防腐方法课件.ppt
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1、1,.,第六章 防腐方法,目前工程中用得最多的防腐方法: 金属或非金属材料覆盖层金属覆盖层:金属衬里;金属镀层;复合金属板等非金属覆盖层:衬里;搪瓷;搪玻璃;涂料; 联合覆盖层 电化学保护包括阴极保护;阳极保护 防腐结构设计 介质处理,从防腐效果、施工难易、经济成本等方面综合考虑选取防腐方法,2,.,6. 1 电化学保护法,电化学保护是根据金属电化学腐蚀原理对金属设备进行保护的方法。分为阴极保护和阳极保护,(一)阴极保护,3,.,6. 1 电化学保护法,(一)阴极保护,电保护和护屏保护的原理完全相同;腐蚀着的金属看作是双电极腐蚀厚电池,(1)原理,4,.,6. 1 电化学保护法,(一)阴极保护
2、,最小保护电流密度 最小保护电位,(2)阴极保护的基本参数,阴极保护的基本参数都通过实验确定;与被保护金属的种类,表面状态,以及腐蚀介质的性质、浓度、温度、运动状况等因数有关,5,.,6. 1 电化学保护法,(一)阴极保护,确定合理的保护度 阳极材料的选择 护屏或辅助阳极的合理配置 要预留保护参数的监测点,(3)阴极保护技术设计的要点,6,.,电流密度增大到一定程度的时候会可能产生“过保护”现象,7,.,护屏保护的阳极材料对保护效果起决定性的作用为了使被保护构件的表面获得足够的电流密度护屏必须: 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。电保护
3、的辅助阳极材料对保护效果的影响相对次 要,凡是导电的材料均可用来制作辅助阳极。,8,.,阳极的数量和配置恰当,使电流的分散均匀,避免发生电流“遮蔽作用”,被保护设备上距离阳极最近的部位,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,9,.,在实际保护条件下,金属表面的保护电流密度受各种因素的影响会有较大的波动,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;由于保护电流密度很难直接测量,生产上都是监控保护电位,10,.,小结:对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护;强腐蚀介质中,电能或护屏材料的消耗大,不经济;电保
4、护比护屏保护的适用范围宽,电流可调;电保护的基本投资高于护屏保护;阴极保护技术成熟,广泛用于船舶、地下管道、海水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备(表6-2)的保护。,11,.,6. 1 电化学保护法,(二)阳极保护,是利用金属在电解质溶液中依靠阳极极化建立钝态的特性而实施的保护方法。,致钝电流密度(icp) 维钝电流密度 钝化区范围,(1) 阳极保护的主要参数,12,.,合理选择致钝电流密度金属建立钝态时,致钝电流密度越小越好 使用小容量的电源设备,减少设备投资和耗电量;在致钝过程中,被保护金属的阳极溶解也较小致钝电流密度的大小与金属的本性、介质的条件、致钝时间的长短有关当电流密度小到一
5、定数值时,电流效率几乎等于零在生产工艺条件允许时,可采用逐步钝化的方法,13,.,维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极 保护下的腐蚀速度 维钝电流密度越小,经常性的电解消耗也 越少。 维钝电流密度的大小取决与金属的本性和 介质条件 采用涂料-阳极保护的联合保护,降低维 钝电流密度,14,.,稳定钝化区电位范围越宽越好在实施阳极保护时,不会因电位波动导致金属由钝态转变为活态或过钝化态对控制电位的仪器设备和参比电极的要求可适当降低稳定钝化区的电位范围很窄 生产工艺条件稍有波动,金属就有可能重新活化,阳极保护的实施就很困难,15,.,6. 1 电化学保护法,(二)阳极保护,(2) 阳极保护设计要点,
6、正确选择辅助阴极材料 辅助阴极的合理配置 参比电极的选用和安装,16,.,选择的基本原则: 耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便宜,对某些材料还要考虑氢脆的影响,浓硫酸:铂、镀铂电极、钽、钼等稀硫酸:银、铝青铜、石墨等对硫酸纯度要求不高时:高硅铸铁或普通铸铁盐类溶液和碱类溶液:高镍铬合金、普通碳钢,用碳钢做阴极时,阴极面积的设计要保证阴极上必要的保护电流密度,17,.,阳极保护与阴极保护一 样也存在电流遮蔽作用阴极的配置只要满足致 钝阶段的要求,维钝阶 段就一定能保证阴极的布置常常需要通 过试验来确定,18,.,参比电极选用的总体要求:工作稳定;可靠;便宜;易于制作、安装和使用方便两类常用
7、的参比电极:可逆电极 :甘汞电极;硫酸铜电极固体金属电极:不锈钢、铅、铸铁、碳钢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适用范围:适用于电解质溶液中连续液相部分的保护适用范围窄,主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护,19,.,6. 2 衬 里,是一种综合利用不同材料的特性,具有较长使用寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料,(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,有良好的润湿性 表面具有一定的粗糙度 表面清洁,20,.,用接触角大小来衡量胶粘剂对固体表面的润湿性,洁净的金属或无机材料的表面有较强的吸附性,再加上外力的涂刷,接触角小于90,
8、即可完全润湿的程度,21,.,适当的提高表面的粗糙度增强了界面的镶嵌效果毛细管作用促进胶粘剂的扩展,提高粘结强度 过高的粗糙度使粘度降低工业上通常采用喷砂处理,22,.,洁净的金属表面具有较高的表面自由能;表面存在锈层、氧化物、油、水等,影响胶粘剂对金属表面的润湿性;锈层和油、水等污染物本身的内聚力很小,夹杂在胶粘剂和被粘物的界面上,造成粘结强度降低为了保证衬里的质量,加工金属表面氧化皮必须去除,23,.,6. 2 衬 里,(一)碳钢设备及衬里材料的表面处理,(2)钢铁表面处理,手工除锈效率低、表面质量差,只适用于较小的表面或一般的涂料施工,衬里工程很少采用 机械清净法包括机械研磨、滚磨、喷砂
9、、喷丸、高压水流等方法。喷砂:清除金属表面的铁锈、氧化皮及其他污垢; 使金属表面获得一定的粗糙度,24,.,(2)钢铁表面处理,化学法除锈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 HCI(1015%):溶解钢铁表面氧化皮和铁锈,用 于间歇酸洗 H2SO4(510%):进入氧化皮的微裂纹,在钢与 Fe3O4、的界面上反应生成H2, 使 氧化皮脱落。用做流水作业 的酸洗液 酸洗液中必需添加缓蚀剂,25,.,(一)碳钢设备及衬里材料的表面处理,(3)衬里材料的表面处理,机械处理方法用喷砂或手工打磨的方法,增加材料表面的粗糙度,和接触面积,使塑料表面更容易被胶粘剂润湿 化学方法处理 高分
10、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 聚烷烃类塑料:过氧化氢、有机过氧化物、高锰酸盐、 王水、硫酸-重铬酸盐等含氟共聚物:钠-萘-四氢呋喃、钠-联苯-二氧六环、 纳-萘-乙二醇二甲醚等,26,.,6. 2 衬 里,(二)砖板衬里,常用的砖板有: 辉绿岩板:既要求耐蚀又有严重磨损的场合 玄武岩板 耐酸瓷砖板 耐酸耐温陶砖板:用于耐酸度要求稍低的部位 不透性石墨板:用于传热的设备,多年来一直是国内外传统的防腐技术,27,.,(二)砖板衬里,砖板衬里的质量取决于:1、 胶粘剂的合理选择与施工2、 衬里结构的正确设计,28,.,(1)衬里胶泥的选择防腐衬里用胶粘剂要求: 高的
11、粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热稳定性好、固化收缩率低,经济、便于施工常用于砖板衬里的胶粘剂有: 硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂,硅酸盐胶粘剂粘结机理:,29,.,树脂类胶泥: 大多使用热固性树脂(酚醛、环氧、呋喃、环氧-呋喃、环氧-酚醛等添加填料、固化剂等配制而成,树脂类胶泥对非氧化性酸有较好的耐蚀性; 环氧、呋喃:适用于酸碱交替的场合; 酚醛胶泥:常用于渗透性较大的稀酸介质; 环氧-呋喃胶泥:提高呋喃胶泥的粘结强度; 环氧胶泥:粘结强度高、收缩性小、抗渗透 性好、价格贵,一般用于挤缝和勾缝。,各种胶泥的使用场合:P137,30,.,(1)设备直径不宜小于700mm; 密闭设备设有人孔和可
12、拆卸 大法兰; 法兰转角处衬贴耐腐蚀材料(2)焊缝采用对焊接; 内表面焊缝平整、凸起高度 2.5mm; 深入设备的接管,端部与设 备内表面齐平; 避免斜插管,2、衬里结构设计中应注意的问题,31,.,(3)液面以下器壁尽可能不安装接管; 必须安装接管时,严格注意质量:,2、衬里结构设计中应注意的问题,衬里法兰处加翻边隔离层; 中心插入保护套管; 接管直径较大,无合适的套管,则衬一层 小的瓷板或不透性石墨板。介质腐蚀性较 强时,最好衬两层。,32,.,33,.,(4)设备内直接通入蒸汽加热时,蒸汽管出口不得对准砖板衬里层;同时有搅拌器时,蒸汽出口应与搅拌方向一致。,2、衬里结构设计中应注意的问题
13、,34,.,(5)设备底部的衬里结构一般常用人字形排列、丁字形排列、扇形排列。,2、衬里结构设计中应注意的问题,(6)设备顶盖可以适当降低衬里的要求,35,.,6. 2 衬 里,(三)玻璃钢衬里,(1)玻璃钢衬里的渗透与应力破坏,玻璃钢衬层出现针孔、气泡或微裂纹,介质沿缺陷 往里渗透由于溶剂挥发,使一些未参与交联反应的固化剂、增 塑剂等物质析出;某些缩聚树脂在固化过程中生成小分子; 玻璃纤维的表面处理不好,介质渗到树脂与玻璃纤维的界面间,破坏树脂与金属的粘合;如发生腐蚀,可能出现鼓泡,使衬里层剥离,36,.,(三)玻璃钢衬里,(1)玻璃钢衬里的渗透与应力破坏,内应力超过玻璃钢衬层强度,使衬层破
14、裂;或局部 应力集中使衬层翘曲或局部龟裂。,分子交联和链的缩短引起体积收缩,在衬层内 产生拉应力; 加热固化或升温冷却过程中,出现热应力。,37,.,提高抗渗性、减缓内应力正确选择胶粘剂的配方; 合理设计玻璃纤维与树脂的相对比例; 使树脂充分固化; 同时保证衬里有足够的强度,38,.,(三)玻璃钢衬里,(2)胶粘剂与玻璃纤维的选择,玻璃钢衬里常用的胶粘剂有:酚醛、环氧、呋喃、 聚酯以及他们的改性胶粘剂。 常选环氧树脂做底层涂料 环氧胶粘剂的粘附力强,固化收缩率小,固化过程 中没有小分子副产物产生 严格控制溶剂、固化剂和增塑剂的添加量,尽量少 用或不用溶剂 在满足衬层的整体性和厚度的前提下,尽量
15、少用玻 璃纤维,39,.,衬贴34层玻璃布(气相、弱腐蚀介质);衬里总厚度3mm(苛刻的腐蚀环境)衬贴过程中,涂刷充分,尽可能挤出纤维间空隙中的空气,每一层经热处理或充分干燥玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、劳动卫生条件差,使用范围受限,40,.,6. 2 衬 里,(四)橡胶衬里,生胶板按施工要求衬贴于设备的表面,经硫化后使橡胶变成结构稳定的防腐层。,(1)衬里用橡胶的性能与适用范围,天然橡胶,可塑性好,硫化橡胶,41,.,橡胶具有良好的化学稳定性,可耐一般非氧化性 酸、有机酸、碱溶液和盐溶液 在强氧化性酸和芳香族化合物中不稳定,软橡胶 (S:13%): -2575 半硬橡胶(S:30%)
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