染环境的物质大多是腐蚀性物质,所以腐蚀现象无时不在,随处可见。腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中,腐蚀所造成的经济损失占很大比例。19641973年间,日本金属工业公司处理设备损伤事故1009起,有985起与腐蚀有关,占9762。美、英、前苏联、前西德等国19691970年间的调查资料表明,由于腐蚀造成的直接损失,占国民经济总收入的2042。美国每年汽车事故损失300亿美元,火灾损失110亿美元,洪水损失43亿美元,风灾损失17亿美元,地震损失4亿美元,而腐蚀造成的损失达700亿美元,远远超
14、出上述其余各项的总和。,2024年4月25日,第一章 绪论,14/52,在化学工业中,所用原材料及生产过程中的中间产品、副产品、产品等大部分具有腐蚀性。腐蚀性介质对建筑物、厂房、设备基础、各种构架、道路、地沟等,都会造成腐蚀性破坏。致使建筑物临危、厂房倒塌、设备基础下陷、构架毁坏、管道变形开裂,造成重大事故。在化工生产中,大量酸、碱等腐蚀性介质,严重地腐蚀着机械、设备,管路、阀门、垫片、填料等,致使设备壁厚变薄、强度下降,设备、管路、阀门泄漏,内容物向外泄放或散逸,引起中毒、火灾、爆炸等事故发生。电气、仪表等设施,会因腐蚀而引起绝缘破坏、接触不良,致使电气、仪表失灵,引发各类事故。,2024年
15、4月25日,第一章 绪论,15/52,第二节 工业腐蚀的典型类型,一、全面腐蚀全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程度相同的腐蚀,也称作均匀腐蚀。在全面腐蚀中,金属以一定的速度被腐蚀介质所溶解,金属结构逐渐变薄。而局部腐蚀是指金属结构特定区域或部位上的腐蚀。全面腐蚀的速度,以金属结构单位时间内,单位面积的质量损失表示,如mgdm2d1,gm2h1;也可用金属每年腐蚀的深度,即金属构件每年变薄的程度来表示,如mma1。,2024年4月25日,第一章 绪论,16/52,金属材料的耐腐蚀性,依其腐蚀速度分为四个等级,列于下表。,2024年4月25日,第一章 绪论,17/52,二、缝隙腐蚀,缝隙腐
16、蚀是在电解质溶液中,金属与金属、金属与非金属之间的狭缝内发生的腐蚀。在管道连接处,衬板、垫片处,设备污泥沉积处,海生物附着处,以及设备外部尘埃、腐蚀产物附着处,金属涂层破损处,均易产生缝隙腐蚀。一般为电化学腐蚀。缝隙可以使溶液侵入,也可使其流动受阻。缝宽在0.100.12 mm间最易腐蚀,一般腐蚀的缝隙宽度约为0.0253.125 mm。缝内外面积比越大,则提供阴极反应的场所越多,从而加速了缝内的阳极反应,使腐蚀加快。,2024年4月25日,第一章 绪论,18/52,三、孔腐蚀,孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的腐蚀,简称孔蚀,也称作小点腐蚀。金属表面由于露头、错位、介质不均匀等缺陷,使其表
17、面膜的完整性遭到破坏,成为点蚀源。点蚀源在某段时间内呈活性状态,电极电位较负,与表面其他部位构成局部腐蚀微电池。在大阴极、小阳极的条件下,点蚀源的金属迅速被溶解形成孔洞。氯化物、溴化物、次氯酸盐等溶液,及含氯离子天然水的存在,最易产生孔蚀。氯化亚铜、氯化亚铁或卤素离子与氧化剂同时存在,则能加剧孔蚀。当介质中OH、NO3、SO42、ClO4等阴离子与溶液中的Cl比值达一定值时,对孔蚀有抑制作用,否则其作用相反。增加溶液流速,能消除金属表面滞流状态,有降低孔蚀作用的倾向。,2024年4月25日,第一章 绪论,19/52,四、氢损伤,1氢腐蚀在高温高压下,氢引起钢组织结构变化,使其机械性能恶化,称为
18、氢腐蚀。氢腐蚀是指H2在高温高压下在钢表面分解为H。H经化学吸附透过金属表面固溶体,向钢内部扩散。H在夹杂物与金属交界处形成H2,或与碳化合生成甲烷(CH4)。H2和CH4不能重溶或扩散,封闭聚集形成高压造成应力集中,引起微裂纹生成。化学工业用钢常见的氢腐蚀有以下特征:软钢或钢表面可见鼓泡,微观组织沿晶界可见许多微裂纹。被腐蚀的钢强度、塑性下降,容易脆断。氢腐蚀与氢脆不同,不能用脱氢的方法使钢材恢复其机械性能。,2024年4月25日,第一章 绪论,20/52,2氢脆氢脆是指氢扩散到金属内部,使金属材料发生脆化的现象。一般认为氢溶于钢后残留在位错处,当氢达饱和状态后,对位错起钉孔的作用,使滑移难
19、以进行,从而使钢呈现出脆性。氢脆具有可逆性,未脆断前在100150间适当热处理,保温24 h可消除脆性。氢脆不同于应力腐蚀,无须腐蚀环境,而且在常温下更容易发生氢脆。合金钢碳化物组织状况对氢脆有直接影响,氢脆开裂容易程度顺序为:马氏体500回火马氏体粗层状珠光体细层状珠光体球状珠光体。合金钢强度级别越高,其氢脆敏感性越大。,2024年4月25日,第一章 绪论,21/52,第三节 应力腐蚀裂纹,一、应力腐蚀概述金属或合金在应力,特别是拉伸应力的作用下,又处在特定的腐蚀环境中,材料虽然在外观上没有多大变化,如未产生全面腐蚀或明显变形,但却产生了裂纹。这种现象称作应力腐蚀裂纹。因此,在全面腐蚀较严重
20、的情形下,不易产生应力腐蚀裂纹。应力腐蚀外观无变化,裂纹发展迅速且预测困难,因而更具危险性。应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。所以,只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素,便可以防止裂纹的产生。实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力,又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。采用上述方法防止应力腐蚀几乎是不可能的。因此,一般是通过改变材料的方法解决这个问题。此外,焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力,而加热冷却的热循环过程,也会使材质发生变化。所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意,认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。,2024年4月25日,第一章 绪论,22/52,金属材料并不是在
21、所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀裂纹。不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。随着各种金属材料应用范围的不断扩大,腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。化学工业中的应力腐蚀,是由于原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。另外,为了防止腐蚀所加入的碱,再生重整等过程中使用的催化剂,也是能引起应力腐蚀裂纹的物质。,2024年4月25日,第一章 绪论,23/52,二、应力腐蚀的机理与特征,应力腐蚀机理比较成熟的有机械化学效应、闭塞电池理论、表面膜理论、氢脆理论四种学说。下面简单介绍
22、这四种理论。机械化学效应理论认为,金属材料在应力作用下在应力集中处迅速变形屈服成为腐蚀电池阳极区,与金属表面腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池。使金属沿特定的狭窄区域迅速溶解开裂。闭塞电池理论认为,某些几何因素使金属裂纹引发点处电解液流动不畅形成闭塞电池。该处为阳极,其他处为阴极,闭塞区内的金属溶解。之后的自催化作用使金属溶解加速,发展成裂纹。,2024年4月25日,第一章 绪论,24/52,表面膜理论认为,金属表面膜在应力作用下受到破坏露出新表面,新表面因与有保护膜部分存在电位差异而构成腐蚀电池阳极,发生溶解形成裂纹源。应力集中,使裂纹进一步发展。氢脆理论认为,在应力作用下,金属腐蚀
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