过程装备腐蚀与防护综述
腐蚀疲劳特点：如果工作应力不超过临界循环应力值（疲劳极限）就不会发生疲劳破坏；腐蚀疲劳不存在疲劳极限，往往在很低的应力条件下亦会产生断裂。没有特定的腐蚀介质限定，腐蚀环境广。
防护措施：最为有效的办法是降低部件的应力，这可以通过改变设计和正确的热处理予以改善。 镀锌、镉等； 加缓蚀剂；表面氮化和喷丸处理；阴极保护。
22. 磨损腐蚀腐蚀性流体与金属构件以较高速度作相对运动而引起金属的腐蚀损坏。 类型：磨损腐蚀有湍流腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀。化工生产装置中最常见的是前两种。 防护措施：合理的结构设计与正确的选材
23. ★孔蚀与缝隙腐蚀的区别？哪些措施可防止孔蚀？
又叫坑蚀，俗称点蚀、小孔腐蚀，它只发生在金属表面的局部地区。粗糙表面往往不容易形成连续而完整的保护膜，在膜缺陷处，容易产生孔蚀；一旦形成了蚀孔，如果存在力学因素的作用，就会诱发应力腐蚀或疲劳腐蚀裂纹。孔蚀时，虽然金属失重不大，但由于腐蚀集中在某些点、坑上，阳极面积很小，因而有很高的腐蚀速度；加之检查蚀孔比较困难，因为多数蚀孔很小，通常又被腐蚀产物所遮盖，直至设备腐蚀穿孔后才被发现，所以孔蚀是隐患性很大的腐蚀形态之一。
易钝化的金属在含有活性阴离子(最常见的是Cl-)的介质中，最容易发生孔蚀。孔蚀的过程大体上有蚀孔的形成与成长两个阶段。 ★孔蚀的防止方法：
(1)主要从材料上考虑如何降低有害杂质含量和加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素； (2)改善热处理制度，或者设法降低介质中尤其是卤素离子的浓度；
(3)结构设计时注意消除死区，防止溶液中有害物质的浓缩。此外，也可以采用阴极保护。 24. 缝隙腐蚀
当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为0.025～0.1mm)时，缝内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内的金属加速腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。 许多工程结构都普遍存在这类间隙，有些缝隙是设计不合理造成的，而有些从设计上是很难避免的。以往一直认为缝隙腐蚀是由于缝隙内与缝隙外存在金属离子或氧的浓度差所引起的，因此就用浓差腐蚀的概念来解释这类腐蚀形态。近期的研究表明，金属离子或氧的浓差只是缝隙腐蚀的起因，它进一步的发展，与孔蚀一样属于闭塞电池的自催化腐蚀过程。 缝隙腐蚀的防止：
缝隙腐蚀的防止，主要是在结构设计上如何避免形成缝隙和能造成表面沉积的几何构形。 (1)为了防止浓差腐蚀，或防止溶液浓缩引起的腐蚀，结构设计时尽量避免积液和死区。 (2)若在结构设计上不可能采用无缝隙方案，也应使结构能够妥善排流，以利于沉积物及时清除。亦可采用固体填充料将缝隙填实。
(3)设计选材时，采用某些耐缝隙腐蚀的材料，可以延长设备寿命。 25. ★电偶腐蚀的原理及防止途径？
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电偶腐蚀：异种金属彼此接触或通过其他导体连通，处于同一个介质中，会造成接触部位的局部腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度增大，电位较高的金属，溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金属腐蚀。
★防止电偶腐蚀的途径： 影响电偶腐蚀的因素很多，因此防止电偶腐蚀的办法必然也有多种途径，但最有效的还是从设计上解决。
1、选择相容性材料 产生电偶腐蚀时动力来自接触的两种不同金属的电位差。 2、合理的结构设计
(1)尽量避免小阳极大阴极的结构。相反，阳极面积大阴极面积小的结构，往往电偶腐蚀并不显著。
(2)将不同金属的部件彼此绝缘。
(3)插入第三种金属。当绝缘结构设计有困难时，可以在其间插入能降低两种金属间电位差的另一种金属或者采用镀层过渡。
(4）将阳极性部件设计成为易于更换的，或适当增厚以延长寿命。
3、电偶效应的正确利用—牺牲阳极保护。工业上最常用的牺牲阳极材料有锌及锌合金、铝合金、镁合金等。 26. 焊接缺陷与腐蚀 (1)焊接表面缺陷
焊瘤是熔化金属流淌到焊缝之外未熔化部位堆积而成，它与母材没有熔合。易形成焊缝腐蚀。 咬边是在工件上沿焊缝边缘所形成的沟槽或凹陷，常常因为是电流过大、电弧拉得太长或焊条角度不当，使工件被熔化了一定深度后，填充金属却未能及时流过去补充所致，一般亦是角焊、立、横和仰焊时易产生咬边。易形成点蚀，也会引起缝隙腐蚀。
飞溅是熔敷金属的小粒子飞散而附着在母材表面的缺陷，当电流过大、焊皮中有水分、电弧太长、粉性熔渣或焊条角度不当时都可能出现这种缺陷。 电弧熔坑
(2)异种金属焊接，焊条材料是精密的贵材料，小阴极
化工设备采用异种金属焊接，这种情况下。由于熔融金属与母材的组成成分都不相同，在腐蚀环境中常常由于存在电位差而构成电偶腐蚀。尤其当焊缝金属电位远低于母体金属时，成为大阴极小阳极，焊缝金属将被迅速腐蚀。因此工程上常选用比母材电位更高的金属作焊条，这样在大阳极小阴极情况下，焊缝不被腐蚀，而母材腐蚀轻微。不过当溶液导电性比较低时，腐蚀将集中在焊缝周围的局部地区而出现较严重的局部腐蚀。 (3)焊接残余应力
焊接应力是焊接过程中焊件体积变化受阻而产生的，当已凝固的焊缝金属在冷却的时候，由于垂直焊缝方向上各处温度差别很大，结果高温区金属的收缩会受到低温区金属的限制，而使这两部分金属中都引起内应力。高温区金属内部产生残余拉应力，低温区金属内部产生残余压应力。
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(4)焊接热影响区
焊接过程在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点，所经历的焊接热循环是不同的，距焊缝越近的点，其加热温度越高，越远则越低。也就是说焊接热影区的各点实际相当于经受一次不同规范的热处理，因此必然有相应的组织变化，如出现晶粒长大、相变重结晶等。 不过对于低碳钢来说，这种组织变化主要影响机械性能，而对耐蚀性的影响不大，因为它们的晶间、相间与晶粒本体的活性差异较小，一般在使用中仍发生均匀腐蚀。但当金属含有大量合金元素时，其组织变化就复杂得多。
此外，通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素(钛、铝、硅等)，使焊缝呈奥氏体—铁素体双相组织，也能提高抗晶间腐蚀能力。因为铬在铁素体内浓度大，扩散速度也大，这样当奥氏体晶界形成碳化铬后，铁素体内的铬就能迅速扩散到晶界，以弥补铬的损失，防止了贫铬区的出现。同时铁素体在奥氏体内能打破贫铬区的连续性，可减轻晶间腐蚀的危害。铁素体相一般控制在5%以下。 27. ★防止晶间腐蚀的方法
(1)固溶处理。加热到1050~1150℃，使焊接时析出的碳比铬重新分解溶入奥氏体内，再在水中冷却，即经淬火进入一次稳定区。此法工艺复杂，且构件淬火易变形，仅适宜于小工件。 (2)稳定化退火。加热到850~900℃保温2~5h后，因为在这个温度区内，元素在金属中的扩散相当迅速，使晶格各处的铬量均匀，进入二次稳定区
(3)超低碳法。控制焊缝的含碳量低于0.04%，可大大降低碳化铬的析出量。
(4)合金化。加入钛、铌钽等比铬亲碳能力更强的合金元素，使用碳与这些合金元素优先形成碳化物析出，起到稳定奥氏体内铬含量的作用，避免了贫铬。
(5)通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素（钛铝硅等），使焊缝呈奥氏体-铁素体双向组织，也能提高抗晶间腐蚀能力。
第三章 金属在某些环境中的是腐蚀
28. ★金属氧化膜具有保护性的条件是什么？
膜的保护性主要取决于氧化膜的完整性、致密性、热稳定性，也和膜的结构及厚度、膜与金属的相对热膨胀系数以及膜中的应力状态有关。膜具有保护性必须满足以下条件： (1)膜必须是完整的；
(2)膜具有足够的强度与塑性，并且与基体金属结合力强、膨胀系数相近； (3)膜内晶格缺陷浓度低；
(4)氧化膜在高温介质中是稳定的，表现为高的熔点和高的生成热。（氧化膜要有很高的熔点） 29. 金属氧化膜可能的三种形态：（固态）（液态）或（气态） 30. 半导体实质：膜内晶格缺陷 31. 高温腐蚀
在石化、冶金、日化许多生产中，以及材料在制造加工过程中（锻造、热处理等），常常使材料处于高温气体环境，由于高温一般都会对金属产生氧化腐蚀，因此应对其机理、规律
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有所了解，并掌握其控制与防护。 1、金属的高温氧化 1）.金属高温氧化的可能性
M+1/2O2?MO 其中O也可能是S、卤素或其他气体等。
在这一化学反应平衡方程中，在一定温度下，如氧的分压与氧化物的分解压力相等，则反应处于平衡状态。如氧的分压大于金属氧化物的分压，反应向生产氧化物方向进行，反之亦然。金属氧化物的分解压力 2.）金属的高温氧化过程
（1）第一步：化学反应生成氧化膜； （2）第二部：电化学过程——膜成长
金属氧化膜是既能电子导电又能离子导电的半导体，氧化的速度（腐蚀速度）取决于氧化膜的物质迁移速率——离子导电性、电子导电性——它是金属氧化物的属性与晶格内部缺陷的反应。
2、高温合金的抗氧化性
金属的高温腐蚀，其控制与防护的措施就是高温合金。 1）合金化原理
利用合金化提高金属的抗氧化性的途径： （1）减少氧化膜的晶格缺陷浓度； （2）依靠选择性氧化生成保护膜； （3）生成复合氧化物之类的稳定的新相。 2）合金的抗氧化性
所谓抗氧化性并不是指在高温下完全不被氧化，而通常是指在高温下迅速氧化，但在氧化后能形成一层连续而致密的、并能牢固地附着金属表面的薄膜，从而使金属具有不再继续被氧化或氧化性很小的特性。 3、耐热金属结构材料简介
耐热钢是指在工作温度高于450℃时，具有一定强度和抗氧化能力的钢种，是抗氧化钢和热强钢的通称。广泛用于制造钢炉、高温炉和石油化工等设备的构件。
1.抗氧化钢：合金元素铬、铝、硅对钢铁的高温氧化性有很好的改善能力，特别是铝硅比铬效果更好。加入Cr、Al、Si，适用于温度高但压力较低的设备
2.热强钢：钢中添加铬、钼、钨、钒、钛、铌能有效的提高钢的热强性指标和抗氧化性。适合用于高温又高压的设备
3.耐热新钢种：10MoWVNb钢、10Cr2MoWVTiB、10Cr3MoVSiTiB钢等。 32. ★简述氢腐蚀发生的阶段、产生条件及特点？
金属受高温高压的氢气作用而变脆甚至破裂的现象称为氢腐蚀。 氢腐蚀发生的阶段：氢脆阶段和氢侵蚀阶段
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