金属与非金属 腐蚀原理

4. 金属与非金属腐蚀原理 主讲人：姜清华 2013年9月6日

5. 目 录 金属与非金属的腐蚀 防腐蚀等级划分 石油库库存油品的危险品等级

6. 金属与非金属的腐蚀

7. 概 述 • 非金属材料一般不导电，所以非金属材料一般不会产生电化学腐蚀，纯粹是化学和物理作用，主要是物理作用。 • 金属的腐蚀往往是表面的。 • 非金属腐蚀往往是内部的。 • 非金属因为没有电化学溶解作用，所以对离子的抗力强，能耐酸、碱、盐、有机材料，受溶剂溶解。 • 金属不受有机溶剂作用。

8. 混凝土腐蚀的原理 • 大气中的酸性介质或酸碱废液与水泥表面接触，使水泥固化物中游离的铝酸三钙、氢氧化钙的水化物反应生成可溶性盐，造成水泥的腐蚀。 • 空气当中的 CO2与水作用生成碳酸，碳酸与水泥中的(CaOH)2作用生成不溶于水的CaCO3，堵塞在混凝土的孔隙中，还可以和 CaCO3进一步作用，生成易溶于水的Ca(HCO3)2 ，这样水泥遭到破坏。

9. 当水质为碳酸钙、碳酸钠型时，水中的CaCO3呈不饱和状态，有继续溶解CaCO3及混凝土中其它碳酸盐的能力，造成混凝土的强度下降。当水质为碳酸钙、碳酸钠型时，水中的CaCO3呈不饱和状态，有继续溶解CaCO3及混凝土中其它碳酸盐的能力，造成混凝土的强度下降。 • 混凝土贮池表面极易吸附藻类微生物产生厌氧的硫酸盐还原菌，细菌的繁殖造成混凝土的破坏。

10. 金属腐蚀的评定方法有两种 1、用质量变化素评定 mg/d㎡·d （g/m2.h） • K 腐蚀速率，g/㎡·h • g0样品腐蚀前的质量 • g2样品腐蚀后的质量 • S0样品表面积 • t腐蚀的时间

11. 2、用腐蚀深度表示 • Π= • Π用腐蚀深度表示的腐蚀率，mm/α • K 用质量表示的腐蚀速率 • d金属密度，g/m³ 小知识：钢铁的腐蚀率约为0.1-1.0mm/α

12. 腐蚀与腐蚀等级

13. 金属腐蚀的特点 • 1、金属表面接触土壤的比暴露在大气中的表面腐蚀严重 • 2、空气湿度大的比干燥的腐蚀严重 • 3、凹陷处焊缝和积水部位比光滑表面易腐蚀 • 4、多相合金比单相的易腐蚀 • 5、压力、湿度高加重腐蚀，80℃以上氧的溶解度降低， 敞口设备会减少腐蚀 • 6、溶液浓度大腐蚀快 • 7、溶液运动速度快会加重腐蚀

14. 金属腐蚀的来源 • 1、大气腐蚀 大气腐蚀性分级标准

15. 2、土壤腐蚀分微腐蚀电池与宏腐蚀电池 • 3、杂散电流腐蚀 • 4、细菌腐蚀

16. 钢铁表面锈蚀等级的划分 1、按照GB8923《涂装前钢铁表面锈蚀等级和除锈等级》规 定，钢材表面锈蚀等级分为A、B、C、D四个级别。 A级：指全面地覆盖着氧化皮面几乎没有锈蚀的钢材表面； B级：指已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面

17. C级：指氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有C级：指氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有 少量点蚀的钢材表面； • D级：氧化皮已因锈蚀全面剥落，并且普遍发生点蚀的钢 材表面。 说明：对于油库加油站来说，新建、扩建所用钢材基本上属 于A级或者B级；在役设备表面锈蚀大部分属于C级或 D级，极少有A级或B级的情况。

18. 钢材表面除锈的等级 • 按照GB 8923-88规定：钢材表面除锈等级因除锈方法不同，其表示方法也不同。除锈等级用“字母”加“数字”表示，“字母”表示除锈方法，“数字”表示清除表面氧化皮、铁锈和油漆涂层附着物的程度等级。常用的三种除锈方法采用的字母：喷射或抛射方法为“Sa”；手工和动刀（如铲刀，手动式或电动式钢丝刷，动力砂轮或砂轮等）工具除锈方法为“St”；火焰除锈方法为“FI”。除锈等级标准见表：

20. 备注： • Sa和St除锈前，厚的锈蚀层应当铲除，可见油脂和污垢也应清除；除锈后，钢材表面应清除浮灰和碎屑。 • 锈蚀等级和除锈等级在GB 8923 中有典型照片28张，以便对照钢材表面状况，评定锈蚀等级和除锈等级标准。

21. 钢材表面锈蚀和除锈等级的评定 • 检查评定钢材表面与GB8923-88标准中典型照片目视比较

22. 钢材表面锈蚀等级、除锈方法和除锈等级标准符号钢材表面锈蚀等级、除锈方法和除锈等级标准符号

23. 在油罐防腐工程中，新建、扩建工程使用的钢材，通常采用喷射或抛射除锈方法，也有使用手工和动力工具除锈方法的。其除锈等级标准为Sa2-St2 ½ ；在役油罐除锈一般采用手工和动力工具除锈方法，除锈等级标准为St2-St3。如果使用喷射或抛射除锈时，除锈等级标准为Sa2-St2 ½。油库设备不允许使用火焰除锈方法。

24. 涂料防腐蚀存在问题分析 1、基体表面处理质量，主要表现为：基体除锈不彻底、基 体结构没有优化、基体表面清理不净、涂装时机不当 （环境湿度非常重要） 2、组分涂料配比不严，主要表现在：组分比例控制不严、 涂料调和不均匀、熟化时间不够（一般为30min） 3、腻子刮涂质量不好，主要表现为：腻子制作程序不对， 腻子刮涂不符合要求 4、施工方法不当：油罐内防腐宜采用高压无空气喷涂

25. 石油库库存油品的危险品等级

27. 石油化工常见介质 说明

28. 液态天然气中得到1Nm³气态天然气需消耗745KJ左右的热量。液态天然气中得到1Nm³气态天然气需消耗745KJ左右的热量。 石油液化气（LPG）汽化原体积扩大250倍，主要成分分为丙烷、丁烷组成，主要是C3、C4组分，同样质量的发热量是煤的2倍，液态出热量为45185-45980KJ/m³。 闪点不大于45℃的都为易燃易爆物品。 闪点大于45℃的为可燃物。

29. 碳原子5-12为汽油，9-16为煤油，15-25为柴油，20-27为润滑油，碳原子16以下为轻质油，烃类易挥发，蒸发量与速度和液体的温度有关，特别是表面温度、液面压力、气体空间、蒸发面积、接触空气的流速和本身的密度。1kg汽油大约等于蒸发成0.4m³汽油蒸发。碳原子5-12为汽油，9-16为煤油，15-25为柴油，20-27为润滑油，碳原子16以下为轻质油，烃类易挥发，蒸发量与速度和液体的温度有关，特别是表面温度、液面压力、气体空间、蒸发面积、接触空气的流速和本身的密度。1kg汽油大约等于蒸发成0.4m³汽油蒸发。 绝对温度T=℃+273.15

30. 烷烃的通用物性如下： • 常温下1-4个碳原子的烷烃是无色气体，5-16个碳原子的烷烃是液体，17个碳原子的烷烃是固体。相对密度都小于1，最轻达0.78。 • 烷烃常温下，丙烯、乙烯、丁烯是气体，从戍稀开始是液体，高级的是固体。 • 汽油（C5H12 —C12H26）挥发性低或不易挥发的宜选用拱顶罐。易挥发的宜选用浮顶罐。储存量大且周转频率繁应优选用内浮顶罐。

31. 常见物理性质

32. 汽油 C7-C11沸点95-130℃ 汽车 航空煤油 C11-C16沸点130-240℃ 飞机工作燃料 轻质柴油 C16以上 沸点 24-300℃ 车用 润滑油 C16-C20 沸点 350℃以上 凡士林 C18-C22 沸点 350℃以上 石蜡 C20-C30 沸点 350℃以上 沥青 C30-C40沸点 350℃以上

33. 把煤油货重油经750-900℃裂解，得乙烯、丙烯、甲烷氢把煤油货重油经750-900℃裂解，得乙烯、丙烯、甲烷氢 把丁烷（C4H10）750-900℃裂解，得 A、 C2H4+ C2H5 乙烯 乙烷 b 、C3H6+ CH4 丙烯 甲烷

34. 乙烯需要冷到-103.7℃才会变成液体 氯乙烯沸点为83.5℃ 丙烯沸点为 -47.7℃ 丙烯+氯乙烯→丙烯晴（液体）沸点78℃ 丁二烯（气体）沸点-4.4℃ 乙炔的沸点-83.4℃ 苯的沸点 80℃ 乙苯沸点 136℃ 苯乙烯沸点146℃ 甲苯沸点110.6℃ 二甲苯沸点 144.4℃、139.1℃、138.4℃（邻、间、对）

35. 我国规定禁止使用工业苯、重质苯 ， 不包括二甲苯、甲苯做稀释剂。 易燃介质：乙烷、乙烯、氯甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷、丁烷、丁二烯、丁烯、丙烷、丙烯、甲烷。它们与空气混合爆炸的浓度为10%以下。

36. 甲烷要冷凝到-161.4℃才能变成液体，甲烷就是天然气，甲烷加热到1500℃变成乙炔，加热到1200℃变成炭黑。乙烷沸点-88.5℃、丙烷-42℃、丁烷-0.5℃、戍烷36.1℃、乙烷68.7℃、十六烷 287.1℃、十七烷302℃

37. 石油馏分的沸点： 石油气C1-C4沸点40℃以下 轻质汽油 C5-C7（做溶剂用） 沸点 40-95℃ 乙醇沸点78.3℃ 乙醚沸点 34.5℃ 乙二醇沸点 197.2℃ 甲苯酚沸点 （邻、间、对） 191℃、202℃、202.5℃ 苯酚沸点182℃