《金属的腐蚀与防护》PPT课件

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1、第十一章金属的腐蚀与防护金属腐蚀与防护的重要性金属在各介质中的腐蚀腐蚀的防护缓蚀剂防腐21343金属材料表面和环境介质发生化学和电化学作用，引起材料的退化与破坏叫做腐蚀。广义：腐蚀是某种物质由于环境的作用引起的破坏和变质。按照热力学的观点，腐蚀是一种自发的过程，这种自发的变化过程破坏了材料的性能，使金属材料向着离子化或化合物状态变化，是自由能降低的过程。第一节金属腐蚀与防护的重要性腐蚀的定义3腐蚀往往会带来灾难性的后果。1993年中原油田生产系统、管线、容器腐蚀穿孔8345次，更换油管59×104m，直接经济损失7000多万元，间接经济损失近2亿元。1986年，威远至成都的

2、输气管道泄漏爆炸，死亡20余人。四川气田，因阀门腐蚀破裂漏气，造成火灾，绵延22天，损失6亿元人民币。每年全世界腐蚀报废和损耗金属为1亿吨，占钢年产量的20~40%。直接经济损失与间接经济损失同样无法估量。金属腐蚀与防护的重要性第二节金属在各介质中的腐蚀本节主要内容：Ø金属在海水中的腐蚀Ø硫化氢的腐蚀Ø二氧化碳的腐蚀金属在海水中的腐蚀1、海水的物理化学性质成分NaClMgCl2MgSO4CaSO4K2SO4CaCl2MgBr2100g海水中主要的含量/g2.71230.38070.16580.12600.08630.01230.0076占总盐量/%77.810.94.73.

3、62.50.30.2海水总盐度高，电导率高，海水平均比电导率约为4×10-2S·cm-1，远远超过河水(2×10-4S·cm-1)和与水(1×10-3S·cm-1)的电导率。表面海水氧浓度随水温度大体在5~10mg/L范围内变化。2、海水腐蚀的特点X中性海水溶解氧较多，阴极去极化反应加快，促进钢的腐蚀。X海水电导率很大，海水腐蚀的电阻性阻滞很小，很容易发生电偶腐蚀。X因海水中氯离子含量很高，阳极的极化率很小，因而腐蚀速率相当高。X海水中易出现小孔腐蚀，孔深也较深。3、腐蚀因素X氧含量X流速：海水流速越快，腐蚀速率越快。X温度：温度增加，腐蚀速度将增加。X生物：生物的作用是复

4、杂的，有的生物可形成保护性覆盖层，但多数生物是增加金属腐蚀速度。硫化氢的腐蚀1、硫化氢电化学腐蚀过程硫化氢只有溶解在水中才具有腐蚀性。在油气开采中与二氧化碳和氧相比，硫化氢在水中的溶解度最高。硫化氢在水中的离解反应为：H2SHS-H++HS-H++S2-释放出的氢离子是强去极化剂，极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解反应而导致钢铁的全面腐蚀。硫化氢的腐蚀2、硫化氢导致氢损伤过程硫化氢水溶液对钢材电化学腐蚀的另一产物是氢。被钢铁吸收的氢原子，将破坏其基本的连续性，从而导致氢损伤。在含硫化氢酸性油气田上，氢损伤通常表现为硫化物应力开裂(SSC)、氢诱发裂纹(HIC)和氢鼓泡(HB

5、)等形式的破坏。硫化氢的腐蚀3、影响腐蚀的因素(1)硫化氢的浓度当硫化氢含量为200~400mg/L时，腐蚀率达到最大，而后又随着硫化氢浓度增加而降低，到1800mg/L以后，硫化氢的浓度的腐蚀率几乎无影响。(2)pH值硫化氢水溶液的pH值将直接影响着钢铁的腐蚀速率。通常表现出在pH值为6时是一个临界值，当pH值小于6时，钢的腐蚀率高，腐蚀液呈黑色、浑浊。硫化氢的腐蚀3、影响腐蚀的因素(3)温度钢铁在硫化氢水溶液中腐蚀率通常是随温度升高而增大。在10%的硫化氢水溶液中，当温度从55℃升到84℃时，腐蚀速率大约增大20%。但温度继续升高，腐蚀速率将下降，在110~200℃之间

6、最小。(4)暴露时间暴露时间的增长，硫化铁腐蚀产物逐渐在钢铁表面上沉积，形成一层具有减缓腐蚀作用的保护膜。硫化氢的腐蚀3、影响腐蚀的因素(5)流速海水流速越快，腐蚀速率越快。(6)氯离子氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表面的形成。氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺陷渗入其膜内，使膜发生显微开裂，于是形成孔蚀核，加速了孔蚀破坏。二氧化碳的腐蚀1、CO2腐蚀机理及腐蚀破坏的特征阳极反应：Fe－2e阴极反应：H2O+CO22H++2e阴极产物：Fe＋H2CO3Fe2＋2H++CO32-H2FeCO3+H2对于阴极析氢反应机制，目前有两种完全不同的观点。一种是氢通

7、过下式氢离子的电化学还原而生成：H3O++eHad＋H2O二氧化碳的腐蚀另一种是氢通过下列各式吸附态H2CO3被直接还原而生成：CO2solCO2ad＋H2OH2CO3adCO2adH2CO3adHad＋HCO3ad－Had＋HCO3ad－H3CO3ad＋H2O二氧化碳的腐蚀上述腐蚀机理是对裸露的金属表面而言。实际上，在含CO2油气环境中，钢铁表面在腐蚀初期可视为裸露表面，随后将被碳酸盐腐蚀产物膜所覆盖。所以，CO2水溶液对钢铁腐蚀，除了受氢阴极去极化反应速度的控制，还与腐蚀产物是否在钢表面成膜，膜的结构和稳定性有