防腐方法ppt课件.ppt
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1、第六章第六章第六章第六章 防腐方法防腐方法防腐方法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6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法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6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法法(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
2、厚电池(1)原理6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法法(一)阴极保护 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6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法法(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 电流密度增大到一定程度的时候会可能产生“过保护”现象护屏保屏保护的阳极材料的阳极材料对保保护效果起决定性的作用效果起决定性的作用为了使被保了使被保护构件的表面构
3、件的表面获得足得足够的的电流密度流密度护屏必屏必须:具有足够负的电位,并且极化性能愈小愈好;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,溶在使用过程中,表面不产生高电阻的硬壳,溶 解均匀。解均匀。电保保护的的辅助阳极材料助阳极材料对保保护效果的影响相效果的影响相对次次 要,凡是要,凡是导电的材料均可用来制作的材料均可用来制作辅助阳极。助阳极。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在实际保护条件下,金属表
4、面的保护电流密度受各在实际保护条件下,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,数进行测量和监控,在被保护设备上应预留保护参在被保护设备上应预留保护参数的监测点;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保护电位 小结:小结:对于腐蚀性不太强的介质宜采用阴极保护;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;强腐蚀介质中,电能或护屏材料的消耗大,不经济;电保护比护屏保护的适用范围宽,电流可调;电保护比护
5、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;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、化工设备水冷却设备、油库及盐类生产设备、化工设备(表(表6-2)的保护。)的保护。6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法法(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合理合理选择致致钝电流密度流密度v金属建立金属建立钝态时,致,致钝电流密度越小越好流密度越小越好 使
6、用小容量的电源设备,减少设备投资和耗电量;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钝时间的长短有关当电流密度小到一定数值时,电流效率几乎等于零当电流密度小到一定数值时,电流效率几乎等于零v在生在生产工工艺条件允条件允许时,可采用逐步,可采用逐步钝化的方法化的方法 维钝电流密度直接反映了金属设备在阳极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
7、维钝电流密度越小,经常性的电解消耗也 越少。越少。维钝电流密度的大小取决与金属的本性和维钝电流密度的大小取决与金属的本性和 介质条件介质条件 采用涂料采用涂料-阳极保护的联合保护,降低维阳极保护的联合保护,降低维 钝电流密度钝电流密度v稳定定钝化区化区电位范位范围越越宽越好越好在实施阳极保护时,不会因电位波动导致金属由在实施阳极保护时,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对控制电位的仪器设备和参比电极的要求可适当降低降低v稳定定钝化区的化区的电位范位范围很窄很窄 生产工艺条件稍有波动,金属就有可能重新活化,生产工艺条
8、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阳极保护的实施就很困难6.1 6.1 电电化学保化学保化学保化学保护护法法法法(二)阳极保护(2)阳极保护设计要点 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v选择的基本原的基本原则:耐蚀、有一定的机械强度、制作容易、价格便宜,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
9、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v参比参比电极极选用的用的总体要求:体要求:工作稳定;可靠;便宜;易于制作、安装和使用方便工作稳定;可靠;便宜;易于制作、安装和使用方便v两两类常用的参比常用的参比电极:极:可逆电极可逆电极:甘汞电极;硫酸铜电极:甘汞电极;硫酸铜电极固体金属电极:不锈钢、铅、铸铁、碳钢固体金属电极:不锈钢、铅、铸铁、碳钢v参比参比电极的安装位置:极的安装位置:一般选在距阴极最远或电位最低的部位一般选在距阴极最远或电位最低的部位v适用范适用范围:适用于电解质溶液中连续液相部分的保
10、护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适用范围窄,主要用于氧化性介质中对钢铁进行保护6.2 6.2 衬衬 里里里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,即可完全润湿的程度v适当的提高表面的粗糙度适当的提高表面的粗糙度增强了界面的镶嵌效果增强了界面的镶嵌效果毛细管作用
11、促进胶粘剂的扩展,提高粘结强度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过高的粗糙度使粘度降低v工工业上通常采用上通常采用喷砂砂处理理洁净的金属表面具有较高的表面自由能;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;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为了保证衬里的质量,加工金属表面氧化皮
12、必须去除去除6.2 6.2 衬衬 里里里里(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、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(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
13、蚀剂(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6.2 6.2 衬衬 里里里里(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
14、统的防腐技术(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(1)衬里胶泥的里胶泥的选择防腐防腐衬里用胶粘里用胶粘剂要求:要求:高的粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热高的粘结强度高、耐蚀性良好、致密抗渗透、热稳定性好、固化收缩率低,经济、便于施工稳定性好、固化收缩率低,经济、便于施工常用于常用于砖板板衬里的胶粘里的胶粘剂有:有:硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂硅酸盐胶粘剂、树脂类胶粘剂硅酸盐胶粘剂粘结机理:树脂类胶泥:树脂类胶泥:大多使用热固性树脂(酚醛、环氧、呋喃、环氧大多使用热固性树脂(酚醛、环氧、呋喃、环氧-呋喃、环氧呋喃、环氧-酚醛等添加填料、固化剂等
15、配制而成酚醛等添加填料、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(1)设备直径不宜小于)设备直径不宜小于700mm;密闭设备设有人孔和可拆卸密闭设备设有人孔和可拆卸 大法兰;大法兰;法兰转角处衬贴耐腐蚀材料法兰转角处衬贴耐腐蚀材料(2)焊缝采用对焊接;)焊缝采用对焊接;内表面焊缝平整、凸起高度内表面焊缝平整、凸起高度 3mm(苛刻的腐蚀环境苛刻的腐蚀环境)v衬贴过程中
16、,涂刷充分,尽可能挤出纤维间空隙衬贴过程中,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中的空气,每一层经热处理或充分干燥v玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、劳动玻璃纤维衬里的抗渗性不够理想、不耐磨、劳动卫生条件差,使用范围受限卫生条件差,使用范围受限6.2 6.2 衬衬 里里里里(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v 橡胶具有良好的化学稳定性,可耐一般非氧化性橡胶具有良好的化学稳定性,可耐一般非氧化性 酸、有机酸、碱溶液和盐溶液酸、有机酸、碱溶液和盐溶液v 在强氧
17、化性酸和芳香族化合物中不稳定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%):-2575 硬橡胶(S:40%):065橡胶(1 1 1 1)衬衬里用橡胶的性能与适用范里用橡胶的性能与适用范里用橡胶的性能与适用范里用橡胶的性能与适用范围围耐蚀性、耐老化性、粘结强度:硬橡胶 半硬橡胶 软橡胶耐磨、耐寒性、抗冲击性:软橡胶 半硬橡胶 硬橡胶 v 橡胶衬里的使用场合:橡胶衬里的使用场合:软橡胶:温度变化大,有冲击震动的场合 不能单独做衬里层、和硬橡胶、半硬橡胶组合使用硬橡胶:温度变化小、无磨损冲击的强腐蚀介质中 可单独使用、与软橡胶联合衬里的底层 做旋塞、泵
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