01 腐蚀及腐蚀控制.ppt

腐蚀及腐蚀控制,邓本金，2015年,责任声明本课程的所有信息和数据在 和作者本人看来都是正确可信的；但 和作者本人在任何情况下都不承担任何组织和/或个人由于使用本课程信息和数据所带来的任何直接和/或间接损失；2.本课程绝大多数信息（文字/图片等）为编者原创、翻译、摘录；本课程所有信息并不用于出版、销售等商业用途，而只作防腐爱好者学习交流之用。,腐蚀和腐蚀控制目录,腐蚀的定义影响腐蚀速率的要素腐蚀环境的分类腐蚀控制,腐蚀的定义,NACE教材：通常是指某种金属，由于与周围环境发生反应而产生的一种降解。GB/T 30790：腐蚀是金属与所处环境之间的物理化学作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。,腐蚀,通常以其结果来描述（腐烂/锈蚀/老化）；是金属（钢铁）生产的逆向过程。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=2Fe2O3H2O,钢Steel,能量Energy,自然界更喜欢低能量Nature Prefers Low Energy,能量差Difference,锈蚀、腐蚀产物、铁矿石Rust,Corrosion Products,Iron Ore,腐蚀,是随着时间的过去所发生的一种自然现象不同的金属，发生的速率也不同 钝化可改善(减少)自然腐蚀率,有些金属由于一种被称作为“钝化”的现象而发生较慢的腐蚀。钝化是在表面上形成保护性氧化层，从而降低化学活动性并减少其发生腐蚀的能力。,9 of 39,腐蚀电池,返回通道（金属）Return Path(Metallic),电子流 Electron Flow,阴离子-ions,阳离子+ions,阳极Anode,阴极Cathode,如果腐蚀发生，会有4个要素形成腐蚀电池：阴极/阳极/金属通道/电解液,电解液 Electrolyte,在钢材上的腐蚀,钢材传输电流，提供金属通道由于（电）位能的不同，会产生许多阳极和阴极区域与电解液接触产生腐蚀在电解液中溶解的化学盐 加速腐蚀反应,影响腐蚀速率的要素（环境因素）,腐蚀速率会受到以下方面的影响：湿度氧气化学盐温度化学品和空气中所含的各种气体通常，腐蚀速率会随着每一项含量的增加而增大,腐蚀和腐蚀控制目录,腐蚀的定义影响腐蚀速率的要素腐蚀环境的分类腐蚀控制,腐蚀环境的分类 什么是 ISO 12944？,ISO=International Standards Organisation(www.iso.org)它是总部设在瑞士的国际标准组织：在九十年代中期，涂料工业与腐蚀专家一起组成了一个委员会，研究有关钢结构的防腐问题-这就是 ISO 12944，正在世界各地逐步取代国家标准和地区标准；ISO 12944：色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护旨在帮助腐蚀工程师和腐蚀研究专家采用最佳的方法防止新建钢结构的腐蚀；适用于除了微生物、化学品、机械作用、火等介质以外的所有钢结构的涂料体系防腐保护；,ISO 12944：2007 色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护,第1部分：通则第2部分：腐蚀环境分类第3部分：设计考虑第4部分：表面类别和表面处理第5部分：防护涂料系统第6部分：实验室性能测试方法第7部分：涂装工作的执行和监督第8部分：新建和维修规格书制订GB/T 30790“使用重新起草法修改采用”ISO 12944；,GB/T 30790,GB/T 30790.1GB/T 30790.2GB/T 30790.5,ISO 12944 第 1 部分 通则,涂层系统的“耐久性(Durability)”:到第一次主要维护前的预期使用期限；表示为 3 个范围不是涂层系统的担保时间!担保时间通常比耐久性短；首次主要维护涂装前的失效程度的判断依据由相关各方协定(基于 ISO 4628-1，2，3，4，5)，例如 Ri2 或 Ri3,ISO 4628-3-2003 锈蚀程度表示,Ri 1 0.05%,Ri 2 0.5%,Ri 3 1%,Ri 4 8%,Ri 5 40 50%,缺陷（锈蚀）程度 ISO4628,ISO 12944 第 2 部分 环境的分类,定义了环境的“腐蚀类别(Corrosion Categories)”大气环境:定义为金属试样(低碳钢和锌)在一年时间内的 重量损失(g/m2)或厚度的损失。水和土壤(浸泡/掩埋),大气腐蚀试验站,北京大气试验站,敦煌大气试验站,广州大气试验站,江津大气试验站,青岛海水试验站,三亚海水试验站,舟山海水试验站,厦门海水试验站,水环境腐蚀试验站,土壤环境腐蚀试验站,库尔勒土壤试验站,拉萨土壤试验站,沈阳土壤试验站,鹰潭土壤试验站,ISO 12944 第 2 部分 环境的分类(浸泡/掩埋),ISO 12944 第 2 部分 环境的分类(浸泡/掩埋),浸水能细分为下面三个区,ISO 12944-5 标准推荐的防护漆干膜厚度,ISO 12944-5 防护涂装系统,对于“浸泡/掩埋”环境，ISO 12944-5将 Im 1，Im2和Im3混在一起；另有Norsok M501 和 NACE SP 0108对Im2 更专业的规范！,ISO 12944 第 5 部分 防腐油漆系统,富锌底漆的定义干膜中锌粉(Zinc Dust Pigment)重量含量不小于80；-锌粉满足 ISO 3549要求；-含量测定参照 ASTM D 2371；针对所有腐蚀类别列举了合适的通用油漆类别。例如C4 和 C5环境常有富锌底漆，C3以下没有通过干膜厚度来满足涂层设计寿命（或耐久力）,SSPC-Paint 20,类型I无机富锌 和 类型II有机富锌干膜中锌粉含量：一级锌粉留在干膜中的重量 85%二级锌粉留在干膜中的重量 77%,85%三级锌粉留在干膜中的重量 65%,77%锌粉质量依据ASTM D520,ASTM D 520“quality”-levels for lead contentType of zinc dust for pigmentation of coatingsType INo max.level of lead contentType IIHigh purity grade,max.0.01%lead content by weightType IIIHighest purity grade,max.0.002%lead content by weight,Standards and specifications,Market standards,HG/T 3668-2009,将富锌底漆分为I型和II型：I型：无机富锌（溶剂型/水性）II型：环氧富锌每一种类型按不挥发分中金属锌含量，又分为3类：1类：=80%2类：=70%3类：=60%含量测定参照 ASTM D 6580,环境分类 举例,C1 很低的腐蚀环境机场航站楼内部,环境分类 举例,C2 低的腐蚀环境无加热的仓库内部,环境分类 举例,C3 中等腐蚀环境酿酒厂,环境分类 举例,C4 高的腐蚀环境工业和沿海的加工工厂,环境分类 举例,C5-I 很高的腐蚀环境工业大气中的化工厂,环境分类 举例,C5-M 很高的离岸腐蚀环境离岸结构,Im2 浸海水环境,如果防腐不当，又会如何？,腐蚀控制,腐蚀可通过以下方法予以控制：设计缓蚀剂材料选择 阴极保护 防腐涂料 改变环境,设计,良好的设计应包括：避免湿气、灰尘等的滞留 便于涂装施工,避免易于产生灰尘/湿气的聚集,不理想 较好 最佳方法,湿气截留,缓蚀剂,当加入环境中后，可减慢腐蚀速率的物质 通常加于密闭空间（例如管道）中的原油、冷却水、蒸汽,材料选择 电位序(海水温度为 25C),镁 Magnesium 最活跃 锌 Zinc铝 Aluminum低碳钢 Mild Steel铸铁 Cast Iron铜 Copper不锈钢 Stainless Steel银 Silver金 Gold铂 Platinum 最不活跃,电化（不同金属）腐蚀的通用规则如下：,最活跃（或阳极的）金属发生腐蚀更快，而相对更惰性的（或阴极的）金属可被保护，腐蚀较少 不同金属的电位差越大，电化腐蚀速率越快,防腐涂料,使用涂料预防腐蚀的三大原理:屏蔽效应 Barrier effect抑制（缓蚀）效应 Inhibitor effect阴极保护（牺牲）（电化学）效应 Sacrificial（Galvanic effect）,屏蔽效应（Barrier Effect）,一层密闭的涂层象一道屏障保护着基材的表面如：环氧涂料常用屏蔽颜料有云母氧化铁，铝粉，玻璃鳞片,底材,表面的水汽,Distance“as the crow flies”,屏蔽效应（Barrier Effect）,底材,表面的水汽,Distance“as the crow flies”,屏蔽效应（Barrier Effect）,抑制效应（Inhibitor Effect）,涂料钝化钢材表面：对有抑制效应的涂层，当水气进入涂层后，与涂料中活性的颜料反应，在涂料和金属之间接触面形成钝化膜。涂料混有防止锈蚀的颜料，如:红丹底漆（Red Lead Primer)铬酸锌底漆（Zinc Chromate Primer)磷酸锌底漆（Zinc Phosphate Primer）（Penguard Express ZP）,由于安全和健康的原因，已不再广泛使用,阴极保护（牺牲）（电化学）效应 Sacrificial（Galvanic effect）,涂料自身担当牺牲阳极(电化学效应)各种含锌底漆：无机硅酸锌环氧富锌,富锌底漆,良好的附着力使得涂层不翘皮,湿汽使锌粉离子化,涂层破坏至钢材,当涂层破损至底材后，底漆中的锌粉成分被牺牲掉，底材得以被保护,钢材,阴极保护（牺牲）（电化学）效应,环氧富锌对比无机硅酸锌,改变环境,可密封未使用区域以防止腐蚀可使用减湿空气以保持较低的腐蚀速率,问题与交流邓本金：,