金属腐蚀与防护第7节保护技术.ppt

腐蚀控制方法的基本原理 腐蚀控制方法的主要类型/特点 腐蚀控制方法的应用/发展,第八章腐蚀控制方法,现象行为机理本质 规律性影响因素研究方法,有效控制腐蚀,材料,环境,材料本性环境条件腐蚀原因腐蚀形式本质机理规律性影响因素,控制方法,效果工艺施工经济环境效益,最常用防护技术和措施 合理选材；合理防腐设计；电化学保护（阴极保护、阳极保护、牺牲阳极保护）；介质环境处理；缓蚀剂；表面处理；(7)表面涂覆和衬里。,8.1 合理选材,（1）实际环境、工况条件及可能的变化；（2）材料结构、性能及可能的变化。,合理选材,正确设计,精心施工,选材依据：,维护管理,耐久安全选材重要一环,1实际介质/环境条件 介质、浓度、杂质、电导、pH、腐蚀产物、温度、压力、流速等。,氧化性介质（HNO3）不锈钢、铝、钛等钝化型金属。还原性介质（HCl）硅铸铁、铅、钛等或非金属材料。高温腐蚀加快 更高耐蚀材料。压力体系 高强度合金材料,压力越大,耐蚀性要求越高。,环境特殊腐蚀 设备工件热加工,焊接可引起晶间腐蚀。设备受力作用可能诱发应力腐蚀开裂。介质Cl是引起点腐蚀的主要因素。设备机械连接,结垢可能产生电偶腐蚀和缝隙腐蚀。设备反复运转则可能存在腐蚀疲劳危险性。,2.材料性能 材料本性 强度、塑性、冲击韧性、耐蚀性、加工性能、成本、经济效应等，应综合考虑各项指标,最佳选择。,选材一般步骤：（1）查阅有关资料,手册,书籍,数据库,专家系统，参考前人工作,数据和经验积累；（2）实地调查,科学分析,为选材提供第一手资料；（3）必要的实验,当现有数据资料不足,要设计实验,如现场挂片试验、模拟生产实验、实验室挂片、各种方法的腐蚀速率测量及各类局部腐蚀的评价。,选材图,腐蚀图（0.1mm/y可用),特定材料在一定的环境介质和温度条件下的腐蚀图,Cr17Ti,8.2 合理设计从腐蚀与防蚀原理出发,合理设计至关重要。,结构设计,机械加工,工艺流程,防腐蚀设计,1.防腐蚀设计原则(1)防电偶腐蚀 选用同种金属或电偶序相近材料，当电位差大于50mV,连接处隔离绝缘,注意避免大阴极和小阳极；(2)避免SCC 设备部件在改变形状尺寸时，要有足够的圆弧过渡。减小外压力集中,减小工件残余应力,如焊接热处理(如退火,固溶处理)；(3)避免缝隙 消除铆接,改善法兰垫片,尽量完全封闭或完全敞开。防止产物结垢沉淀；(4)避免局部高温 高温气体的入口管端；(5)避免浓差电池防止残留液或沉淀物腐蚀；(6)避免强烈冲刷加料入口管端等；(7)结构尽量简单,表面积尽量小，便于施工、维修、处理,Al,Cu,Al,高速热流,2.材料机械加工对腐蚀的影响（1）焊接对腐蚀影响 焊接位置优先快速腐蚀破坏 普遍、难题 表面缺陷、夹杂、组织变化、残余应力腐蚀主要原因,焊接热影区的金相组织变化，焊接过程因加热速度、冷却速度不同而导致不同热影响区的组织不同,腐蚀行为亦不同。,焊接缺陷对腐蚀性能有较大影响，如焊瘤引起缝隙和应力集中，咬边引起缝隙和应力集中，未焊透存在缝隙和孔洞，焊渣是重要的夹杂物缺陷。,焊接引起非金属夹杂或二次相，如氧化物 SiO2,Al2O3，MnO,CaO,FeO及复合硅酸盐夹杂；焊接过程产生 8Fe+N2 2Fe4N,氮化物Fe4N硬度大,塑性下降；,焊接残余应力对SCC的影响，焊接局部加热,焊缝金属收缩引起内应力,可接近屈服极限,引起SCC。,焊条材料/母材搭配不妥，可引起电偶腐蚀。,狭窄,过热,使晶粒粗大,14901100，粗大奥氏组织,过饱和亚稳定组织,晶粒细化,强度高,不均匀组织,粗大铁素体,强度大,塑性小,裂纹易生成,焊缝区应力分布,电位1-不腐蚀,电位2-母材腐蚀,电位3-焊缝腐蚀,电位4-不同母材腐蚀,电位5-熔合区腐蚀,电位6-热影响区腐蚀,E,防止晶间腐蚀a.超低碳不锈钢或稳定化(Ti、Nb)b.固溶处理(10101120)碳化物溶解；c.超低碳焊条,含Nb焊条,双相焊条；d.改进焊接方法；F.防止大阴极/小阳极。,防止应力腐蚀开裂a.退火、喷砂、锤击消除残余应力；b.抑制环境、阴极保护、缓蚀剂、去氧；c.选材耐SCC。,(3)冷热加工成型对腐蚀影响 冷热加工成型 残余应力，加工程度越大，残余应力越大，对腐蚀影响很大，还会引起SCC。如热交换器弯管部位的腐蚀明显严重。,热加工比冷加工残余应力较小，热加工 脱碳或碳化物析出，导致不均一腐蚀和晶间腐蚀。一般采用改进工艺,后处理：热处理,表面酸洗,钝化.消除应力，降低腐蚀。,（4）表面处理影响表面机械加工、抛光、酸洗等 残余应力、表面缺陷、化学污染及渗氢，也可成为腐蚀中心，促进局部腐蚀和应力腐蚀开裂。在表面加工工艺上应加以注意，避免损害材料耐蚀性能。,8.3 电化学保护 电化学保护 施加一定的外电势使金属的电位移向免蚀区或钝化区,大幅度降低腐蚀速度。电化学保护特点 效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀；施工方便:工艺成熟、规范、标准；效益显著：如海船表面涂装占造船费5%,牺牲阳极只占 1%费用。采油平台成本1亿,只能使用五年；投资100万元阴极保护,采油平台可延长20年寿命。,电化学保护,阳极保护表面形成稳定钝化膜，使金属免遭腐蚀。,阴极保护 提供阴极极化,改变金属表面电子能级结构。,牺牲阳极,外加电流,1.阴极保护（1）阴极保护原理恒电位或整流器向设备提供阴极电流,设备受保护。辅助电极是一种不溶性或微溶的电极，只提供电流，不发生反应。,电源,+,-,I,pH-电位图提高环境介质pH金属电位正移使之进入钝化区。金属电位负移使之进入免蚀区。阴极保护原理。,极化曲线 当电位Ecorr 1时,阳极电流为Ia,Ia Icorr。当外加电流为Ik，完全保护电流Ip(腐蚀电流Ia=0)电位极化到a,腐蚀电池阳极平衡电位，金属完全受保护。,外加电流1,外加电流2,K,A,K,A,Ic,Ia,腐蚀微电池原理,K,A,K,A,C,电源,C,电源,Ip,Ip,（2）基本参数及选定最小保护电位与金属材料、介质(成份、浓度等)及环境条件有关。可由经验或实验获得(比Ecorr负0.150.3V)。最小保护电流密度与金属、表面状态、表面覆盖膜、介质(组成、浓度、温度、流速等)有关,腐蚀越严重,阴极极化需电流越大。,保护电位选定原则 达到一定的保护效果P=保护度=(保护前腐蚀速度保护后腐蚀速度)/保护后腐蚀速度 x 100%耗电不能太大；避免析H2，防止涂层阴极极化脱落；防止过保护,破坏钝化膜。不能太复杂,避免引起屏蔽,保护不完全。,（3）应用范围 阴极保护应用范围非常广泛，如地下管线、电缆、舰船、平台、水闸、码头、桥梁、城市地下区域、石油化工中冷却设备、贮油罐、结晶槽、反应器、蒸发器等。,（4）外加电流阴极保护工程设计 阳极材料 耐蚀,高排流,良电导,机械性能好,易加工,成本低(如碳钢,石墨,高硅铸铁,Pb/Ag合金,镀铂钛,钯等)。电流分布及阳极布置增加阳极数目,合理布置阳极,增大阴阳极之间的距离,采用涂料阴极保护联合防腐,在阳极附近涂衬耐蚀绝缘层，使电流分布均匀，改善电流分散能力。阳极实际计算：I=i A G=K ga I G 阳极重量，ga阳极消耗率(查表)，A阳极表面积，工作年限，I保护电流，K校正系数（一般取 K=1.5）,阳极安装注意密封,绝缘,接触良好,防止短路。直流电源恒电位仪（负反馈工作原理）或整流器。参比电极用于控制/测量,要求电位稳定,耐蚀,长寿命,便宜,易制,使用方便等。甘汞(中性)、CuSO4(土壤)、AgCl(含Cl)、氧化汞(碱性)、不锈钢、铸铁、铅/锑合金 维护与管理 计算机监控管理,注意要点,2.牺牲阳极保护法(1)牺牲阳极原理本质 阴极保护,通过牺牲阳极的溶解,使金属设备获得阴极电流,发生阴极极化受到保护。特点 不需电源,干扰少,免维护，设备简单,分散能力好,但成本较高，化工介质腐蚀性强,牺牲阳极消耗量大,少用。,(2)阳极材料 牺牲阳极材料要求 电位足够负、电位稳定、极化小、不钝化、溶解均匀、单位重量排出电量大、电流效率高、成本低、无污染、加工方便等。,锌与锌合金 电位/-1.12V,电量/0.74A.h/g,电流效率/75%电位不够负(海水和少量土壤)铝合金电位/-1.2V,电量/2.47A.h/g,电流效率/65%重量轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜(海水)。镁合金电位/-1.6V,电量/1.19A.h/g,电流效率/45%电位太负、电流效率低、损耗大(土壤和淡水)。,（3）阳极安装 牺牲阳极安装 阳极与设备良好绝缘；涂绝缘屏蔽层，改善分散能力，阳极接触介质需良导电体。,Al,绝缘垫,受保护体,固定栓,3.阳极保护(1)阳极保护原理 与阴极保护完全不同,阳极极化使金属进入钝态,腐蚀大大减慢而得到保护。只有具有钝性特征的体系，即钝化区足够宽，维钝电流足够小的体系，才能施行阳极保护。,pH-电位图 当电位正移，金属表面形成Fe2O3(钝化膜),溶解速率下降,金属获得保护。,极化曲线 电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态,金属受到保护。,维钝电流决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH),活性离子Cl、表面状态,涂覆状态等,钝化区电位 决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH),活性离子Cl、表面状态,涂覆状态等,致钝电流与金属材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH)有关,最佳保护电位当维钝电流和双层电容最小,表面电阻最大,膜最致密,保护效果最好，最佳保护电位。,E/V,I/mA,(2)阳极保护主要参数及测定 致钝电流 维钝电流 钝化区电位 最佳保护电位,保护参数通过实验或由经验给出。极化曲线,阻抗,失重,电镜等研究，确定最佳保护电位。,(3)阳极保护设计要点：辅助电极耐阴极极化,强度大,成本低,来源广,加工容易。电流屏蔽与阴极分布阴极分布均匀,阳极表面电阻高(形成钝化膜、盐膜或绝缘涂层等),溶液电导好,阴阳极距离大,分散能力好。参比电极电位稳定,耐蚀,长寿,便宜，易制，使用方便。常用的有：AgCl,不锈钢,Pb/Td。直流电源恒电位仪。阳极保护方式-连续保护和间歇式保护，在化工中常用,如不锈钢/H2SO4体系等。维护管理-重要。,给定信号,E,E,I,-,+,恒电位仪原理（负反馈工作原理）,E,IC,WE,RE,E,CE,阴极保护与阳极保护比较：阴极保护普遍采用，阳极保护适宜体系少；阴极保护“安全”，阳极保护“危险”；阳极保护适合强氧化性介质；阴极保护注意氢脆,8.4 介质处理 去除介质中有害成分,如O2,Cl;H+,SO2,H2O 等 调节 pH;去水份;干燥环境等；工业生产复杂,工艺流程各种各样，需具体分析,考虑防护可能性及有效措施。,氧 重要氧化剂(去极化剂),普遍存在；使大多数金属发生腐蚀。去除介质中O2，常用方法有：加热除氧水温达沸点，水中所有氧和其它气体均被赶出,有效除氧方法。,化学除氧联氨(H2N4)可迅速与溶解氧发生反应：H2N4+O2 N2+2H2O 达到除氧目的。Na2SO3也可与溶解氧发生反应：2Na2SO3+O2 2Na2SO4 但体系中可能使 Na2SO4增加，有不利的影响。,Cl 腐蚀活性物质，Cl去除对于腐蚀防护十分重要。常用除Cl方法有：控制原料中Cl含量；化学法沉淀法、离子交换法等。,pH 提高介质 pH值(工艺允许),可降低腐蚀速度。如无机氨的处理：NH3+H2O NH4OH NH4OH+H2CO3 NH4HCO3+H2OpH可调至8.59.2，但对铜不能用（SCC）也可用有机胺处理，但药品价格较贵。,合成氨半水煤气 腐蚀性大为减轻化工气体水分 降低腐蚀性湿Cl2腐蚀性强(HCl,HClO,O)干燥Cl2腐蚀轻微,干燥,除湿,浓H2SO4吸收,H2O 降低环境中H2O成份,可有效减缓腐蚀。常用方法有：化学干燥法干燥剂吸收水分(如硅胶,活性氧化铝,生石灰,CaCl2等)；冷凝法冷却使H2O冷凝,吸收去除；提高温度防止冷凝附在金属表面或加热去除水汽。,综合处理如原油中含 HClH2SH2O对炼油设备腐蚀破坏严重。炼油厂采用“一脱四注”处理，可有效解决常压系统的腐蚀问题。脱盐去除原油中腐蚀性盐类注碱减少HCl腐蚀注氨使HCl进一步下降：NH3+HCl NH4Cl注缓蚀剂防止NH4Cl沉淀引起局部腐蚀注水(碱性水)冲稀HCl,中和,减轻对空冷器腐蚀破坏。,电脱盐,加热炉,常压炉,空冷器,回流器,产品罐,去H2S,原油,挥发线,注碱,注氨,注缓蚀剂,注水碱水,缓蚀剂定义具有抑制金属腐蚀功能的无机或有机物质(复合物质)总称,少量缓蚀剂可有效阻止或减缓金属腐蚀。,8.5 缓蚀剂,缓蚀剂特点 使用方便,投量少,见效快,成本低，选择性强,有临界浓度值，一般只用于循环系统,以免缓蚀剂流失;应考虑缓蚀剂对产品质量和生产过程有无不良影响。,缓蚀效果与金属材料性质,介质,温度,流动状态等多种因素有关，缓蚀效率定义：I=(VOV)/VO100%=(1V/VO)100%VO 未加缓蚀剂时腐蚀速度，V 加缓蚀剂后腐蚀速度,1缓蚀剂分类（1）按作用机理：,(a)Ecorr正移，Icorr 下降(b)Ecorr 负移，Icorr 下降(c)Ecorr 不变，Icorr 下降作用机理：(a)阳极型阳极极化率增加;(b)阴极型阴极极化率增加;(c)混合型抑制阴阳极过程,阳极型缓蚀剂（中性介质用）铬酸盐、亚硝酸盐、正磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等。通过覆盖阳极面积而抑制腐蚀，属“危险性”缓蚀剂。,混合型缓蚀剂 含氮胺类、亚硝酸盐，含硫硫醇、硫醚、环状硫化物，含硫、氮硫脲及衍生物等。可同时抑制腐蚀的阴极过程和阳极过程。,阴极型缓蚀剂 酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸盐、砷、锑等。形成沉淀膜，抑制阴极过程，属“安全缓蚀剂”。,（2）按保护膜特征分类按缓蚀剂在保护过程保护膜性质，有三类成膜型缓蚀剂：氧化膜型缓蚀剂(钝化剂),如铬酸盐使表面形成致密、附着力强的氧化膜,用量不足会加速腐蚀；,吸附膜型缓蚀剂有物理吸附型如胺类,硫醇,硫脲通过物理吸附而缓蚀，化学吸附型如吡啶衍生物,苯胺衍生物,环状亚胺等。,沉淀膜型缓蚀剂,如聚邻酸钠与有关离子形成防蚀性的沉淀膜,膜可能较厚。,（3）其它分类用途分类 冷却水缓蚀剂、油溶性缓蚀剂、油气井缓蚀剂、酸洗缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、气相缓蚀剂、锅炉缓蚀剂等；化学组成分类 无机缓蚀剂、有机缓蚀剂；相态分类 气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂；金属分类 钢铁缓蚀剂、铜合金、铝合金等；溶解性分类 水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂；酸碱性分类 酸性缓蚀剂、中性缓蚀剂及碱性缓蚀剂等。,2缓蚀作用机理 缓蚀作用机理至今还没有公认的一致见解，缓蚀作用过程十分复杂，缓蚀剂及体系繁多，不同体系的缓蚀作用机理不尽相同。,综观各种观点：吸附理论，即表面吸附(活性点)成膜理论，即表面成相膜(钝化膜)电化学理论，即电化学过程受到阻滞等 相互联系、补充,具体分析。,（1）氧化膜型缓蚀剂作用机理 以缓蚀剂本身或以介质中的溶解氧作氧化剂，在金属表面形成钝态氧化膜，减缓腐蚀。可分阳极抑制型缓蚀机理和阴极去极化型缓蚀机理两种：阳极抑制型缓蚀机理 通过阻止阳极区金属离子进入溶液，减缓金属腐蚀，阳极型缓蚀剂又称为钝化剂。如CrO42-、K2Cr2O7等在表面形成保护膜,使阳极区覆盖。其临界浓度一般为103105mol/1。阴极去极化型缓蚀剂 促进阴极过程,使金属钝化,阳极行为不变。,（a)阳极抑制型缓蚀机理 表面生成钝化膜，阻止阳极区金属溶解，减缓腐蚀，缓蚀剂又称为钝化剂。抑制阳极过程/金属钝化,阴极行为不变。,无缓蚀剂,加缓蚀剂,（b）阴极去极化型缓蚀机理 促进阴极过程，使金属进入钝化状态。阳极行为不变。在中性含氧水溶液中，亚硝酸盐，铬酸盐、钼酸盐等抑制铁的腐蚀，属阴极去极化型缓蚀剂。,足量缓蚀剂,无缓蚀剂,不足缓蚀剂,（2）沉淀膜型缓蚀机理在金属表面形成防护型沉淀膜，沉淀膜可由缓蚀剂相互作用而形成，或由缓蚀剂与介质中金属离子反应生成。沉淀膜比氧化膜厚，沉淀膜一般厚1001000埃,致密,附着力较差,投入量较多101-103mol/l。通过形成沉淀膜使金属和介质隔离，从而抑制腐蚀过程，可分为两种：,阴极抑制型,混合抑制型,（a）阴极抑制型缓蚀沉淀膜型缓蚀剂，覆盖阴极表面,阻碍O2扩散或H放电，属安全型缓蚀剂。硫酸锌、碳酸氢钙、聚磷酸盐等为阴极抑制沉淀膜型缓蚀剂。如缓蚀剂与腐蚀时阴极产物生成的碱反应：O2+2H2O+4e 4OH（阴极反应）Zn2+2OH Zn(OH)2（沉淀反应）,特点：阳离子向阴极表面迁移,发生相应沉淀反应，发挥缓蚀作用。缓蚀剂与水溶液中某些阳离子作用,如聚磷酸盐与水溶液中Ca2+离子反应生成络离子(Na2CaP8O18)nn+大胶体阳离子在阴极区放电而形成较厚实的覆盖层。砷、锑离子放电,形成金属元素，可使氢过电位增加,而使阴极过程受到抑制。,（b）混合抑制型缓蚀剂 主要是有机化合物与金属离子作用形成保护性沉淀膜。沉淀膜对阴、阳极均有抑制作用。,N,OH,+Al 3+,(,)3 Al,+3H+,OH,N,8-羟基喹啉,（3）吸附膜型缓蚀剂作用机理有机缓蚀剂 吸附膜型缓蚀剂，缓蚀剂极性基团发生的物理吸附或化学吸附。,改变金属表面电荷状态,界面性质,表面能量状态,腐蚀反应活化能增,使腐蚀减缓。,吸附型缓蚀剂使金属表面腐蚀活性点受吸附阻化，腐蚀活性点 腐蚀非活性点。,缓蚀剂的非极性基团在金属表面形成疏水保护膜，极性基团的定向吸附排列，阻挡与腐蚀有关的电荷或物质转移，使腐蚀速度降低。,物理吸附 带电荷缓蚀剂与金属表面电荷静电作用或范德华作用,吸附快速、可逆、吸附不强。物理吸附的关键 金属表面电荷与缓蚀剂电荷合理搭配,使缓蚀率提高。金属表面电荷（偏离零电荷电位值）受阴离子、阳离子吸附,受外加电位影响；缓蚀剂电荷阴、阳缓蚀剂离子，缓蚀剂在介质中受极化,反应而带不同电荷。,+,+,+,-,-,-,M,+R,+R,+N,化学吸附中性缓蚀剂分子与金属形成化学键,吸附强,不可逆,吸附速度较慢。缓蚀剂分子极性基团中心元素的未共用电子对和金属形成配价键 特点 选择性显著、单分子层、缓蚀效果好、用量少、吸附后自由度小,。,N R,Fe,H,H,物理吸附与化学吸附 与缓蚀剂分子空间结构、能级轨道等有密切关系。,物理吸附与化学吸附的统一解释,物理吸附 化学吸附,3.缓蚀作用影响因素浓度影响：大多缓蚀剂的缓蚀效率随浓度增而增;有的缓蚀剂缓蚀效率与浓度关系有极值；有的缓蚀剂用量不足,反而促进腐蚀,如亚销酸钠、铬酸盐等。,腐蚀率,浓度,浓度,浓度,腐蚀率,腐蚀率,Fe/H2SO4,Fe/HCl,Fe/HCl,若丁,硫化二乙二醇,Cr/Zn复合盐,协同效应,温度影响 低温,缓蚀效果好（一般）一定温度范围,缓蚀效率变化不大 温度升高,缓蚀效果增加。,流动速度影响 增大流速,缓蚀效率降低增大流速,效率增加。增大流速,缓蚀率降低，具体分析/其它因素。,4缓蚀剂选用原则 保护对象不同金属材料选用不同缓蚀剂。,中性溶液,O2阴极还原为腐蚀的控制过程，选用氧化型或沉淀型缓蚀剂;酸性溶液,H+阴极还原为腐蚀的控制过程，选用吸附性缓蚀剂;碱性溶液,易发生沉淀，选用螯合剂,如硅酸盐等沉淀型缓蚀剂;石油介质环境,油水共存，选用水溶性/油溶性吸附型缓蚀剂;大气环境，选用挥发性缓蚀剂,如苯并三唑（BAT）等。,腐蚀环境,经济效益,设备的保护价值,缓蚀剂消耗费用,适宜用于循环体系，缓蚀剂合理用量和投资,环境保护 缓蚀剂应毒性小、无污染、不影响产品质量，还要防止细菌繁殖。,2.应用实例 油气井，炼油工业，酸洗 化学工业，循环冷却水,冷却水 变质（O2、菌、垢、离子）,循环,Cr盐 阳极抑制 聚磷酸盐阻垢 硅酸盐缓蚀 Zn盐协同效应 有机磷酸盐稳定剂,循环冷却水缓蚀,8.6 表面保护性覆盖层 表面保护性覆盖层可避免金属与腐蚀介质直接接触,普遍采用.,表面保护性覆盖层,占腐蚀控制总投资的50%。,金属覆盖层,非金属覆盖层,保护性覆盖层基本要求：(1)覆盖层本身耐蚀、化学稳定,结合牢固,附着力好;(2)覆盖层致密,孔隙率小;(3)覆盖层良好物理机械性能(硬度、耐磨性);(4)一定厚度和均匀性。,金属涂覆层 电镀、热镀、渗镀、喷镀、化学镀等。在化学工业设备防护中衬里起到重要的作用，衬里 有机材料(橡胶、塑料、玻璃钢)和无机材料(玻璃、耐蚀砖板、耐蚀岩板、石墨等)。非金属涂覆层 油基漆（防锈漆、大漆、漆酚、酚醛）、树脂漆（环氧、过氯乙烯、沥青、呋喃、聚胺基甲酚酯）、无机富锌漆、水基漆等。,表面处理 表面氧化、磷化、发黑、发兰等化学处理，使表面形成稳定氧化膜层。经电化学钝化处理，使表面生成转化膜层。,物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD),等离子体辅助(PCVD),激光化学气相沉积(LCVD).,激光束、电子束、离子束等物理处理，使表面合金化层/离子注入,防护表面处理，对材料改性优化，只改变表面性质(耐蚀,耐磨,美观)，不改变材料体相同部性质，是提高材料耐腐蚀性很有效和经济的方法。,1金属覆盖层(1)电镀 以镀件为阴极,通电，使镀液中金属离子还原为金属原子态,在镀件表面析出,形成镀层。可镀任何金属和合金，电镀层具有耐蚀和装饰作用，如锌镀层广泛用于材料防护，全世界锌产量一半用于热镀锌或电镀锌。镀镍层防护/装饰功能。,(2)热镀 金属制品浸入熔融金属液中,形成覆盖层(Al、Zn、Sn、Pb等)，热镀层厚度大，耐蚀。锡镀层广泛用于食品工业,全世界用量达每年数百吨；国外达每年100万吨热镀铝板规模。,(3)渗镀 高温下利用金属原子扩散,表面形成合金扩散层(Si、Cr、Al、Ti、B、W、Mo等)。结合力好,热稳定性高。,(4)喷镀 利用火焰或电弧使金属熔化,借助高压空气或保护气氛喷射到保护体表面形成覆盖层。主要有Al、Zn、Sn、Pb、不锈钢、Cu等，喷铝工业发展迅速，已成为重要的防护手段。,(5)化学镀 利用置换反应或氧化/还原反应,使金属离子在表面还原为金属覆盖层，与电镀相近,但不需电源,适用于结构形状复杂的工件，如：Ni/P非晶合金异常耐蚀。,阴极性覆盖层,阳极性覆盖层,2.非金属涂覆层非金属涂层在化工防腐中普遍应用。特点 施工简便,适应性广,重涂容易,成本、施工费用低。有机涂料最重要非金属涂覆层，利用有机涂料的胶粘性和粘附性，在表面固化成薄覆盖层，使金属(材料)与腐蚀环境隔离而起到防腐，发展迅猛。,（1）涂层保护机理阻挡作用高聚物结构间隙平均直径105107 cm,而H2O,O2分子直径为几个埃,涂料应选用结构致密成膜物质和屏蔽大固体填料，增加涂覆层数和厚度,厚度为0.30.4mm时,抗渗大为提高。,电化学保护涂料内活性填料如锌电位较负,可起牺牲阳极保护作用,而锌腐蚀产物又可填塞空隙,腐蚀下降。,缓蚀作用涂料内组分如红丹,铬锌黄使金属钝化,或具缓蚀剂作用。,（2）涂层破坏形式 涂层存在各种缺陷,引起金属局部腐蚀,导致涂层鼓泡、剥离、脱落等腐蚀破坏：涂层下残碱,残盐或氧化物等使腐蚀发生而导致涂层脱落;介质渗透到涂层下,引起浓差电池,腐蚀使涂层破坏;涂层受水浸渍后吸收水分，体积增加,内应力使涂层鼓泡;光照、温度、化学介质、磨损、机械损伤等引起涂层本身的破坏;施工不当而引起的破坏。,涂料,主成膜物质,辅成膜物质,次成膜物质（填料）,油料和树脂,半干性油,干性油,天然/合成树脂固化剂固化,氧与油料不饱和双键聚合而固化,溶剂挥发固化聚乙烯、聚过氯乙烯等。,环氧、酚醛、呋喃、聚脂等,着色颜料防锈颜料红丹(Pb3O4)、锌铬黄、锌粉、磷酸盐等体质颜料（Fe2O3、铝粉、有机铬酸盐等）。,各种溶剂、稀释剂、催干剂、固化剂、防雾剂、增塑剂、触变剂、缓蚀剂等。,4 涂料合理选用 介质环境环境条件与涂料适用范围一致,考虑环境介质酸碱性、氧化性、腐蚀性、温度、光照等。表面性质针对不同保护对象基体性质,选择不同保护特性、粘合能力涂料。如酸固化涂料不能涂覆在易被酸腐蚀的钢铁表面，红丹不能用于铝、锌表面。工程要求主要是针对保护要求年限、投资额等经济指标加以综合参考。涂料性能合理配套重要，如用环氧基涂料等粘附性好的涂料作底漆，用磷化底漆作过渡中间层，聚乙烯类作面漆等。合理配套可获的具有互补型、功能型，保护效果优良的涂层。,5.有机材料衬里涂层较薄,易受碰损或强腐蚀环境的破坏,衬里具有防腐性和机械性双重功能 常用。玻璃钢衬里是用玻璃纤维增强树脂组成的覆盖层,比一般涂层耐蚀性、机械性大为提高。,腻子层,填平，环氧+填料,玻璃钢衬里 环氧玻璃钢、聚酯玻璃钢、酚醛玻璃钢、呋喃玻璃钢、及各种改进型玻璃钢。,Fe,底层(环氧).附着力强热膨胀系数小,增强层多层玻璃织物树脂浸润,面层致密,抗渗,耐蚀,耐磨,衬里破坏形式1 渗透破坏：水从衬里缺陷进入衬层或界面,破坏树脂粘合力。水可使玻璃纤维强度下降。应力作用使树脂开裂,渗透加剧,金属界面电化学腐蚀使衬层鼓泡脱落。2 应力破坏：金属基体,树脂和玻璃纤维的线膨胀系数差异较大,在环境(冷、热)作用下,或固化过程会产生内应力,导致衬层龟裂剥离。3 腐蚀破坏：不同的衬里材料,耐蚀性不同,需合理选材,表面树脂腐蚀暴露纤维后会增大渗透性,促进衬层快速破坏。,玻璃钢衬里施工原则 耐蚀、耐渗透、粘附力强、内应力小1 树脂选用：环氧树脂既耐蚀又粘附力强,，环氧改性可提高附着力，底层用环氧树脂涂料较合适。树脂含量与固化度：高含量树脂为好(5070%),玻璃纤维作骨架,增加厚度和整体性,玻璃纤维应尽量少，使树脂完全固化。添加剂：添加固化剂、溶剂、增塑剂或填料。玻璃纤维：玻璃纤维应选用易为树脂浸润,高含胶量,玻璃纤维表面应加处理。,施工：固化 固化 固化 表面处理涂底料刮腻子贴布贴布常温保养/热处理 热处理：提高固化速度,缩短工期,保证衬里质量,如环氧8090,酚醛120,呋喃130150。,配制底料,配制腻子,胶粘剂配制,玻纤处理,成品检查,8.7 联合保护 阴极保护+表面涂覆 表面涂覆 本身缺陷：微孔、结构 施工/服役过程-老化/开裂/损伤 电化学保护 电流大/极化难,联合保护优点降低电耗，缩短极化时间改善电流分布/分散能力双重保护，安全可靠,阴极保护+缓蚀剂 协同作用,1 电化学极化有利缓蚀剂成膜 如：黄铜表面形成-FeOOH,-FeOOH稳定，耐腐蚀2 表面电荷的调整，有利于缓蚀剂吸附作用,