第八章工業(yè)環(huán)境中的金屬腐蝕

8.1酸堿鹽介質(zhì)中的腐蝕

8.2有機(jī)化工生產(chǎn)中的腐蝕

8.3石油工業(yè)中的腐蝕

1編輯版pppt8.1.酸堿鹽溶液中的腐蝕?酸的腐蝕主要影響因素–酸的強(qiáng)弱

（氫離子

濃度、

pH）?陰極反應(yīng)速度?金屬表面膜的溶解度–陰

離子

氧化性?氧化劑促進(jìn)陰極去極化?促進(jìn)鈍化，抑制腐蝕。

2編輯版pppt酸腐蝕的機(jī)理以及主要涉及的裝置設(shè)備機(jī)理陽極反應(yīng)：Fe-2e=Fe2+

陰極反應(yīng)：H++e=H2主要涉及的裝置設(shè)備反應(yīng)爐塔類設(shè)備冷卻器輸送管道儲(chǔ)槽容器輸送管道泵3編輯版pppt硫酸–鉛和鉛合金：<70%的硫酸–碳鋼：70～100％的硫酸–FeSO4或PbSO4保護(hù)膜使用內(nèi)襯材料，硬聚氯乙烯等非金屬材料?鹽酸——強(qiáng)腐蝕性–無法生成難溶的金屬鹽表面保護(hù)層–Cl-活性強(qiáng)，破壞金色鈍化膜用石墨、橡膠、玻璃鋼等材料?硝酸——強(qiáng)氧化性容易過鈍化使用低碳不銹鋼18-8低溫、低濃度高硅鑄鐵或鈦及鈦合金材料濃度超過68.4%4編輯版pppt

堿和鹽溶液中的腐蝕堿的腐蝕性比酸小–難溶氫氧化物或氧化物保護(hù)作用–比酸介質(zhì)中電位負(fù)–堿脆應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕所致?鹽的腐蝕–使pH變化–具有氧化還原性–增大溶液導(dǎo)電性–絡(luò)合能力–鹵素離子5編輯版pppt氯堿工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)食鹽水的腐蝕碳鋼設(shè)備發(fā)生水線腐蝕橡膠襯里或玻璃鱗片涂層防腐蝕電解槽腐蝕與防護(hù)陽極腐蝕、槽蓋腐蝕、雜散電流腐蝕以鈦為基地，涂鍍氧化鈦、氧化釕+催化劑為陽極橡膠或聚氯乙烯、玻璃鋼內(nèi)襯，聚四氟乙烯墊圈6編輯版pppt氯氣的腐蝕與防護(hù)濕氯：冷卻塔、輸送管道要用鈦材料，外殼體用碳鋼干燥塔則不能用鈦材料！！有起火險(xiǎn)！！可用聚氯乙烯制造。堿液和固體堿生產(chǎn)中的防腐蝕堿液濃縮過程10%--40%常溫下碳鋼在堿液中有較好的耐蝕性；含2%鉬的奧氏體不銹鋼在150℃，減液濃度40%時(shí)仍有較好的耐蝕性。但要控制氯酸鹽的含量。7編輯版pppt固體堿生產(chǎn)中鎳在熔融的堿中仍有耐蝕性。常加入蔗糖、葡萄糖將氯酸鈉還原成氯化鈉以防止其加速鎳的腐蝕。8編輯版pppt

一、甲醇生產(chǎn)中的防腐蝕CO+2H2===CH3OH合成塔：溫度380℃-450℃，壓力32-35MP塔內(nèi)構(gòu)建需要用抗氫材料，可用1Cr18Ni9Ti不銹鋼，緊固件用鎳鉬鋼。塔的殼體一般不承受高溫，可用碳鋼熱交換器中氫含量高，要用抗氫鋼。8.2有機(jī)化工生產(chǎn)中的腐蝕9編輯版pppt有機(jī)化工生產(chǎn)中的腐蝕二、環(huán)氧乙烷CH2=CH2+1/2O2CH2-CH2銀催化劑O環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)過程氧化吸收精制腐蝕主要發(fā)生在吸收階段，吸收液中含有氧、CO2、有機(jī)酸等對(duì)碳鋼設(shè)備產(chǎn)生均勻腐蝕，鐵銹會(huì)毒化催化劑。10編輯版pppt有機(jī)化工生產(chǎn)中的腐蝕氧化器可采用15CrMo鋼材，吸收塔可用非金屬襯里。11編輯版pppt8.3石油工業(yè)中的腐蝕腐蝕給油氣生產(chǎn)帶來的危害災(zāi)難性事故–1988年英國阿爾法平臺(tái)因腐蝕破壞而發(fā)生爆炸，造成166人死亡，導(dǎo)致北海油田年減產(chǎn)12%。–1971年5月，四川威成天然氣管線腐蝕破裂導(dǎo)致爆炸燃燒，造成24人傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失7000萬元。–1991年1月25日，川東油田H2S腐蝕造成井噴，死亡2人，受傷7人?環(huán)境污染–1994年10月，俄羅斯北部多處地下輸油管道腐蝕破裂，原油大量泄漏，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。12編輯版pppt油氣采輸工業(yè)中的腐蝕特點(diǎn)油氣采輸包括：–石油和天然氣的開采、集輸、長輸和儲(chǔ)存。?采輸工業(yè)中的腐蝕包括：–采輸設(shè)備的腐蝕和采輸用石油管的腐蝕。–由于石油采輸工業(yè)中石油管的用量非常大，石油管的腐蝕與采輸設(shè)備相比更顯得量大面廣。–石油管主要包括鉆柱、油套管柱、集輸管線和長輸管線。13編輯版pppt石油管的腐蝕石油管的腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕–外腐蝕：管體外部遭受的土壤腐蝕和地下水腐蝕，以及雜散電流腐蝕和宏觀電池腐蝕等；–內(nèi)腐蝕：管體內(nèi)部由于內(nèi)部介質(zhì)所導(dǎo)致的腐蝕；?石油管內(nèi)腐蝕的環(huán)境介質(zhì)特點(diǎn)：–（1）氣、水、烴、固共存的多相流腐蝕介質(zhì)；–（2）高溫和/或高壓環(huán)境；–（3）H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蝕物質(zhì)。14編輯版pppt多相流腐蝕石油工業(yè)的多相流–氣相、液相（包括水相和烴相）和固相（固體沙粒）多相共存且流動(dòng)的多相流–當(dāng)油水比大于70%的情況時(shí)，一般存在油包水的情況，腐蝕速率較低；–當(dāng)油水比小于30%的情況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)水包油的情況，腐蝕速率較高。15編輯版pppt多相流的腐蝕多相流的腐蝕行為–多相介質(zhì)對(duì)腐蝕的作用與單相介質(zhì)不同–由于流動(dòng)的作用會(huì)造成多相流沖刷腐蝕–多相流沖刷腐蝕的行為又與流型、流速以及腐蝕反應(yīng)物質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物在流體中的傳質(zhì)過程有關(guān)。16編輯版pppt高溫和（或）高壓環(huán)境油氣井：石油管材多在高溫高壓的環(huán)境中服役–油氣井越來越深（塔里木6000-7000m深井），井下溫度多在120-140°C，壓力多在1000atm以上?地面集輸管線和油氣長輸管線，都在較高壓力下工作?高溫高壓環(huán)境材料的腐蝕規(guī)律和機(jī)理不同于室溫室壓17編輯版pppt主要的腐蝕介質(zhì)H2S、CO2、O2、Cl-和水分?H2S和CO2的腐蝕是氫去極化腐蝕，–H2S氫去極化腐蝕的陰極過程如下：

H2S=H+

+SH-

2H+

+2e=

H2↑HS?

=S++H?H進(jìn)入金屬–CO2氫去極化腐蝕的陰極過程如下CO2+H2O=H2CO3=HCO3?+H+2H++2e→H218編輯版pppt主要的腐蝕介質(zhì)O2腐蝕是氧去極化腐蝕，其陰極過程酸性條件：O2+4H++4e→2H2O堿性條件：O2+2H2O+4e→4OH?H2S和CO2一般來自于地下油氣之中，CO2也可來自于二次采油時(shí)注入的CO2

O2一般來自于地面注入的液體，如泥漿、回注水等19編輯版pppt主要的腐蝕介質(zhì)Cl-本身不產(chǎn)生腐蝕，但其遷移率很高，從而作為催化劑可大大促進(jìn)腐蝕，尤其是促進(jìn)O2腐蝕特別顯著。?當(dāng)金屬表面絕對(duì)無水分時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。只要有很少量的水，便會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。?H2S、CO2和O2是腐蝕劑、Cl-是催化劑、水分是反應(yīng)載體20編輯版pppt二氧化碳腐蝕當(dāng)二氧化碳溶于水時(shí)形成碳酸，降低溶液的pH值和增加溶液的腐蝕性。二氧化碳的腐蝕性沒有氧那么強(qiáng)，通常造成點(diǎn)蝕，由水中二氧化碳造成的腐蝕通常稱之為甜性（sweet）腐蝕。

CO+HO?HCO3

Fe+HCO→FeCO+H221編輯版pppt塔里木油田某一油井油管使用1年零9個(gè)月后22編輯版pppt石油管外腐蝕的典型腐蝕類型土壤宏電池腐蝕土壤腐蝕和其他介質(zhì)中電化學(xué)腐蝕一樣，金屬和介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性會(huì)產(chǎn)生微電池而導(dǎo)致腐蝕。

但由于土壤介質(zhì)的多相性特點(diǎn)，還會(huì)因土壤介質(zhì)的宏觀不均勻性形成宏電池而導(dǎo)致腐蝕，往往起更大的作用。土壤介質(zhì)在不同的透氣性條件下，氧的滲透率變化幅度很大，直接影響著和土壤相接觸的金屬各部分的電位，這是形成氧濃差電池的基本因素。此外土壤的pH值、含鹽量等性質(zhì)的變化也會(huì)形成腐蝕宏電池。23編輯版pppt土壤宏電池腐蝕1.長距離管道穿越不同土壤形成的宏電池：當(dāng)管線從一種土壤進(jìn)入另一種土壤的地方，因土壤組成、結(jié)構(gòu)不同形成電池。若是因氧的滲透性不同造成氧濃差電池，那么埋在密實(shí)、潮濕的土壤中的管線就作為陽極而遭受腐蝕。2.體距地表距離不同引起的腐蝕宏電池：管體不同部分距地表距離不