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金屬高溫腐蝕原理及應(yīng)對

發(fā)布時間：

2019-01-26

?在低溫下，金屬的腐蝕多是濕腐蝕，即液體電解質(zhì)溶液中發(fā)生的腐蝕。在高溫狀態(tài)下，金屬是在干燥氣體和高溫氣體中產(chǎn)生的，最常見的腐蝕是高溫氧化腐蝕。現(xiàn)代化的冶金工業(yè)、煉油和石化工業(yè)、航空航天工業(yè)、核電和火電工業(yè)、熱處理工業(yè)、汽車工業(yè)、紙漿和造

    在低溫下，金屬的腐蝕多是濕腐蝕，即液體電解質(zhì)溶液中發(fā)生的腐蝕。在高溫狀態(tài)下，金屬是在干燥氣體和高溫氣體中產(chǎn)生的，最常見的腐蝕是高溫氧化腐蝕?，F(xiàn)代化的冶金工業(yè)、煉油和石化工業(yè)、航空航天工業(yè)、核電和火電工業(yè)、熱處理工業(yè)、汽車工業(yè)、紙漿和造

紙等行業(yè)都大量存在著高溫氧化問題，高溫腐蝕防護(hù)的需求對涂料工業(yè)提出了全新的要求。

 (一)高溫氧化

    高溫氧化的第一步是氧吸附在金屬表面上隨后是氧化物形核和晶核長大，生成覆蓋金屬基體的連續(xù)氧化膜。膜厚的增加，微裂紋、宏觀裂紋和孔洞等缺陷就可能在膜中發(fā)展，而使氧化膜失去保護(hù)性。缺陷的存在也使氧可以很容易地到達(dá)金屬基體而引起進(jìn)一步的氧化。

    氧化膜所提供的保護(hù)程度的一個重要參數(shù)是PB  （Pilling-Bedworth)比，即生成氧化物的體積與所消耗的金屬體積比.當(dāng)PB比稍大于1時，耐氧化性最為理想。

  此外，保護(hù)性高的氧化膜應(yīng)具有高熔點、低蒸氣壓，膨脹系數(shù)應(yīng)接近于金屬的膨脹系數(shù)，還要具有良好的抗破裂高溫塑性、低電導(dǎo)率、對金屬離子和氧的低擴(kuò)散系數(shù)等。

    金屬在高溫氣體中的腐蝕也是一個電化學(xué)過程，陽極反應(yīng)是金屬離子化，它在膜與金屬界面發(fā)生，可以看作是陽極。陰極反應(yīng)(氧的離子化)是在膜與氣體界面發(fā)生，那里相當(dāng)于陰極。電子和離子(金屬離子和氧離子)在膜中兩極之間流動金屬基體的電化學(xué)反應(yīng)

M十1/2 O?→MO,可以通顏個基本的、獨立的反應(yīng)進(jìn)行。

  陽極反應(yīng):      M→M2+十2e-

  陰極反應(yīng):     1/2 O?+ 2e- →O2-

    與低溫濕腐蝕相比，兩者較為相似。但是兩者還是有區(qū)別的，在電解質(zhì)溶液中金屬與水結(jié)合為水合離子，氧變成O H-的反應(yīng)也需要水或水合離子參加；在高溫腐蝕中，氧則直接離子化。

 (二)硫化

    除了高溫氧化腐蝕外，硫化也是高溫腐蝕的一種機(jī)理。硫化與含硫化合物污染的存在有很大關(guān)系。在煉油工業(yè)中，由于有機(jī)硫化合物如硫醇、多硫化物以及元素硫等，在所有原油中都以不同濃度存在著。在精煉過程中，它們都部分地轉(zhuǎn)化硫化氫。在260~288℃時，當(dāng)有氫存在時硫化氫變得極具腐蝕性。提高溫度和硫化氫含量一般會導(dǎo)致更快的破壞速率。當(dāng)溫度升高55℃時，硫化速率將會加倍。在火力發(fā)電廠的脫硫裝置中，煙道中存在著含SO2的酸性氣，.同時溫度高達(dá)140 ~180℃，需要使用特殊的襯里材料乙烯醋玻璃鱗片涂料。

 (三)碳化

    高溫下當(dāng)金屬暴露在一氧化碳、甲烷、乙烷或其它碳?xì)浠衔镏袝r，會發(fā)生碳化。碳化通常只在815℃以上的溫度范圍時才會發(fā)生。在石化工業(yè)中，碳化比較普遍，比如乙烯裂解爐的爐管溫度高達(dá)1150℃

 (四)粉化

      金屬的粉化也是高溫腐蝕的一種形式，它與碳化有關(guān)，其腐蝕產(chǎn)物為細(xì)小的粉末，它們由碳化物、氧化物和石墨組成。腐蝕形態(tài)為局部點蝕或相對均勻的腐蝕破壞。金屬發(fā)生碳化的典型溫度區(qū)間是425一815℃。金屬粉化一般與富含一氧化碳和氫的氣流有關(guān)。

 (五)其它高溫腐蝕

      除了以上高溫腐蝕機(jī)理和現(xiàn)象外，還有氮化、氣態(tài)鹵素腐蝕和熔鹽腐蝕等，以及高溫腐蝕表面形成的燃灰或鹽的沉積，又會導(dǎo)致保護(hù)性表面氧化物的破壞和高速腐蝕。

   

關(guān)鍵詞：

腐蝕,金屬,高溫,氧化,反應(yīng),碳化,離子,發(fā)生,溫度