第六章防腐方法课件.ppt

第六章 防腐方法,过程装备腐蚀与防护,第一节 电化学保护第二节 衬里第三节 防蚀结构设计第四节 其他防腐方法,第六章 防腐方法过程装备腐蚀与防护第一节 电化学保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,金属与非金属材料覆盖层目前工程中应用最广泛。金属覆盖层 可分为：金属衬里、金属镀层、复合金属板等。非金属覆盖层 可分为：衬里、搪瓷、搪玻璃、涂料、联合覆盖层。电化学保护：阴极保护和阳极保护。防腐蚀结构设计 介质处理：包括在腐蚀介质中添加缓蚀剂。,防腐的方法,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 金属与,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,一、阴极保护 金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位a 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。即：对被保护金属施加负电流，通过阴极极化使其电极电位负移至金属的平稳电位，从而抑阻金属腐蚀的保护方法称为阴极保护。,阴极保护的概念,第六章 防腐方法第一节 电化学保护一、阴极保护阴极保护的,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,1.阴极保护原理(1)阴极保护的类型 外加电流阴极保护 将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进入阴极极化而使金属得到保护的方法，称为外加电流阴极保护，简称电保护。,阴,第六章 防腐方法第一节 电化学保护1.阴极保护原理阴,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,外加电流阴极保护则是利用外部电源对被保护体施加阴极电流，为其表面上进行的还原反应提供电子，从而抑阻被保护体自身的腐蚀过程。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 外加电流,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,外加电流阴极保护的特点：适用于长输管线和区域性管网的保护输出电流大，一次性投资相对较大 安装工程量较小，可对旧管道补加阴极保护 运行期间需要专业人员维护容易实现远程自动化监控,第六章 防腐方法第一节 电化学保护外加电流阴极保护的特点,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,牺牲阳极保护 在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫做牺牲阳极保护，也称护屏保护。在土壤等电解质环境中，牺牲阳极因其电极电位比被保护体的更负，当与被保护体电连接后将优先腐蚀溶解，释放出的电子在被保护体表面发生阴极还原反应，抑阻了被保护体的阳极溶解过程，从而对被保护体提供了有效的阴极保护。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护牺牲阳极保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,第六章 防腐方法第一节 电化学保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,牺牲阳极保护的特点：适用范围广，尤其是中短距离和复杂的管网；阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小；随管道安装一起施工时，工程量较小；运行期间，维护工作简单；阳极输出电流不能调节，可控性较小。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 牺牲阳极保护的特点：,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,两种保护方法的优缺点 外加电流保护法优点输出电流连续可调，可满足较大的保护电流密度要求不受环境电阻率限制工程越大越经济对管道防腐覆盖层质量要求相对较低保护装置寿命长,问题,第六章 防腐方法第一节 电化学保护两种保护方法的优缺点,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,缺点需要可靠外部电源 对临近金属构筑物干扰大，特别是铺助阳极附近需设阴极保护站，日常进行维护管理在需要较小电流时，无法减少最低限度的装置费用,第六章 防腐方法第一节 电化学保护缺点,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,牺牲阳极保护法 优点不需要外部电源对临近金属构筑物干扰小管理维护工作量小工程费用与保护长度成正比保护电流分布均匀，利用率高。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护牺牲阳极保护法,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,缺点高电阻环境不宜使用保护电流不可调对覆盖层质量要求高消耗有色金属，需定期更换杂散电流干扰大时不能使用,第六章 防腐方法第一节 电化学保护缺点,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(2)电保护和护屏保护的区别：相同点：阴极保护的原理相同，不同点：被保护金属阴极极化而输入的阴极电流，前者靠外加直流电源，后者靠另一个电位更负的金属的腐蚀溶解。可从电极反应、极化曲线和极化图以及电位-pH图等诸方面理解阴极保护原理。下面我们试着用极化图来理解。,问题,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(2)电保护和护屏保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,当外加阴极电流后，金属的腐蚀电位将向负方向移动，同原来的EC移至EA1，此时金属的腐蚀电流就由IC降到IA1，其外加阴极电流称为保护电流I保，为：,若继续增大外加阴极电流，由于E=E0A，则金属上的阴极溶解电流IA=0，表示微电池腐蚀停止，即金属得到了完全保护。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 当外加阴,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,2.阴极保护的基本参数 最小保护电流密度很难直接测量 达到完全保护时所需的最小电流值称为最小保护电流，若以电流密度计量，就称为最小保护电流密度。最小保护电位 在阴极保护下，当金属刚好完全停止腐蚀时的临界电位称为最小保护电位。最小保护电流密度和最小保护电位是衡量阴极保护是否完全的两个基本参数，都得通过实验确定。表6-1列出钢铁在一些介质中的最小保护电流密度值。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护2.阴极保护的基本参,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,3.阴极保护技术的设计要点(1)确定合理的保护度 阴极保护的保护效果以保护度Z表示：,一般阴极保护的效果随着外加电流的增大而增高，但是并非按比例提高。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护3.阴极保护技术的设,第六章 防腐方法,确定保护电流密度时应考虑的因素：从保护效果来讲，Ep越负越好。析氢反应的影响。析氢是使极化电流密度迅速增大，保护效益降低；析氢还可能造成对设备金属材料的危害，如氢脆问题，以及对金属表面涂层的破坏。当电流密度增大到一定值时，其保护度反而有所下降，即产生了“过保护”现象。,第六章 防腐方法 确定保护电流密度时应考虑的因素：,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,为什么会产生“过保护”现象呢？原因：由于过大的保护电流密度所对应的较负的保护电位下，金属表面的氧化膜被还原(如铁、不锈钢等)，或者作为阴极的被保护金属表面因发生析氢过程，而使周围溶液中的OH-浓度增高，加速了金属腐蚀(如两性金属铝等可能发生这种情况)。结论：采用阴极保护时，并非任何场合都要求达到完全保护，其保护度应根据被保护设备使用寿命与经常性消耗费(电能或护屏的消耗)等进行综合经济核算后确定。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 为什么,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(2)阳极材料的选择 护屏保护 阳极材料对保护效果起决定性作用。要求：护屏必须具有足够负的电位，并且极化性能愈小愈好；在使用过程中表面不产生高电阻的硬壳，溶解均匀。护屏材料：锌与锌合金、镁合金、铝合金等。比如：国内生产的锌-铝-镉三元合金，在海水中使用，电位必稳定，寿命长，且价格便宜。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(2)阳极材料的选择,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,电保护 阳极辅助材料对保护效果的影响相对来说较次要。阳极辅助材料：凡是导电的材料均可以用来制作辅助阳极。如：废钢铁、石墨、高硅铸铁、铅银合金、镀铂钛、铂钯合金等。其中最常用的是废钢。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 电保,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(3)护屏或辅助阳极的合理配置 阳极配置是否恰当，对阴极保护效果影响很大，特别对于结构形状比较复杂的设备以及介质导电率不太高的场合尤为突出。为什么？原因：如果阳极配置不合理，则会发生电流的“遮蔽作用”。遮蔽作用是由于电流有选择电阻最小的途径流动的特性、被保护设备上距离阳极最近的部位，电阻最小，将集聚很高的电流密度，而离阳极较远的部位，往往不能获得足够的电流密度，致使保护度降低，甚至完全得不到保护。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(3)护屏或辅助阳极的,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,结论：结构形状不宜太复杂 避免伸得较长的突出结构。当结构上的突出部分因工艺要求不可避免时，则可将突出部分涂以绝缘材料。阳极的数量和配置应尽量做到与被保护结构的各部位的距离大致相等，使电流的分散均匀。,太长,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 结论：太长,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(4)要预留保护参数的监测点 为了便于对保护参数进行测量和监控，在被保护设备上应预留保护参数的监测点。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(4)要预留保护参数的,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,4.阴极保护的应用实例 阴极保护比较适宜于腐蚀性不太强的介质中，如海水、土壤、中性盐溶液。为什么？原因：在强腐蚀介质中，由于电能或护屏材料的消耗太大，不经济。阴极保护应用实例见书表6-2。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护4.阴极保护的应用实,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,二、阳极保护 对具有活态钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为阳极保护。将被保护设备与外加直流电源的正极相连，在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，如果在此电位下金属能建立钝态并维持钝态，则阳极过程受到抑制，而使金属的腐蚀速度显著降低，这时设备得到了保护。保护效果好而又经济的防腐方法。但目前应用不是很普遍。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护二、阳极保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,1.阳极保护的主要参数阳极保护必须控制的主要参数致钝电流密度、维钝电流密度、钝化区范围。(1)致钝电流密度icp为使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度。影响因素 金属的本性、介质条件，致钝时间的长短。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护1.阳极保护的主要参数,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,第六章 防腐方法第一节 电化学保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,结论 促使金属建立钝态的致钝电流密度越小越好，但是不能太小。原因：致钝电流密度小，不仅可以使用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量，而且致钝过程中，被保护金属的阳极溶解也比较小。但是电流密度小到一定数值时，电流效率几乎等于零，电流全部消耗于电解腐蚀了，并非用于建立钝态。选择 设计阳极保护时，要合理的选择致钝电流密度，既考虑恰当的电源设备容量，又要使金属建立钝态时，不致遭受太大的电解腐蚀。采用逐步钝化的方法。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 结论,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(2)维钝电流密度ip 钝化区所对应的阳极极化电流密度，维钝电流密度希望越小越好。原因：它直接反映了金属设备在阳极保护下的腐蚀速度，并且维钝电流密度越小，经常性的电解消耗也越少。影响因素：维钝电流密度的大小同样也取决于金属的本性和介质条件(溶液组成、浓度、pH值、温度等)。为了降低维钝电流密度，常常采用涂料阳极保护的联合保护，效果很好。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(2),第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,第六章 防腐方法第一节 电化学保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(3)钝化区范围 反映金属钝态的稳定程度，稳定钝化区电位范围越宽越好。原因：在实施阳极保护时，即使电位波动，亦不致出现金属由钝态转变为活态或过钝化状态的危险，并且对控制电位的仪器设备和参比电极的要求也可适当降低；反之如果稳定钝化区的电位范围很窄，生产上工艺条件稍有波动，金属就有可能重新活化，阳极保护的实施就很困难。表6-3列出几种金属在一些介质中阳极保护的三个主要参数。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(3)钝,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,第六章 防腐方法第一节 电化学保护,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳极极化时金属能够钝化。阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大(称为电解腐蚀)。,阳极保护的实现必须具备两个条件,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 腐蚀,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,2阳极保护设计要点(1)正确选择辅助阴极材科 阴极的材料在阳极保护过程中应该是耐蚀的，并且要有一定的机械强度、制作容易、价格便宜，有的材料在某些介质中还要考虑氢脆的影响。对于浓硫酸，可以选用铂或镀铂电极、钽、钼等作为阴极材料 对于稀硫酸，可以选用银、铝青铜和石墨等作为阴极材料 当硫酸的纯度要求不高时，可以采用比较便宜的高硅铸铁或普通铸铁作为阴极材料。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护2阳极保护设计要点,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,(2)辅助阴极的合理配置通过实验来确定。在结构形状复杂的设备中，容易出现电流分布不均匀。距辅助阴极近的部位可能已钝化甚至过钝化，而距阴极较远或电流不易达到的地方，可能仍处于活化状态。,对盐类溶液和碱溶液，则可选用高镍铬合金或普通碳钢等作为阴极材料。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护(2)辅助阴极的合理,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,注：阴极的配置只要能满足致纯阶段的要求，那么维钝阶段一定能保证。(3)参比电极的选用和安装 监测金属电位所用的参比电极应该工作稳定、可靠，并且便宜、易于制作、安装和使用方便。电极的类型：一类是可逆电极甘汞电极、硫酸铜电极 优点：电位稳定，监测值精确度高，缺点：易损坏，安装、固定较困难。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 注：,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,另一类固体金属电极固体金属电极 特点：应用于电位范围较宽的系统，且制作简单，使用方便。参比电极的安装位置，一般选在距阴极最远或电位最低的部位。,第六章 防腐方法第一节 电化学保护 另一类固体,阳极保护和阴极保护的比较,阳极保护阴极保护相同只能用于电解质溶液的,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,三、电化学保护应用实例1.碳铵生产中碳化塔的阳极保护电化学保护在化肥生产中的应用:1460 2.氨水罐群循环极化法阳极保护 化工机械，1983，（1）：493.长征轮外加电流阴极保护的设计和应用腐蚀与防护，1980，（3）：314.黄浦江上游引水过江钢管的外加电流阴极保护腐蚀与防护，1990，11（3）：152,第六章 防腐方法第一节 电化学保护三、电化学保护应用实例,第六章 防腐方法,第一节 电化学保护,5.1.8米海水输送管内壁恒电位阴极保护腐蚀与防护，1982，3（2）：416.贮罐外底阴极保护7.SO发生器阳极保护,第六章 防腐方法第一节 电化学保护5.1.8米海水输,碳铵生产装置中碳化塔阳极保护,1000800600400200 0-200-400-600-800-1000,1.NHOH溶液2.NHHCO溶液3.碳化工作液40,电位,1 0 1 2,阴极框架支撑,接电源正极,1 2 3,阴极框架,阴极棒,冷却水箱,塔体,塔底阴极筐,阴极引出棒,接电源负极,阴极母排,Lgi(A/M),返回,碳铵生产装置中10001.NHOH溶液电位1 0,氨水罐群循环极化法阳极保护示意 引自化工机械1983 No.P54,周期转换可控硅恒电位仪（循环周期8分：极化2分，断电6分）,氨水成分：NH 18-20%Co 微量-2%尿素 0-1.5%,参,参,参,参,1 2 3 4,辅助,参比,工作,12 3 4,4#,1#,2#,3#,-,-,-,-,阴极1Cr1321m,参比电极:Pb,+,+,+,+,返回,氨水罐群循环极化法阳极保护示意周期转换可控硅恒电位仪（循环周,辅助阳极和参比电极分布平面图,辅助阳极：合金阳极，左右对秒，基本均匀分布，阳极间距2528M，安装在重戴水线到船底基线展开面的13处。参比电极：Ag/Agce 电极，共6支，左右舷各3支，分布在两个阳极之间，阳极屏蔽层边缘。长征舱外加电流阴极保护 腐蚀与防护1980,No3,船尾,A1 R1 A3 R3 As A7 R5 A9,A2 R2 A4 A6 R4 As A10 R6,三货舱,尾轴弄,控制室,主机舱,副机舱,行李舱,二货舱,一货舱,船首,返回,辅助阳极和参比电极分布平面图辅助阳极：合金阳极，左右对秒，基,阳极：石墨阳极井深度50M。第中井垂直安装阳术8至9个，参比电极：Cu/饱和硫酸铜电极,黄浦江这江引水钢管外加电流阴极保护,阴极保护站阳极深井参比电极井编号为沉井号,4,6,10,11,南市水厂,黄浦江,过江钢管,参比电极,沉井,阳极深井,返回,阳极：石墨阳极井深度50M。第中井垂直安装阳术8至9个，参比,地下输油钢管牺牲阳极保护,镁阳极11Kg发生电流93mA,镁阳极,输油管,镁阳极,阳极埋没,公路面,测试桩,2.4m,2.4m,1.4m,公路,阳极分布,输油钢管5297,1阳极组,1测试桩,严重腐蚀区（长120米）,2阳极组,2测试桩,返回,地下输油钢管牺牲镁阳极11Kg镁阳极输油管镁阳极阳极埋没,贮罐外底阴极保护（固体电解质涂层的应用）,直流电源,参比电流位置,v,石墨参比电极,沥青砂层,粗砂垫层,因体电解质涂,阳极涂层,返回,贮罐外底阴极保护直流电源参比电v石墨参比电极沥青砂层粗砂垫层,SO发生器阳极保护,电位E(V硫酸亚汞电极),3.83.43.02.62.2.1.81.41.00.60.2-0.2-0.6-1.0,-2-1 0 1 2 3,1.室温2.100c3.200c4.250c5.300c,145,54,23,Lgi(A/m),返回,SO发生器阳极保护电位E(V硫酸亚汞电极)3.8-2-,第六章 防腐方法,第二节 衬里,一、碳钢设备及衬里材料的表面处理1.对被粘物表面的要求 为了使粘结界面获得较高的粘附力，被粘物的表面必须满足以下几方面的基本要求。(1)有良好的润湿性 被粘物表面被胶粘剂完全润湿就是胶粘剂与被粘物之间达到最大的接触。胶粘剂对固体表面的润湿性可用接触角大小衡量。接触角是指液体表面切线与固体表面的夹角。如图所示。,第六章 防腐方法第二节 衬里一、碳钢设备及衬里材料的表面,第六章 防腐方法,第二节 衬里,当处于平衡状态时，可以得出接触角与界面张力的关系式：,第六章 防腐方法第二节 衬里 当处于平衡状态时,第六章 防腐方法,第二节 衬里,第六章 防腐方法第二节 衬里,第六章 防腐方法,第二节 衬里,注：对洁净的金属或无机材料，只要接触角900，一般均能达到完全润湿的程度。为什么？原因：其表面属于高自由能表面，有较强的吸附性，容易被各种胶粘刑润湿。同时由于衬里施工时，对胶粘剂都施加外力进行涂刷，所以只要接触角900，一般均能达到完全润湿的程度。对高分子材料则不易被润湿。,第六章 防腐方法第二节 衬里注：,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(2)表面具有一定粗糙度 适当提高表面粗糙度增加胶粘剂的接触面积，但是过大的粗糙度，在较深的凹缝处不易被胶粘剂润湿，往往残留空气反而使粘结强度降低。实验表明：在表面用机械加工方法加工出沟槽，对于提高粘结强度并不显著。工业上通常采用的喷砂处理可以获得比较满意的效果。,第六章 防腐方法第二节 衬里(2)表面具有一定粗糙度,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(3)表面清洁 洁净的金属表面都具有较高的表面自由能，如果表面存在锈层、氧化物或被油、水等污染，那就会显著影响胶粘剂对金属表面的润湿性。钢铁表面在高温轧制或经热加工后形成的氧化皮也会显著影响胶粘剂对金属表面的润湿性。所示为了保证衬里的质量，应该去除氧化皮。,第六章 防腐方法第二节 衬里(3)表面清洁,第六章 防腐方法,第二节 衬里,2.钢铁表面处理 钢材表面处理的方法：手工除锈衬里工程中很少采用，只使用于较小的表面或一般涂料施工的表面处理。特点：效率低、表面质量差 机械清净法广泛采用。其方法包括机械研磨、滚磨、喷砂、喷丸以及高压水流除锈等多种办法，其中喷砂法的质量最符合衬里的要求而被广泛采用。下面介绍喷砂法：,第六章 防腐方法第二节 衬里2.钢铁表面处理,第六章 防腐方法,第二节 衬里,喷砂法是在喷砂罐中通入0.50.6MPa的压缩空气，将带棱角的质地坚硬的石英砂、金刚砂或河砂，经喷嘴以5070m/s的高速喷射到钢铁表面，依靠砂粘棱角的冲击和摩擦，将金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢清除掉，并且使表面获得一定的粗糙度。,喷砂法的不足之处：劳动条件太差。,第六章 防腐方法第二节 衬里 喷砂法是在喷,第六章 防腐方法,第二节 衬里,全自动循环式喷砂机的原理图：,第六章 防腐方法第二节 衬里 全自动循环式,第六章 防腐方法,第二节 衬里,化学法除锈用于批量生产的电镀零件镀前的表面清净处理。不过其除锈的效果好、质量高。化学法除锈是将金属件浸于无机酸溶液中，依靠溶解作用去除表面的氧化物。常用的酸洗液：见书P136。,第六章 防腐方法第二节 衬里 化学法除锈,第六章 防腐方法,第二节 衬里,3.衬里材料的表面处理 高分子材料的表面一般属于低能表面，为了提高它们与胶粘剂之间的粘附力，通常需要经过机械和化学方法处理以增加表面的粗糙度及表面活性。用喷砂或手工打磨后的塑料表面更容易被胶粘剂润湿，可以增大接触面积而提高粘合效果。化学处理的目的，是使高分子材料表面通过氧化、交联、引入极性基团或接枝的作用提高表面活性。,第六章 防腐方法第二节 衬里3.衬里材料的表面处理,第六章 防腐方法,第二节 衬里,二、砖板衬里传统的防腐方法 目前常用的砖板有：辉绿岩板、玄武岩板、耐酸瓷砖板、耐酸耐温陶砖板和不透性石墨板等。辉绿岩板 特点：辉绿岩板的抗磨性能优于其他衬里材料。适用场合：既要求耐蚀又有严重磨损的场合。,第六章 防腐方法第二节 衬里二、砖板衬里传统的防腐方法,第六章 防腐方法,第二节 衬里,耐酸陶板 特点：耐酸度不如耐酸瓷砖板，孔隙率也较大，但是价格比较便宜。适用场合：一般用于耐酸度要求稍低的部位。石墨板 特点：价格较高。适用场合：多用于要求传热的设备衬里。砖板衬里的质量主要取决于胶粘剂的合理选择、施工、衬里结构的正确设计。,第六章 防腐方法第二节 衬里耐酸陶板,第六章 防腐方法,第二节 衬里,1.衬里胶泥的选择 作为防腐衬里用的胶粘剂的特性 高的粘结强度 良好的耐蚀性 致密抗渗透 热稳定性好 固化收缩率低 经济并便于施工,第六章 防腐方法第二节 衬里1.衬里胶泥的选择,第六章 防腐方法,第二节 衬里,常用砖板衬里的种类 硅酸盐胶泥：用得最多的是钠水玻璃(硅酸钠溶液)胶泥。优点：水玻璃胶泥耐酸和耐热性好，价格低，在氧化性介质，如55%95%的硫酸、硝酸、铬酸等，以及有机溶剂中比其他胶泥更优越。缺点：不耐碱和含氟化合物，抗渗性比较差，收缩性也大。,第六章 防腐方法第二节 衬里 常用砖板衬里的,第六章 防腐方法,第二节 衬里,树脂胶泥：树脂类胶泥大多使用热固性树脂(如酚醛、环氧、呋喃、环氧酚醛、环氧-呋喃等）添加填料、固化剂等配制而成。特点：不耐强氧化性酸和氧化介质，而对非氧化性酸有较好的耐蚀性。注意：无论是水玻璃胶泥或树脂被泥，固化以后总是存在一定孔隙，所以为了防止衬里砖缝的渗透，般至少要衬二层或二层以上，各层砖缝相互错开，并且可以选用不同胶泥组合使用。,第六章 防腐方法第二节 衬里 树脂胶泥：树,第六章 防腐方法,第二节 衬里,2.衬里结构设计中应注意的问题(1)砖板衬里是手工操作，为了便于衬里施工和抢修，设备直径不宜小于700mm。,翻边衬里,第六章 防腐方法第二节 衬里2.衬里结构设计中应注意的,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(2)设备焊缝应采用对焊接、其内表面的焊缝凸起的高度不宜超过2.5mm，并要求平整。伸入设备的接管，其端部要与设备内表面齐平。,伸入设备,第六章 防腐方法第二节 衬里(2)设备焊,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(3)在液面以下的器壁上尽可能不安装接管。如果必须安装接管，则必须严格注意质量，其衬里结构如下图。,翻边隔离层,保护套管,瓷板,小板,接管直径比较大场合,第六章 防腐方法第二节 衬里(3)在液面,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(4)设备内需要直接通入蒸汽加热时，蒸汽管出口不得对准砖板衬里层，否则受冲击振动易使砖板脱落。,不正确,正确,不正确,正确,第六章 防腐方法第二节 衬里(4)设,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(5)设备底部的衬里层结构,人字形排列,丁字形排列,扇形排列,常用,施工方便，但易渗透。,适用于锥形底衬里,第六章 防腐方法第二节 衬里(5)设备底部的,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(6)设备顶盖处于气相环境，其腐蚀情况较处于液相部分轻，因此可以适当降低衬里的要求。气相腐蚀不太严重时，可在顶盖上焊一层铁丝网，然后抹上1520nm的胶泥。若腐蚀性较大，可衬玻璃或酚醛软片、橡胶、或者衬一层小瓷板。,第六章 防腐方法第二节 衬里(6)设备顶盖处于气相环境,第六章 防腐方法,第二节 衬里,四、橡胶衬里 橡胶具有良好的耐酸和耐碱性，作为金属设备的防腐衬里，在化学工业、制药工业、有色金属和食品工业等生产中应用较为普遍。橡胶有天然橡胶和合成橡胶两大类。目前衬里用的主要还是天然橡胶。衬里用的胶片是由橡胶、硫磺和其他添加剂配制而成，称为生胶板。经过硫化的橡胶称为熟橡胶或橡皮，统称为橡胶。,第六章 防腐方法第二节 衬里四、橡胶衬里,第六章 防腐方法,第二节 衬里,1.衬里用橡胶的性能与适用范围 橡胶具有良好的化学稳定性，可耐一般非氧化性强酸、有机酸、碱溶液和盐溶液，但在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定。它的类型如下：软橡胶 含有约1%3%硫磺的橡胶，具备很好的弹性的橡胶。适用于温度变化大和有冲击震动的场合。但是一般不能单独作衬里，常与硬橡胶或半硬橡胶组合使用。,第六章 防腐方法第二节 衬里1.衬里用橡胶的性能与适用,第六章 防腐方法,第二节 衬里,硬橡胶 硫磺含量大于40%的橡胶。硬橡胶的化学稳定性高，抗渗性及抗老化性能亦比较好，适用于温度变化较小，无磨损冲击的强腐蚀性介质中，它既可以单独使用，也可以作为软橡胶联合衬里的底层。半硬橡胶 硫磺含量在30%左右的橡胶。橡胶衬里既可用于静设备的衬里，也可用作运动零件(如搅拌桨、泵和鼓风机的叶轮等)的耐蚀、抗磨的包覆材料。橡胶衬里的使用场合参见表6-7。,第六章 防腐方法第二节 衬里 硬橡胶,第六章 防腐方法,第二节 衬里,3.橡胶衬里结构(1)因为橡胶衬里的胶粘层很薄，所以对设备表面的凹凸部位比砖板衬里要求更高。例如，所有焊缝处都应打磨成一定坡度或圆角。设备原则上不应采用铆接结构，如有特殊需要，则必须用埋头螺钉。(2)法兰口上不要车密封线，以免缝隙中残留空气造成衬层鼓泡现象,不正确,正确,第六章 防腐方法第二节 衬里3.橡胶衬里结构不正确正确,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(3)设备接管口应与设备表面齐平。所有管道、顶盖、塔节的可拆边连接都应采用法兰连接，不能设计成螺纹连接。(4)平面或弧面上胶板的粘接结构有对接和搭接两种形式。,对接,搭接,一般均采用,转动设备要求不能突出胶片时采用,第六章 防腐方法第二节 衬里(3)设备接管,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(5)物料进出口接管的衬层结构，其胶缝应顺着介质流动方向搭接。,第六章 防腐方法第二节 衬里(5)物料进,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(6)转动设备的胶片搭接方向应与转动方向一致，避免接缝受冲击或摩擦作用而产生脱胶现象。,第六章 防腐方法第二节 衬里(6)转动设备,第六章 防腐方法,第二节 衬里,五、化工搪瓷1.化工搪瓷的性能与应用 化工搪瓷的瓷釉原料是由石英砂、长石等天然岩石加上助熔剂（硼砂、纯碱、碳酸钾、氯化物等)以及少量密着剂(镍、钴、铜、锑、锡等金属的氧化物)，经粉碎并按一定比例混合，在11301150温度下熔融成为玻璃态物质，然后再加水、粘土、乳浊剂等磨加物在研磨机内充分磨细，制成瓷釉浆。利用喷枪将瓷釉浆均匀地喷涂在钢铁设备表面，再送入加热炉于800900温度下进行烧结，即得到紧密粘附在钢铁炭面的玻璃质搪瓷层。,第六章 防腐方法第二节 衬里五、化工搪瓷,第六章 防腐方法,第二节 衬里,通常要在钢铁设备表面徐覆两层不同组成的瓷釉。底釉：直接与钢铁表面接触。要求：在原料配比上要求尽可能与钢铁具有相近的热膨胀系数；瓷釉的熔融物应该有较小的表面张力，使得能很好地润湿钢铁表面而提高粘结强度。面釉：主要起防腐和抗蚀的作用，面釉一般涂覆23次。注意：无论是底釉或面釉，每涂覆一次都必须烧结一次，搪瓷层的总厚度通常约0.81.5mm。,第六章 防腐方法第二节 衬里 通常要在钢铁设,第六章 防腐方法,第二节 衬里,化工搪瓷的性能：对氢氟酸、含氟化物溶液、浓热磷酸以及强碱外，各种浓度的无机酸、有机酸、有机溶剂和弱碱等都具有良好的耐蚀性。导热性很好，可用于需要加热或冷却的场合。耐温度剧变的性能不太高，会产生一定的应力。注意：搪瓷设备目前只适用于内压小于等于0.25MPa，真空度小于等于700mmHg，外压小于等于0.6MPa。,第六章 防腐方法第二节 衬里 化工搪瓷的性,第六章 防腐方法,第二节 衬里,2化工搪瓷设备结构设计特点(1)搪瓷化工制品的金属胎，一般都采用低碳钢。某些小型的、形状比较复杂的制品也有用铸铁的。(2)设备的所有转角部位，必须均匀圆滑地过渡，只要结构上允许，转角半径越大越好，至少不应小于10mm。原因：为了避免应力集中而发生爆瓷现象。(3)通常筒体按强度计算的壁厚要再增加23mm，并且壁厚最薄不得小于6mm。圆筒形设备的高径比要适当一般为0.81.6，而以高径比为1最好。原因：为了使设备在高温搪烧时不致因刚度不足而产生过大变形，同时考虑钢材加热过程的烧失减薄等。,第六章 防腐方法第二节 衬里2化工搪瓷设备结构设计特点,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(4)搪瓷设备的法兰如果采用螺栓连接，法兰必须有较大宽度。一般用数个卡子连接。,卡子连接,第六章 防腐方法第二节 衬里(4)搪瓷设,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(5)为了搪烧时使设备各部分受热均匀和减少热应力的影响，金属设备外表面不允许有焊接接触面很宽或很厚的附件，如支座、加强板等。必要时可采用过渡板连接。,不正确,正确,第六章 防腐方法第二节 衬里(5)为了,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(6)搪瓷化工设备设计时要求尽量减少焊缝，并且应严格控制焊接质量。,V型双面对接焊,X型双面对接焊,用于壁厚小于12mm,壁厚大于12mm,第六章 防腐方法第二节 衬里(6)搪瓷化工,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(7)设计的设备结构，应避免瓷面直接承受液、汽的冲击以及局部过热、过冷。例如带夹套的反应罐，可在蒸汽进口处加设挡板。,档板,第六章 防腐方法第二节 衬里(7)设计的设,第六章 防腐方法,第二节 衬里,(8)具有中空的结构，应在适当部位开排气孔，避免在高温搪烧或使用时出现受热空气引起的爆瓷现象。,排气孔,第六章 防腐方法第二节 衬里(8)具有,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,一、联接1.不同断面的焊接,不好,好,L,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计一、联接不好好L,不加垫板（）,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,2.不同金属间的焊接设计时必需根据容器的壁厚选择加合金垫板（）,不好,好,不加垫板（）第六章 防腐方法第三节,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,3.螺栓联接 工程构件的螺栓联接十分普遍，而螺栓与被联接件之间的缝隙是很难避免的，在腐蚀环境中可能会产生缝隙腐蚀，因此重要的构件应尽可能将螺母处四周密封。,密封,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计3.螺栓联接密封,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,对于异种金属件相互联接时，应在金属之间充填绝缘物，以避免发生电偶腐蚀。,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计 对于异,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,螺栓联接时要注意法兰应有足够刚度，因为刚度不足会使法兰产生过大的翘曲变形，导致密封失效，则会导致缝隙腐蚀。,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计 螺栓联接,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,4管子与管板联接 列管式换热器管子与管板的联接采用胀接或胀后焊接，应保证管子与整个管板紧密贴合。,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计4管子与管板联接不,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,5管道联接 管道与管道的联接最好采用对接焊形式，用搭接或角焊的形式很难消除缝隙。,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计5管道联接不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,6铀的联接 轴与其他零件之间采用平键联接是常见的结构，但键槽会改变应力分布使局部出现应力峰值，在腐蚀介质同时作用下，可能产生腐蚀疲劳破坏。为了减少应力集中，可采用花键轴或多边形轴以改善应力分布。,一般情况,好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计6铀的联接一般情况,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,轴与皮带轮问的平链联接还可能出现摩擦腐蚀，若采用锥形过盈配合则效果较好。,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计 轴与皮,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,二、设备壳体与接管 1.夹套的焊接 加热或冷却夹套的焊接结构应尽可能避免存在缝隙。,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计二、设备壳体与接管不,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,2壳体的保温,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计2壳体的保温不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,3.壳体冷却,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计3.壳体冷却,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,4.封头接管,不好,好,伸入的长度m15mm,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计4.封头接管不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,.排液管,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计.排液管不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,三、容器附件与管道1支座(脚),不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计三、容器附件与管道不,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,当S4mm时，可加一垫板,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好当S4mm时,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,2缓冲板与折流板,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计2缓冲板与折流板不,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,列管式换热器,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好列管式换热器,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,3.搅拌器的扰流挡板,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计3.搅拌器的扰流挡,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,4.管道,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计4.管道不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好,第六章 防腐方法,第三节 防蚀结构设计,不好,好,第六章 防腐方法第三节 防蚀结构设计不好好,一、金属覆盖层(一)金属镀层有阳极性和阴极性的两种。1.阳极性覆层 在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位负，比如铁表面上用锌作覆层。在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，覆层是阳极，能够对基体金属起到阴极保护作用。阳极性覆层常用作防护性覆层。,第六章 防腐方法,第四节 其它防腐蚀方法,一、金属覆盖层第六章 防腐方法第四节 其它防腐蚀方法,阳极性覆盖层,第六章 防腐方法,第四节 其它防腐蚀方法,阳极性覆盖层 第六章 防腐方法第四节,2.阴极性覆层 在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正，如铁表面上覆盖铬、镍。如果覆盖层存在缺陷，将加速基体金属的腐蚀。因此阴极性覆层必须足够完整、无孔隙，才能取得好的保护效果。机械隔离作用。覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变时，覆层和基体金属的电偶关系可能发生反转。一般来说，铝的