第六讲工业介质中的腐蚀与防护工业介质主要指酸、碱、盐和工业水。 1. 酸介质中的腐蚀与防护 2. 碱介质中的腐蚀与防护 3. 盐介质中的腐蚀与防护与防护

第六讲工业介质中的腐蚀与防护 工业介质主要指酸、碱、盐和工业水。 1. 酸介质中的腐蚀与防护 2.碱介质中的腐蚀与防护 3.盐介质中的腐蚀与防护与防护 4.工业水介质中的腐蚀与防护

1. 酸介质中的腐蚀与防护 金属在酸溶液中的腐蚀情况，视其是氧化性酸还是非氧化性酸而具有不同的规律。氧化性酸的腐蚀特点是：在一定浓度范围内，氧化性酸的浓度增加，腐蚀加速；而当酸浓度超过某一临界值时，金属发生钝化，腐蚀速度下降。如硝酸、硫酸等。

非氧化性酸的特点是：腐蚀的阴极过程纯粹为氢的去极化过程（即氢离子的还原过程），腐蚀速度随氢离子浓度的增加而上升，如盐酸等。非氧化性酸的特点是：腐蚀的阴极过程纯粹为氢的去极化过程（即氢离子的还原过程），腐蚀速度随氢离子浓度的增加而上升，如盐酸等。下面讨论盐酸、硝酸、硫酸、有机酸中的腐蚀与防护情况。

1.1 金属在盐酸中的腐蚀 多数常用金属和合金在盐酸中的腐蚀性都很强。如果同时存在空气和氧化剂，则腐蚀条件可能极为恶劣，腐蚀更厉害。特别是含有一定量FeCl3（或氯化铜等氧化性盐类）的热浓盐酸的腐蚀性很强，已成为工业金属和合金以及许多非金属材料不能填补的选材空白，即很难选到经济的耐蚀材料。

（1）腐蚀机理 盐酸是一种典型非氧化性酸，金属在盐酸中的腐蚀是原电池腐蚀。阳极过程即金属的溶解：M→M2++2e 阴极过程是氢离子的还原：2H++2e→2H→H2↑

（2）腐蚀影响因素 1）金属在盐酸中的腐蚀速度随盐酸浓度增加而上升。 2）钢在盐酸中的腐蚀速度还随钢中含碳量的增加而增大。碳钢和铸铁中的碳以Fe3C和石墨的形式存在，杂质越多，腐蚀越严重。

几种情况下腐蚀速率的比较 Fe Fe C 海水海水大于原电池腐蚀化学腐蚀

（3）金属在盐酸中的耐蚀性分类 按金属和合金在盐酸中的腐蚀程度，将金属和合金分为两类： 1）通常适应于多数用途的金属和合金这类金属和合金有Chromet2①镍钼合金、Chromet3①镍钼铬合金、哈氏合金B、哈氏合金C、Durichlor①含钼高硅铁（①均为美国牌号）、锆、钼和钽（tan）等。

其中，Chromet2镍钼合金和哈氏合金B对一切浓度的盐酸，直到沸点以下，都显示良好的耐蚀性，但在充气或有氧化剂存在的情况下，会遭受腐蚀。其中，Chromet2镍钼合金和哈氏合金B对一切浓度的盐酸，直到沸点以下，都显示良好的耐蚀性，但在充气或有氧化剂存在的情况下，会遭受腐蚀。哈氏合金（Hastelloy alloy）是镍基合金的一种，主要成份为镍铬铁钼，目前主要分为B、C、G三个系列。

Durichlor含钼高硅铁在工业中用于中等温度以下和所有浓度的盐酸和粗盐酸，但在沸腾的浓盐酸中迅速腐蚀。钽虽然很贵，但具有很高的强度和非常优良的耐蚀性，因此对于不允许腐蚀的设备如计量装置，可以用钽来制造。

2）除了在微量酸中使用外，在其它条件下一般都不适用的金属和合金这类材料主要是钢铁，其次还有锌、镁、锡以及铝和铝合金、铅和铅合金等。

另外，非金属材料在盐酸中具有良好的耐蚀性，因此用途广泛。多数塑料和橡胶在它们的使用温度极限之下，适合于所有浓度的盐酸。木材也是用于稀盐酸的一种廉价材料。/另外，非金属材料在盐酸中具有良好的耐蚀性，因此用途广泛。多数塑料和橡胶在它们的使用温度极限之下，适合于所有浓度的盐酸。木材也是用于稀盐酸的一种廉价材料。/ 盐酸专用汽车槽罐使用硫化橡胶衬里

1.2 金属在硝酸中的腐蚀 硝酸是重要的基本化工原料之一，其生产规模在各种酸的制造上仅次于硫酸。但无论是生产硝酸或是接触硝酸的设备，都会遇到腐蚀问题。因此，硝酸的腐蚀是一个非常普遍的现象。在硝酸中常用的金属材料主要是不锈钢和高硅铁，某些环境下还可以用铁、碳钢及某些非金属材料。

1.2.1 碳钢在硝酸中的腐蚀 当硝酸质量分数低于30%时，碳钢的腐蚀速度随硝酸浓度的增大而增加，为氢的去极化腐蚀。当超过30%时，由于碳钢发生钝化，腐蚀速度降低，在50%时腐蚀速度降到最小。超过85%以后，腐蚀速度又开始上升，发生过钝化现象。

由于碳钢在一定浓度的硝酸中会发生钝化作用，因此在室温、一定浓度的硝酸中，如果溶液浓度变化不大的情况下，偶尔也使用碳钢和铸铁，但不是常用材料。/由于碳钢在一定浓度的硝酸中会发生钝化作用，因此在室温、一定浓度的硝酸中，如果溶液浓度变化不大的情况下，偶尔也使用碳钢和铸铁，但不是常用材料。/

1.2.2 不锈钢在硝酸中的腐蚀 不锈钢是硝酸系统中大量采用的耐蚀材料，但含铬量（质量分数）应不低于15%，奥氏体18-8不锈钢是用途最广泛的品种，它对25℃以下所有浓度的硝酸及浓度低于60%（质量分数）、沸腾温度以下的稀硝酸都有优良的耐蚀性能。

但不锈钢在浓硝酸中，会因过钝化使腐蚀速度增大。但不锈钢在浓硝酸中，会因过钝化使腐蚀速度增大。除此以外，在某些条件下，还会产生晶间腐蚀、应力腐蚀破裂和小孔腐蚀等局部腐蚀。/

1.2.3 铝在硝酸中的腐蚀 铝对于浓硝酸有突出的耐蚀性能，WHNO3大于80%时，其耐蚀性比不锈钢好得多，所以铝是制造浓硝酸设备的优良材料之一。常用WAl为99.85%以上的工业高纯铝制造处理浓硝酸的设备，如冷却盘管、冷凝管风罩、贮槽、排风筒等。

铝的最大缺点是硬度小、强度低，用于制作承受磨损和要求具有一定强度的零部件时，难以胜任。铝的最大缺点是硬度小、强度低，用于制作承受磨损和要求具有一定强度的零部件时，难以胜任。另外，不适当的焊接会降低铝制设备的耐蚀性。/

1.2.4 钛在硝酸中的腐蚀 钛对一切浓度及温度高于正常沸点的硝酸有突出的耐蚀性，不仅在常压下使用，而且在一定压力下仍保持优良耐蚀性，钛在发烟硝酸中的耐蚀性也非常好。

但钛在很浓的红发烟硝酸或N2O4中可能产生应力腐蚀（如阿波罗登月飞船的高能燃料N2O4贮存在钛合金高压容器中，由于N2O4含有微量氧造成应力腐蚀，加入0.6％的NO之后得以解决）。但钛在很浓的红发烟硝酸或N2O4中可能产生应力腐蚀（如阿波罗登月飞船的高能燃料N2O4贮存在钛合金高压容器中，由于N2O4含有微量氧造成应力腐蚀，加入0.6％的NO之后得以解决）。另外，钛在含NO2多、含水量少的红发烟硝酸中有自燃倾向，因此当酸中WH2O低于1.5%、WNO2高于2.5%时，一般不推荐使用钛。/

1.2.5 非金属材料在硝酸中的腐蚀 许多非金属材料都具有优良的耐硝酸腐蚀性能，但因一般不锈钢能解决大部分硝酸腐蚀问题，所以应用不多。如聚四氟乙烯广泛用于硝酸输送泵的机械密封上。/

1.3 金属在硫酸中的腐蚀 硫酸目前是世界上产量最大的化学制品，在硫酸的生产和使用过程中都会遇到硫酸的腐蚀问题。

解决硫酸的腐蚀问题，最重要和最常用的方法是选择合适的耐蚀材料（包括用耐腐蚀衬里）。解决硫酸的腐蚀问题，最重要和最常用的方法是选择合适的耐蚀材料（包括用耐腐蚀衬里）。作为耐硫酸用的材料，广泛采用的金属是铝和铝合金、高硅铸铁及碳钢。

1.3.1 钢铁在硫酸中的腐蚀 铁在稀硫酸中，腐蚀速度随硫酸浓度的增大而增加，当WH2SO4达到50%时，由于钝化作用，腐蚀速度迅速下降，最后达到最低值。但酸浓度超过100%以后，随过剩SO3含量的增加（发烟硫酸），腐蚀速度又开始增大，在一定浓度时出现第二个最大值，SO3含量继续增加，腐蚀速度又下降。

铸铁和铁类似，在WH2SO4为80%100%时非常稳定，但在浓度高于125%的发烟硫酸中，由于铸铁中的硅和石墨被发烟硫酸氧化而产生晶间腐蚀。铸铁和铁类似，在WH2SO4为80%100%时非常稳定，但在浓度高于125%的发烟硫酸中，由于铸铁中的硅和石墨被发烟硫酸氧化而产生晶间腐蚀。普通碳钢广泛用于浓度大于70%以上的硫酸，钢制贮槽、管道、槽车和酸桶普遍用来处理78%、93%、98%硫酸和发烟硫酸，用高硅铸铁制造泵、阀、换热器、硫酸浓缩器加热管、槽出口等。/

1.3.2 铅在硫酸中的腐蚀 在稀硫酸中由于铅表面生成一层致密并结合牢固的硫酸铅保护膜，因而具有特别高的耐蚀性能。但在热的浓硫酸中，腐蚀速度会大大增加，其原因是硫酸铅在较高温度和浓度下的硫酸中非常易于溶解，反应式为： PbSO4+H2SO4→Pb(HSO4)2

由于铅很软，机械强度低，一般很少在大型设备中单独用作结构材料，而多数作衬里材料。铅中若加Wsb为6%13%的锑，形成铅锑合金（称为硬铅），则适用于制造强度要求高的制件（如耐酸泵、阀等），但耐蚀性能比纯铅低些。由于铅很软，机械强度低，一般很少在大型设备中单独用作结构材料，而多数作衬里材料。铅中若加Wsb为6%13%的锑，形成铅锑合金（称为硬铅），则适用于制造强度要求高的制件（如耐酸泵、阀等），但耐蚀性能比纯铅低些。当然，铅是一种贵重的有色金属材料，而且有毒，因此已被大量非金属材料，如玻璃钢、聚氯乙烯所代替。/

1.3.3 铝在硫酸中的腐蚀 铝在稀硫酸和发烟硫酸，特别当三氧化硫含量高时稳定，但在中等浓度的硫酸中却不稳定。/

1.3.4 非金属材料在硫酸中的腐蚀硬聚氯乙烯塑料在中等浓度（WH2SO450%） 60℃硫酸中具有良好的耐蚀性能，在60℃、90%以下浓硫酸中也可使用。陶瓷能耐任何浓度沸腾硫酸的腐蚀，大型设备的钢制壳体常用陶瓷砖板作衬里。砖板衬里设备的耐硫酸腐蚀性能主要决定于胶泥。

酚醛树脂 酚醛树脂防腐材料对浓度小于 70% 的硫酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、醋酸、大部分有机酸及大多数有机溶剂、二氧化硫、氯化氢及大部分 pH<7 的酸性盐类等均耐蚀。用于玻璃钢衬里、砖板衬里。/ 酚醛胶泥衬砌酚醛浸渍石墨板防腐蚀

1.4 金属在有机酸中的腐蚀 有机酸是弱酸，虽然对金属的腐蚀性不象无机酸那样强，但也对金属有一定的腐蚀性，若有氧化剂存在，会使腐蚀速度增加。

（1）甲酸（蚁酸）是有机酸中最强的酸之一，腐蚀性也最大。普通碳钢、铝一般不能用于制作处理甲酸的设备。铜与铜合金是甲酸介质中用得较广泛的金属材料，不同类型的不锈钢则在一定的温度和浓度范围内使用。（1）甲酸（蚁酸）是有机酸中最强的酸之一，腐蚀性也最大。普通碳钢、铝一般不能用于制作处理甲酸的设备。铜与铜合金是甲酸介质中用得较广泛的金属材料，不同类型的不锈钢则在一定的温度和浓度范围内使用。

（2）乙酸是一种非氧化性酸，低温下腐蚀性很小，但随温度的上升，腐蚀速度迅速上升。 另外，当乙酸中存在杂质时，会对金属的腐蚀有显著影响。如Cl-存在，不锈钢产生孔蚀，有甲酸共存时，腐蚀速度显著增大。

（3）除甲酸、乙酸外，还有柠檬酸、乳酸、马来酸、环烷酸、脂肪酸、酒石酸等，它们对金属有不同程度的腐蚀作用。/（3）除甲酸、乙酸外，还有柠檬酸、乳酸、马来酸、环烷酸、脂肪酸、酒石酸等，它们对金属有不同程度的腐蚀作用。/

1.5 防止金属在酸介质中腐蚀的措施1.5.1 选择耐蚀材料这是防止金属在酸中腐蚀常用的方法，根据金属所处酸的浓度、温度等条件，选择相应的耐蚀材料（包括金属材料和非金属材料）。如稀硝酸中可选用奥氏体不锈钢。

1.5.2 橡胶衬里 橡胶衬里是选取一定厚度的片状耐蚀橡胶料，通过粘接剂贴合在基体的给定表面，形成连续完整的保护覆盖层，隔离腐蚀介质对基体的作用，达到防腐蚀的目的。衬里用的橡胶品种主要有：天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。

株洲电厂脱硫塔内衬丁基橡胶

1.5.3 玻璃钢及衬里 玻璃钢是一种用玻璃纤维增强的塑料，通常化工设备防腐用的较多。

1.5.4 砖板衬里 即用耐腐蚀胶泥衬砌耐腐蚀砖板在金属设备的内壁，使腐蚀介质与设备基体隔离。胶泥是砖板衬里施工中的重要材料，对其正确选用是保证衬里设备获得良好防腐效果的关键。

塑料纤维橡胶功能高分子材料等高分子时代钢铁时代高分子：是相对分子量一般为104106、由许多相同的简单结构单元通过共价键（有些以离子键）有规律重复连接而成的一类化合物，因此高分子又称聚合物；例如聚乙烯和聚氯乙烯等。 [CH2CH2]n 铁器时代青铜器时代石器时代材料与时代的发展补充：高分子概念及分类

高分子的特征 1、可塑性：加热后可以熔化，冷却后可以固化； 2、不挥发性：不可以通过蒸馏法提纯； 3、有一定的机械强度 4、具有电绝缘性 5、有充分的弹性。

按聚集态的紧密和规整程度，聚合物可分为非结晶（无定形）、结晶和介晶（包括液晶）三类 。液晶是液相（非晶态）和晶相之间的中介相。它既保持了晶态的有序性，同时又具有液态的连续性和流动性，是一种兼具晶体和液体的部分性质的过渡状态。

高分子按性能和用途分： 纤维橡胶（弹性体）塑料　　涂料　粘合剂功能高分子材料

（1）纤维分天然和合成纤维两种。合成纤维是一类高抗形变聚合物，伸长率低于10%～50%，如聚丙烯腈、聚酯等。（1）纤维分天然和合成纤维两种。合成纤维是一类高抗形变聚合物，伸长率低于10%～50%，如聚丙烯腈、聚酯等。 • 优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。 • 缺点：吸水性和透气性不如天然纤维。 • 常见合成纤维：锦纶（聚己内酰胺，尼龙-6）、涤纶（的确良，聚对苯二甲酸乙二醇酯）、腈纶（人造羊毛，聚丙烯腈）、维纶、氯纶、丙纶。

（2）橡胶（弹性体）是一类具有在比较低的应力下就可以达到很大可逆应变（伸长率可高达500%～1000%）性能的聚合物。如聚异戊二烯、聚异丁烯等。（2）橡胶（弹性体）是一类具有在比较低的应力下就可以达到很大可逆应变（伸长率可高达500%～1000%）性能的聚合物。如聚异戊二烯、聚异丁烯等。

（3）塑料是介于纤维与弹性体之间，具有多种机械性能的一大类聚合物。 塑料和橡胶可以相互转化，即当温度升高到玻璃化转变温度时，塑料变成橡胶；当温度降低到玻璃化转变温度时，橡胶变成硬而脆的塑料。

塑料的分类及特点 1）按热性能分类热塑性塑料—加热时软化，可塑造成型，冷却后复硬，可反复进行。优点：加工成型简便，机械性能较好，是塑料中性能较好的工程塑料。缺点：耐热性和刚性较差。典型品种：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等。热固性塑料—初加热时软化，可塑造成型，固化后再加热不再软化，不溶于溶剂。优点：耐热性好，受压不易变形。缺点：机械性能不好。典型品种：酚醛，环氧，氨基，不饱和聚酯，聚硅醚树脂等。

2）按使用范围分 • 通用塑料：应用范围广，生产量大，价廉如：聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烃，酚醛塑料和氨基塑料等。 • 工程塑料：综合工程性能（机械性能，耐热耐寒性能，耐蚀性和绝缘性等）良好。如：聚甲醛，聚酰胺，聚碳酸酯， ABS塑料（丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物）等。 • 特殊塑料：可在较高温度下工作（100～200℃），耐蚀不燃。如：聚四氟乙烯（F-4/塑料王：可在-180～260℃内长期使用；耐沸腾的王水；摩擦系数仅0.04；不粘水、不吸水；是介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。）聚三氟氯乙烯，有机硅树脂；环氧树脂（很好的胶粘剂）

第六讲 工业介质中的腐蚀与防护 工业介质主要指酸、碱、盐和工业水。 1. 酸介质中的腐蚀与防护 2. 碱介质中的腐蚀与防护 3. 盐介质中的腐蚀与防护与防护