金属与非金属腐蚀原理
主讲人:姜清华
2013 年 9 月 6日
目 录
石油库库存油品的危险品等级
金属与非金属的腐蚀
防腐蚀等级划分
金属与非金属的腐蚀
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。
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。
• 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。
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
tSgg
k0
02
• 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
腐蚀与腐蚀等级
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
金属腐蚀的来源• 1 、大气腐蚀
大气腐蚀性分级标准
等级 弱 中 较强 强
腐蚀速率 /( μm/a ) 1.28-25 25-51 51-83 > 83
• 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
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
• 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。
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:
除锈方法 代号 除锈等级及其符号 标准定义
喷射或抛射除锈 Sa
Sa1 轻度的喷射或抛射除锈 钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物
Sa2 彻底的喷射或抛射除锈 钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且氧化皮、铁锈
和油漆涂层等附着物已基本清除,其残留物应是牢固附着的
Sa2 1/2非常彻底的喷射或抛射
除锈 钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑
Sa3使钢材表面洁净的喷射
或抛射除锈 钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,该表面应显示均匀的金属色泽
手工或动力工具除
锈St
St2彻底的手工或动力工具
除锈 钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着力不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物
St3非常彻底的手工或动力
工具除锈 钢材表面应无可见的油脂和污垢,并且没有附着不牢
的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更彻底,底材显露部分的表面应具有金属光泽
火焰除锈 FI 钢材表面应无氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,任何残留的痕迹应仅是表面变色(不同颜色的暗影)
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。
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
GB8923-88¹æ¶¨
钢材表面锈蚀等级、除锈方法和除锈等级标准符号
锈蚀等级 A B C D
喷射或抛射除锈
Sa1 BSa1 CSa1 DSa1
Sa2 BSa2 CSa2 DSa2
Sa2 1/2 ASa2 1/2 BSa2 1/2 CSa2 1/2 DSa2 1/2
Sa3 ASa3 BSa3 CSa3 DSa3
手工或动力工具除锈
St2 BSt2 CSt2 DSt2
St3 BSt3 CSt3 DSt3
火焰除锈 FI AFI BFI CFI DFI
• 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。
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
石油库库存油品的危险品等级
甲类 A 闪点小于 28 ℃
乙类A 28≤F1≤45 ℃
B 45≤F1 < 60 ℃
丙类A 60≤F1 < 45 ℃
B F1≥120 ℃
石油化工常见介质说明
• 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。
• 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
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。
闪点(℃) 沸点(℃) 自燃点(℃)
异丁烷 -83 -11.73 462
异丁烯 -76 -6.9 465
丙烯 -108 -47.7 497
丙烷 -105 -42.5 467
戍烷 -40 36.07 308
汽油 -58-10 50-150 255-530
液化气 -74 426-537
常见物理性质
• 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
• 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
• 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)
• 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。
• 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℃
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℃