腐蚀与防护 研究材料腐蚀与防护的重要意义
腐蚀是指材料与环境介质相互作用导致材料的变质和破坏。腐蚀破坏的形式很多,不同条件下材料腐蚀的原因也不同,影响因素也很复杂。因此,根据不同的情况,采用了不同的保护技术。
实践中通常使用以下保护技术:
(1)合理选材:根据不同的介质和使用条件,选择合适的金属材料和非金属材料;
(2)介质处理:包括去除介质中促进腐蚀的有害部分(如锅炉给水脱氧),调节介质的pH值,改变介质的湿度等。;
(3)阴极保护:利用电化学原理,对被保护的金属设备施加阴极极化,以减少或防止腐蚀;
(4)阳极保护:对于由钝化液和易钝化金属组成的腐蚀体系,可以采用施加阳极电流的方法,使被保护的金属设备进行阳极钝化,减少金属的腐蚀;
(5)添加缓蚀剂:向介质中添加少量能防止或减缓金属腐蚀的物质,以保护金属;
(6)金属表面涂层:在金属表面喷涂、内衬、电镀、涂覆一层耐蚀性好的金属或非金属,并对金属进行磷化和氧化,使被保护的金属表面与介质机械隔离,减少金属腐蚀;
(7)合理的防腐设计和生产工艺流程的改进,以减少或防止金属腐蚀。每种防腐措施都有适用范围和条件,使用时要注意。对某种金属有效的措施在另一种情况下可能无效,甚至有害。例如,阳极保护仅适用于金属在介质中容易钝化的系统。如果不引起钝化,阳极极化不仅会减缓腐蚀,还会加速金属的阳极溶解。
因此,对于具体的腐蚀系统,应根据腐蚀原因、环境条件、各种措施的防腐效果、施工难度和经济效益综合考虑,采取何种防腐措施,不能一概而论。
研究腐蚀的意义主要体现在以下五个方面。
(1)减少腐蚀危害造成的巨大经济损失
腐蚀导致巨大的经济损失是众所周知的事实。以一个年产30万吨的合成氨厂为例,每年因设备腐蚀故障、物料泄漏、工艺流程停工,将花费60万元左右。工厂里的重整装置是它的核心设备。由于高温腐蚀,每更换一根炉管就会造成三天的停工,每损坏17根炉管造成的停工损失相当于一个转化炉的成本。由于腐蚀,停工100次造成的损失相当于整个合成氨厂的总投资。一个年产30万吨乙烯的工厂,每天停工造成的损失高达750万元。据国内石化生产企业统计,1999年泸天化年产值8.284亿元,直接和间接腐蚀经济损失合计6010万元,占年产值的7.25%。仪征化纤厂大修周期由1年改为2年,净利润为(22 ~ 23)亿/年。一般认为间接腐蚀损失大于直接腐蚀损失。根据现有数据,石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的三倍。2000年上海医药集团腐蚀损失8114万元;华东电网因锅炉“四管”腐蚀泄漏,计划外停运115次,造成每小时29亿千瓦电力损失,经济损失7.7亿元。
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1999年汽车工业腐蚀损失约242亿元。以重庆汽车腐蚀调查为例,重庆是一个内陆盆地,夏季闷热,冬季潮湿,年平均气温高,大气中Cl-、SO 2、H 2 S含量高,降雨、酸雨、大雾频率高。车辆受到大气环境的严重腐蚀。通常新车行驶一年后会产生锈斑,大约两年后会出现腐蚀穿孔。由于大规模腐蚀和腐蚀穿孔,车辆通常每年都要在外面喷漆;2年换顶;4年后,需要更换面板和屋顶,维护大梁和车身框架。重庆市车辆年均腐蚀损失16057.1万元。
(2)提高个人和工业生产设备及重要基础设施操作的安全性
应力腐蚀、氢脆、点蚀等局部腐蚀损伤的发生很难预测,容易造成生产设备爆炸、火灾等突发性灾害,危及工人和生产设备的安全。比如我国某天然气管道因硫化氢应力腐蚀破坏多次爆炸,其中一次引爆重大火灾,造成20多人伤亡;某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀被吹爆,燃烧20多天,造成重大经济损失,某化肥厂余热锅炉进水管因氢气腐蚀发生爆炸,造成7人死亡。
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