2019年腐蚀经济测算与管理.ppt

第十一章腐蚀经济测算与管理11.1尤里格的估算腐蚀经济损失可分为直接的和间接的两大类。1.直接损失（1）直接损失为更换被腐蚀的结构、机器或其零部件所需的费用。(2)采用不锈钢及耐蚀合金比采用碳钢所增加的费用；(3)涂层加热镀锌、电镀镍、油漆等的费用；(4)添加缓蚀剂的费用；(5)干燥贮存金属设备及零部件的费用。2.间接损失间接损失较难估算，一般包括如下五方面：*停工；*产品损失。*产品的污染。*降低产品效率。*腐蚀余量设计。由于缺乏恰当的腐蚀速度数据或者缺乏控制腐蚀的措施．为了“安全”，经常给予金属构件“充裕”的腐蚀余量。至于腐蚀导致的人身安全事故，例如容器的爆炸、化工设备的突然破坏、飞机、火车、汽车的事故等造成的经济损失更难估算，还导致重大的社会及政治影响。11.2霍尔报告霍尔报告是霍尔委员会于1971年向英国技术部提出的报告，按行业列出1970年英国的腐蚀费用。从统计可以看出如下两个问题：(1)腐蚀损失最多的四个部门(运输、海洋、建筑和石化)。其腐蚀占整个腐蚀损失的77．66％。而采用现有的腐蚀防护技术，可分别节省损失的28．57％、19．64％、25％及8．33％。因此，在这四个部门中，石化工业重视腐蚀问题．已采取了不少措施，可进一步节省的百分数最低；而在运输及建筑两大部门，则大有潜力可控，应大力开发已有防蚀技术的应用。(2)总的看来，在估计腐蚀的13．65亿英镑中，若能利用现有的腐蚀防护技术，可节省22．71％。霍尔报告还指出，石油及化工部门由于腐蚀是工厂及产品的主要问题，而航空部门由于安全原因，都十分重视腐蚀和防护。但是，在另一些部门，例如运输、建筑、海洋部门片面认为．腐蚀和生物死亡一样是不可避免的，它是一种不可救药的疾病，在经济上不值得控制，因而也就不值得主管它。11.3NBS／BCL模型NBS与BCL合作，在执行美国国会关于调查研究美国腐蚀的年损失时，首先分析了过去这类工作存在的一些局限性，即数据库小；腐蚀费用的有关定义的结构松散：经济分析技术的应用不够。为了克服这些局限性，NBS与BcL的腐蚀专家与经济学家合作，搜集足够的工业数据．提出一个经济模型，从而确定腐蚀的经济效应。腐蚀费用包括如下的四方面共十二项：(a)资本费用；更换设备及建筑；富裕容量；多余的设备。(b)控制费用：维修费；腐蚀控制。(c)设计费用：建筑材料；腐蚀余量；特殊工艺。(d)相关费用：产品损失；技术支持：保险；零件及设备存货。·提出计算总腐蚀费用的方法。·对于不同工业界对腐蚀重要性应有所评价。11.4腐蚀管理1.腐蚀失效分析失效的机理或失效的形式——失效的原因是由于材料的性能满足不了服役(或制造、试车、储运)时的力学、化学、热学等外界条件。因此，按失效机理或失效形式，将失效分为：变形、断裂、腐蚀、磨损、烧损、物理性能降级等。对于广泛使用的金属结构材料，腐蚀、磨损及断裂是三种主要失效方式。分析方法现场调查：*对破坏部位照相；*听取负责人、操作者等介绍情况；*了解工作条件，如化学介质的温度、浓度、PH值、杂质等，以及有无载荷、载荷类型及大小等；*取样。实验室分析：分两步进行：（1)收集数据。腐蚀形貌及产物分析，材料力学性能的查阅或测定；金相组织及断口(若是应力腐蚀断型事故)形貌的观察；依据逻辑推理，初步确定失效原因和机理；（2)进行验证性实验或/和前人结果，验证所提出的原因和机理。提出防止或挽救措施。失效分析应证据充分，推理严密。2.失效与管理失效的原因涉及到设计、材料、工艺(包括冶金及机械制造)及使用四方面的工作，设计思想是否正确，所选材料是否恰当，工艺是否合适，使用是否正确，四者之一都可导致失效。A设计采用强度设计时，当工作应力确定后，强度越高则安全系数越大。此外，设计还规定了材料和工艺。因此说，设计对失效起了主导作用。B材料腐蚀发生在材料的表面，对腐蚀失效进行分析时，材料的耐蚀性是一个基础问题。材料也包括涂层材料，要从技术和经济两方面选择最佳的防护技术，这些技术也包括耐蚀材料和防护涂层的对比。C工艺良好的材料需要合适的工艺来保证。例如，对于造船工处来说，引入了焊接工艺来提高生产率，但也引入了脆断问题；与此相对应，对于奥氏体不锈钢，应用了焊接工艺，也迎来了晶间腐蚀问题。D使用用户对于设备及其工作环境的正确监护，可使设备“延年益寿”．抵制腐蚀失效。综上所述，为了全面管理腐蚀以及其他失效，应综合考虑：设计是主导，材料是基础，工艺是保证，使用是监护。3.防腐蚀对策的经济评价方法腐蚀问题本质上也是个经济问题。防腐蚀工作的义务就是用最经济的办法解决所在单位的腐蚀问题。正因为如此，防腐蚀工作者应能从各种防腐蚀方法中选择最有效、最经济的方法。关于经济评价的直接计算方法，在我国尚未有统一的标准。我国目前与国际核算接轨，主要以NACE防蚀法的经济性技术委员会(T-3C)推荐并公开的方法为基准，进行比较评价各种防腐蚀对策的经济性。目前此方法已对世界各国防腐蚀工作者产生很大帮助。（此内容参考有关资料）第十章思考题1．防腐蚀设计包括哪几个方面?2．选材的原则及应考虑的因素是什么?3．防腐蚀结构设计应遵循的原则是什么4．防腐蚀措施大体分哪几类?5防腐蚀强度设计应注意哪几点?6．防腐蚀工艺设计中应注意哪些问题?本课程复习题1．指出高温氧化理论(Wagner)要点，结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。2.图有哪些作用?举例说明。并请参考右图，确定1000℃下，Fe、Al、Mg、Cr、Ni氧化所需的平衡氧分压（分解压）。3.举例说明有哪些可能的阴极去极化剂?当有几种阴极去极化剂同时存在时，如何判断哪一种发生还原的可能性最大?自然界中最常见的阴极去极化反应是什么?4.何谓析氢腐蚀与吸氧腐蚀?发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀的必要条件是什么?TGT5.产生选择性腐蚀的根本原因是什么?哪些合金材料易产生选择性腐蚀？试述黄铜脱锌的机理及控制措施。6.室温下，铁在质量分数为0.03的氯化钠溶液中发生的的腐蚀为：Fe→Fe2十+2e，测得其腐蚀电位Ecorr=0.350V，假设电阻可以忽略不计，试计算该腐蚀体系中阴、阳极的控制程度，并分析该腐蚀控制过程。（已知=-0.440V，=0.401V，=1.65×10-15，0.21atm下氧气的分压为2.13×104Pa）7.画出金属的阳极钝化曲线，并说明该曲线上各特性区和特性点的物理意义。8.什么叫电偶腐蚀?用混合电位理论阐述其基本原理。影响电偶腐蚀的主要因素是什么?9.点蚀产生的条件和诱发因素是什么?衡量材料耐点蚀性能优劣的电化学指标有哪些?10．应力腐蚀的特征是什么?应力腐蚀阳极溶解的机理是什么?影响应力腐蚀的主要因素是什么?FeFeE/2OHOE/2))((2OHFeKsp11．试分析比较防止应力腐蚀断裂和氢脆的主要措施。12．何谓腐蚀疲劳?与纯机械疲劳和应力腐蚀断裂相比有何特点?13.画出Fe-H2O体系的简化电位-pH图，标出腐蚀区、免蚀区、钝态区。为了使铁不受腐蚀，使铁的状态条件移出腐蚀区的可能途径有那些？14．请根据下图解释阴极保护原理；阴极保护的基本参数是什么?15.按缓蚀剂的作用机理，缓蚀剂可分为几种类型？简要说明缓蚀的电化学原理。16.防腐设计包括哪几个方面？试设计油罐的防腐方案。17.试述大气腐蚀的过程。为什么铝在大气中有较好的耐腐蚀性（从表面膜形成规律方面阐述）18.根据国际标准ISO12944，试设计西南交大一游泳馆钢结构的涂装防腐方案。该游泳馆采用大跨度双箱梁-钢棒拉杆组合结构形式，要求钢结构能保持30年以上的防腐蚀年限。