腐蝕和防腐corrosion and its prevention
在化工企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中，有腐蝕性很強(qiáng)的酸、堿、鹽溶液，以及含雜質(zhì)的水和氣體等，且經(jīng)常伴有高溫、高速的影響，因此腐蝕特別嚴(yán)重。腐蝕不僅使化工材料損耗，設(shè)備報(bào)廢，還可能引起間接損失。如停工減產(chǎn)，物料流失，以至造成污染、著火、爆炸等。一般間接損失比材料和設(shè)備的直接損失更為嚴(yán)重，根據(jù)中國(guó)1980年對(duì)43個(gè)化工企業(yè)的調(diào)查，一年中由于腐蝕損失的碳鋼材達(dá)38kt、不銹鋼15kt、有色金屬13kt。折合全年總損失約為11000萬(wàn)元。
腐蝕的類型 可分為濕腐蝕和干腐蝕兩類。濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕，干腐蝕則指在無(wú)液態(tài)水存在下的干氣體中的腐蝕。由于大氣中普遍含有水，化工生產(chǎn)中也經(jīng)常處理各種水溶液，因此濕腐蝕是最常見(jiàn)的，但高溫操作時(shí)干腐蝕造成的危害也不容忽視。
濕腐蝕 金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學(xué)反應(yīng)（圖1）。在金屬表面形成一個(gè)陽(yáng)極和陰極區(qū)隔離的腐蝕電池，金屬在溶液中失去電子，變成帶正電的離子，這是一個(gè)氧化過(guò)程即陽(yáng)極過(guò)程。與此同時(shí)在接觸水溶液的金屬表面，電子有大量機(jī)會(huì)被溶液中的某種物質(zhì)中和，中和電子的過(guò)程是還原過(guò)程，即陰極過(guò)程。常見(jiàn)的陰極過(guò)程有氧被還原、氫氣釋放、氧化劑被還原和貴金屬沉積等。
干腐蝕 一般指在高溫氣體中發(fā)生的腐蝕，常見(jiàn)的是高溫氧化。在高溫氣體中，金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，膜的性質(zhì)和生長(zhǎng)規(guī)律決定金屬的耐腐蝕性。膜的生長(zhǎng)規(guī)律可分為直線規(guī)律、拋物線規(guī)律和對(duì)數(shù)規(guī)律。直線規(guī)律的氧化最危險(xiǎn)，因?yàn)榻饘偈е仉S時(shí)間以恒速上升。拋物線和對(duì)數(shù)的規(guī)律是氧化速度隨膜厚增長(zhǎng)而下降，較安全，如鋁在常溫氧化遵循對(duì)數(shù)規(guī)律，幾天后膜的生長(zhǎng)就停止，因此它有良好的耐大氣氧化性。
腐蝕的形態(tài) 可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種。在化工生產(chǎn)中，后者的危害更嚴(yán)重。
均勻腐蝕 腐蝕發(fā)生在金屬表面的全部或大部，也稱全面腐蝕。多數(shù)情況下，金屬表面會(huì)生成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜，使腐蝕變慢。有些金屬，如鋼鐵在鹽酸中，不產(chǎn)生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率（即材料厚度每年損失若干毫米）作為衡量均勻腐蝕的程度，也作為選材的原則，一般年腐蝕率小于1～1.5mm，可認(rèn)為合用（有合理的使用壽命）。
局部腐蝕 腐蝕只發(fā)生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴(yán)重得多，它約占化工機(jī)械腐蝕破壞總數(shù)的70％，而且可能是突發(fā)性和災(zāi)難性的，會(huì)引起爆炸、火災(zāi)等事故。它可分為下列幾類：
?、佟】孜g 在金屬表面的局部，形成大小、深淺和形狀不同的孔，嚴(yán)重時(shí)可使器壁穿透。孔蝕通常發(fā)生于表面有保護(hù)膜（鈍化膜）的金屬，如不銹鋼、鈦和鋁合金等。由于表面局部存在缺陷，溶液內(nèi)又含有能破壞鈍化膜的活性離子(Cl-，Br-)，因此膜的局部破口就成為腐蝕電池的陽(yáng)極，周圍的膜成為陰極，電流高度集中，使腐蝕向孔內(nèi)迅速發(fā)展。
?、凇】p隙腐蝕 發(fā)生在設(shè)備的縫隙內(nèi)，如焊、鉚縫、墊片或沉積物與金屬的間隙等，它是孔蝕的一種特殊形態(tài)。
③ 晶間腐蝕 由于金屬的不適當(dāng)熱處理或冷加工，引起晶界變化，如晶界沉積了雜質(zhì)，或某種元素增多或減少，使晶界成為易腐蝕的通道。腐蝕由表面沿晶界向內(nèi)部發(fā)展，外表看不出腐蝕跡象，但金屬失去了強(qiáng)度。
?、堋?yīng)力腐蝕破裂 在腐蝕與拉應(yīng)力同時(shí)作用下，金屬或合金產(chǎn)生的破裂。應(yīng)力的主要來(lái)源是由焊接、冷加工等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。這是一種最危險(xiǎn)的腐蝕形態(tài)，主要發(fā)生在特定的材料-環(huán)境體系中，例如奧氏體不銹鋼在含Cl-溶液中，碳鋼在含NO婣溶液中，銅合金在含NH3大氣中，等等。
⑤ 腐蝕疲勞 由周期應(yīng)力（應(yīng)力方向和大小發(fā)生周期性地變化）與腐蝕的共同作用而引起金屬的破裂。一般金屬當(dāng)承受的周期應(yīng)力超過(guò)疲勞極限值時(shí)，都將產(chǎn)生破裂，但在腐蝕環(huán)境中，疲勞極限值大大下降(圖2)。任何腐蝕環(huán)境都可以引起腐蝕疲勞，振動(dòng)部件如泵軸和桿、螺旋槳軸、油氣井管、吊索以及由于溫度變化產(chǎn)生周期熱應(yīng)力的換熱管和鍋爐管等，都容易產(chǎn)生腐蝕疲勞。
?、摺∧p腐蝕 金屬表面同時(shí)受流體（或同時(shí)含有固體粒子）的磨損和腐蝕作用引起的破壞。在高流速的沖擊下，金屬表面膜被破壞，破口處的金屬因而加速腐蝕，暴露在高流速氣體和液體中的設(shè)備，如管、三通、閥、鼓風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、葉輪、有攪拌的容器、換熱器和排風(fēng)道等，都能產(chǎn)生磨損腐蝕。
防腐蝕方法 不同材料在不同環(huán)境中可能具有不同的耐蝕性能，對(duì)于特定環(huán)境，正確選用耐蝕性能較好并滿足其他條件的材料，以得到合理的使用壽命，這是防止或減輕腐蝕的重要方法。其他防腐蝕方法有：
選用隔離層 用一層薄的、耐蝕性強(qiáng)的貴重材料為隔離層，保護(hù)耐蝕性較低、強(qiáng)度高且價(jià)格低廉的底層材料（如鋼鐵）。在化工生產(chǎn)中廣泛采用的保護(hù)隔離層有：橡膠襯里，塑料襯里，硅質(zhì)磚和石墨磚襯里，不銹鋼、鎳、鈦、銀等金屬襯里。此外，在大氣、水等輕腐蝕環(huán)境中的材料，廣泛采用有機(jī)或無(wú)機(jī)涂料作防護(hù)層。
陰極保護(hù) 在被保護(hù)材料上通入一定的陰極電流，電位下降到局部陽(yáng)極的開(kāi)路電位時(shí)，局部的陽(yáng)極腐蝕電流就完全被抵消，材料停止腐蝕。陰極保護(hù)廣泛用于地下管道、其他地下金屬設(shè)備、水槽、海水中設(shè)備和船等。它常和涂料聯(lián)合采用，以減小輸入的電流。
陽(yáng)極保護(hù) 對(duì)可鈍化的金屬（如鐵或不銹鋼）通入陽(yáng)極電流，使其在特定環(huán)境中達(dá)到鈍態(tài)，因而獲得保護(hù)，如在硫酸、磷酸、碳酸氫銨液和氨水等生產(chǎn)設(shè)備上應(yīng)用。
控制腐蝕環(huán)境 消除和控制環(huán)境中引起腐蝕的因素，腐蝕就能停止。例如：鍋爐給水采取去氧操作；在化工生產(chǎn)的冷卻水中加緩蝕劑、酸、堿以調(diào)節(jié)pH，也用冷卻或隔熱的辦法，防止溫度過(guò)高或過(guò)低。
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