壓力容器腐蝕與防護(hù)

1、1 壓力容器腐蝕與防護(hù)1、概述、2、腐蝕的十種形態(tài)3、防止壓力容器腐蝕的措施2/1751、概述2、壓力容器的均勻腐蝕3、壓力容器的應(yīng)力腐蝕4、壓力容器的典型應(yīng)力腐蝕（堿脆、硝脆、氨脆、氯離子）5、壓力容器的點(diǎn)腐蝕6、壓力容器的晶間腐蝕7、壓力容器的選擇性腐蝕8、壓力容器的氫致開裂（氫腐蝕、白點(diǎn)、氫脆）9、壓力容器的縫隙腐蝕10、壓力容器的腐蝕疲勞11、壓力容器的摩耗腐蝕（微動腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕）基本內(nèi)容3/1751.1 壓力容器腐蝕的定義： 絕大多數(shù)壓力容器都由金屬材料構(gòu)成，壓力容器與環(huán)境的反應(yīng)而引起的材料的破壞或變質(zhì)，稱為壓力容器的腐蝕。 壓力容器運(yùn)行的環(huán)境條件： 1、溶液、氣體、蒸汽

2、等介質(zhì)成分、濃度和溫度 2、酸、堿及雜質(zhì)的含量 3、應(yīng)力狀態(tài)（工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力） 4、液體的靜止?fàn)顟B(tài)或流動狀態(tài) 5、混入液體的固體顆粒的磨損和侵蝕 6、局部的條件差別（溫度差、濃度差），不同材料接觸狀態(tài) 7、溫度的周期性變化、熱沖擊及PTS 8、化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)生成物的情況 9、高溫、低溫、高壓、真空、沖擊載荷、交變等應(yīng)力第一章 壓力容器腐蝕基礎(chǔ)知識4/1751.2 壓力容器安全運(yùn)行與腐蝕的關(guān)系壓力容器安全運(yùn)行與腐蝕的關(guān)系1、壓力容器比較容易發(fā)生破壞事故。 英國原子能局調(diào)查，使用年限在30年以內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)的12700臺壓力容器累計運(yùn)行100300臺年，共發(fā)生破壞事故132次，其中“災(zāi)難性破壞”

3、事故7次，破壞率為13.210-4次臺-1年-1。 德國24萬臺壓力容器共發(fā)生破壞547次，破壞率為22.810-4次臺-1年-1。 每臺壓力容器設(shè)計失效概率要小于10-5次臺-1年-12、腐蝕嚴(yán)重地影響壓力容器的安全運(yùn)行和使用壽命 每年由于腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失，相當(dāng)于國家國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1.25%-3.5%，因設(shè)備腐蝕而消耗的鋼材約占鋼總產(chǎn)量的24%-40%。國外因設(shè)備腐蝕造成的生產(chǎn)事故約占全部事故的1/3以上。3、壓力容器腐蝕破壞事故嚴(yán)重危及人身安全和環(huán)境。腐蝕破裂會造成 二次爆炸、大面積中毒、沖擊波、核輻射、環(huán)境污染5/1751.3 壓力容器腐蝕的分類壓力容器腐蝕的分類1、按機(jī)理分： 化

4、學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕2、按是否存在液體： 濕腐蝕 （絕大部分腐蝕） 干腐蝕3、按腐蝕的形態(tài)分： 均勻腐蝕 局部腐蝕 應(yīng)力腐蝕 點(diǎn)腐蝕 縫隙腐蝕 晶間腐蝕 選擇性腐蝕 電偶腐蝕 氫致開裂 腐蝕疲勞 磨耗腐蝕 微生物腐蝕6/175常見腐蝕形態(tài)示意圖常見腐蝕形態(tài)示意圖7/175第二章 壓力容器腐蝕原理 2.1 壓力容器均勻腐蝕的形態(tài) 均勻腐蝕也稱全面腐蝕、普遍腐蝕。特征特征：在壓力容器全部暴露表面或大部分面積上發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而均勻地進(jìn)行腐蝕。后果后果：導(dǎo)致壓力容器殼壁和封頭變薄，最后強(qiáng)度不足而報廢。 均勻腐蝕是腐蝕中最安全的一種腐蝕形態(tài)。腐蝕速率可以通過測量剩余壁厚測出，因而在設(shè)計時可以考慮腐蝕

5、裕度，從而保證不會在有效設(shè)計周期內(nèi)整體壁厚不足而引起失效。8/1752.2 化學(xué)腐蝕 （1）材料與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞稱為化學(xué)腐蝕。 氣體 （2）化學(xué)腐蝕的介質(zhì) 非電解質(zhì) 石油及石油化工產(chǎn)品，有機(jī) 溶劑等 （3）化學(xué)腐蝕的特點(diǎn) 在腐蝕過程中，金屬內(nèi)部沒有電流流動，只包含氧化及還原兩個過程。這是區(qū)別于電化學(xué)腐蝕的重要特征。 實(shí)踐表明，除黃金外，沒有一種純金屬或合金在室溫下具有抗氧化的穩(wěn)定性。盡管在低溫下氧化反應(yīng)速率很慢，但幾乎所有金屬都有發(fā)生氧化的傾向。 )(MeOO)(Me22固固9/175化學(xué)腐蝕的幾種形態(tài)2.2.1高溫氧化 金屬在高溫下和其周圍環(huán)境的中的氧作用，生成金屬氧化物的過程

6、。 三個過程：金屬離子通過氧化膜向外遷移 氧離子通過氧化膜向內(nèi)遷移 一定條件下同時進(jìn)行 除氧氣以外，CO2、H2O、SO2、H2S也能引起高溫氧化，其中水蒸汽有特別強(qiáng)的作用?？諝庵谢煊写祟悮怏w后，對鋼鐵高溫氧化有明顯增強(qiáng)作用。10/17511/175不銹鋼的表面形貌及成分線分析(a) 外表面，(b)氧化膜截面 12/175 不銹鋼700下不同氧化時間的試樣的表面形貌。(a)試樣表面氧化物以“仙人球”狀形核與生長4h ； (b)集聚成片 51h ；(c)繼續(xù)氧化后212h 不見地毯狀的氧化膜，鋼管表面零星分布長大的“仙人球”；(d)試樣表面的部分氧化膜脫落13/175700下氧化380h后試樣截

7、面形貌14/1752.2.2 高溫硫化 金屬在高溫下與含硫介質(zhì)作用，生成硫化物的過程。比氧化速度高一至兩個數(shù)量級。 特點(diǎn)：不穩(wěn)定，容積比大，膜易剝落，晶格缺陷多，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低，易形成不定價硫化物。易發(fā)生設(shè)備：煉油、石油化工、火力發(fā)電、煤氣化及各種燃料爐。內(nèi)硫化內(nèi)硫化：硫擴(kuò)散進(jìn)入合金，導(dǎo)致一種或多種合金元素的硫化物在合金內(nèi)部析出的過程。高溫高溫H2-H2S腐蝕腐蝕：硫化膜比較致密可以阻礙氫腐蝕，另一方面原子氫造成硫化膜多孔，加速硫化。15/175 電子探針微區(qū)成分分析：外壁結(jié)垢中主要成分為各種硫酸鹽，垢下的金屬金相組織存在沿晶腐蝕裂紋，沿晶腐蝕產(chǎn)物中存在S元素。導(dǎo)致該再熱器管腐蝕的類型為高溫硫腐

8、蝕。三門峽華陽發(fā)電有限責(zé)任公司2號爐高溫再熱器16/1752.2.3 滲碳 高溫下某些碳化物與鋼鐵接觸使組織中碳含量增多的過程。 高溫下某些碳化物與鋼鐵接觸發(fā)生分解，生成游離碳。氣體中有少量氧存在時，容易形成蝕坑。金屬滲碳會出現(xiàn)：裂紋、蠕變斷裂、熱疲勞和熱沖擊。 650 以下出現(xiàn)脆性斷裂、金屬粉化、壁厚減薄等，使金屬機(jī)械性能下降。易出現(xiàn)部位：乙烯裂解爐管、燃燒器乙烯裂解爐管、燃燒器等。17/175滲 碳18/175過共析鋼19/175過共析鋼20/1752.2.4 脫碳 鋼中的滲碳體在高溫下與氣體介質(zhì)作用使表面滲碳體減少的現(xiàn)象。表面脫碳表面脫碳：表層金屬成為鐵素體，使表面硬度和疲勞性能降低。內(nèi)

9、部脫碳內(nèi)部脫碳：形成氫致裂紋或氫鼓泡。21/175脫 碳22/1752.2.5 金屬表面氧化膜與化學(xué)腐蝕的關(guān)系 在空氣中放置過的金屬表面通常都存在著氧化物。 化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物就是金屬的表面膜。表面膜的性質(zhì)對于化學(xué)腐蝕速率有直接的影響。 只有固體氧化物膜才能具有保護(hù)作用。具有保護(hù)作用的氧化物膜必須是致密的和完整的，只有氧化膜將金屬全部覆蓋才能起保護(hù)作用。 氧化物膜完整的條件：氧化物的體積大于所消耗的金屬體積。23/175氧化膜起保護(hù)作用的充分必要條件：1V/V1MeMeO、2、氧化膜質(zhì)地堅硬3、氧化膜與金屬組織之間定向適應(yīng)性。3、應(yīng)力的影響4、溫度的影響 只有在金屬表面附著致密堅硬的氧化物膜，才能

10、起到壓力容器金屬與介質(zhì)的隔離作用，減緩對壓力容器金屬的腐蝕。例：稀硫酸對碳鋼儲罐有強(qiáng)烈腐蝕作用，但是碳鋼儲罐卻可以用來儲存濃硫酸。24/1752.3 電化學(xué)腐蝕 金屬材料浸入水或其他電解質(zhì)溶液中，因不同部位電極電位不同，形成陽極區(qū)和陰極區(qū)，在局部電池作用下發(fā)生的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕。 電化學(xué)腐蝕是通過電荷的遷移產(chǎn)生的。特點(diǎn)特點(diǎn)：本質(zhì)上也是氧化還原過程。電化學(xué)腐蝕過程中氧化還原過程帶電離子的電子傳遞來完成。與化學(xué)腐蝕的區(qū)別區(qū)別在電化學(xué)腐蝕是間接的氧化還原反應(yīng)，化學(xué)腐蝕的氧化還原反應(yīng)是粒子直接與金屬原子發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如二價金屬離子：22H2e2H 2eMeMe還原反應(yīng)：氧化反應(yīng)：以上腐蝕反應(yīng)中

11、，氧化劑是H+，在腐蝕反應(yīng)中被還原成氫分子25 只導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作有用功的短路原電池稱為只導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作有用功的短路原電池稱為腐腐蝕電池。蝕電池。 例如，碳鋼在不含例如，碳鋼在不含OO2 2的稀的稀HClHCl中有氣泡析出，同時鐵被腐蝕。其中有氣泡析出，同時鐵被腐蝕。其電池反應(yīng)為：電池反應(yīng)為： Fe+2HFe+2H+ +FeFe2+2+H+H2 2 陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)： FeFeFeFe2+2+2+2e e 陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) ： 2H2H+ +2+2e eHH2 2而且，陽、陰極反應(yīng)速度相等。而且，陽、陰極反應(yīng)速度相等。 碳鋼在含碳鋼在含OO2 2稀稀HClHCl

12、中，鐵發(fā)生腐蝕：中，鐵發(fā)生腐蝕： 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) ： FeFeFeFe2+2+2+2e e 陰極反應(yīng)陰極反應(yīng) ： 2H2H+ +2+2e eHH2 2 O O2 2+4H+4H+ +4+4e e2H2H2 2OO 不管有幾個陽極反應(yīng)或陰極反應(yīng)在進(jìn)行，腐蝕時總的不管有幾個陽極反應(yīng)或陰極反應(yīng)在進(jìn)行，腐蝕時總的氧化速度等于總的還原速度。氧化速度等于總的還原速度。 26/17527 腐蝕電池腐蝕電池包括四部分：包括四部分：陽極、陰極、電解質(zhì)溶液和連接陽極、陰極、電解質(zhì)溶液和連接陰、陽極的導(dǎo)體陰、陽極的導(dǎo)體。 陽極過程陽極過程： 金屬以離子形式進(jìn)入溶液，并把當(dāng)量電子金屬以離子形式進(jìn)入溶液，并把當(dāng)量電子

13、留在金屬上：留在金屬上： MMn+n+nne e M Mn n+ + +n+ne e 陰極過程陰極過程 ： 腐蝕劑在陰極還原，陽極溶解失去的電子腐蝕劑在陰極還原，陽極溶解失去的電子流入陰極，陰極表面溶液中的氧化性物質(zhì)接受電子還原：流入陰極，陰極表面溶液中的氧化性物質(zhì)接受電子還原： D +nD +ne e Dn Dne e DepolariserDepolariser: : 去極化劑。去極化劑。 28/175 最常見的陰極去極化劑是溶解最常見的陰極去極化劑是溶解OO2 2和和HH，氧的還原反應(yīng)，氧的還原反應(yīng)為：為： O O2 2+4H+4H+4+4e e 2H2H2 2O O （酸性溶液中）（酸

14、性溶液中） O O2 2+ 2H+ 2H2 2O+4O+4e e 4OH4OH- - （堿性或中性溶液中）（堿性或中性溶液中） 電流流動電流流動： 在金屬中靠電子從陽極流向陰極；在溶液在金屬中靠電子從陽極流向陰極；在溶液中靠離子遷移；在陽、陰極區(qū)界面上分別發(fā)生氧化還原反中靠離子遷移；在陽、陰極區(qū)界面上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電子的傳遞。應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電子的傳遞。 從金屬腐蝕歷程也可看出化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)從金屬腐蝕歷程也可看出化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別。別。29/17530 宏腐蝕電池宏腐蝕電池 微腐蝕電池微腐蝕電池 （1 1）異金屬接觸電池）異金屬接觸電池（2 2）濃差電池）濃差電池（3 3

15、）溫差腐蝕電池）溫差腐蝕電池（1）金屬表面化學(xué)成分）金屬表面化學(xué)成分的不均勻性引起微電池的不均勻性引起微電池（2）金屬組織不均勻）金屬組織不均勻性構(gòu)成的微電池性構(gòu)成的微電池（3）金屬物理狀態(tài)的）金屬物理狀態(tài)的不均勻性引起的微電池不均勻性引起的微電池（4）金屬表面膜的不完整）金屬表面膜的不完整引起的微電池引起的微電池31 不同金屬在不同的電解質(zhì)溶液中，不同金屬在不同的電解質(zhì)溶液中，當(dāng)電解液連通且兩種金屬短路時，即構(gòu)當(dāng)電解液連通且兩種金屬短路時，即構(gòu)成成宏腐蝕電池宏腐蝕電池。 不同金屬在同一電解質(zhì)溶液中相接不同金屬在同一電解質(zhì)溶液中相接觸，即金屬材料不同，腐蝕介質(zhì)相同，觸，即金屬材料不同，腐蝕介質(zhì)

16、相同，兩種不同金屬或合金電極構(gòu)成宏腐蝕電兩種不同金屬或合金電極構(gòu)成宏腐蝕電池，稱為池，稱為電偶腐蝕電偶腐蝕（雙金屬腐蝕）。（雙金屬腐蝕）。32 同一種金屬浸入不同濃度的電解質(zhì)溶液中，或者同一種金屬浸入不同濃度的電解質(zhì)溶液中，或者雖在同一電解質(zhì)溶液中但局部濃度不同，都可形成雖在同一電解質(zhì)溶液中但局部濃度不同，都可形成濃濃差腐蝕電池差腐蝕電池。 氧濃差電池氧濃差電池(Oxygen Concentration Cell)是引起是引起縫隙腐蝕、沉積物腐蝕和絲狀腐蝕的主要原因。氧不縫隙腐蝕、沉積物腐蝕和絲狀腐蝕的主要原因。氧不易到達(dá)處含氧量低，金屬的電位比含氧量高處的電位易到達(dá)處含氧量低，金屬的電位比含

17、氧量高處的電位低，因而為陽極，遭到腐蝕。低，因而為陽極，遭到腐蝕。 O2+4e+2H2O=4OH- 420)(ln4OHPFRTEEO33/17534 金屬與不同溫度的同一腐蝕介質(zhì)接金屬與不同溫度的同一腐蝕介質(zhì)接觸時，由于溫度不同形成溫差電池。這觸時，由于溫度不同形成溫差電池。這常發(fā)生在熱交換器和鍋爐設(shè)備中。如常發(fā)生在熱交換器和鍋爐設(shè)備中。如碳碳鋼熱交換器熱端腐蝕鋼熱交換器熱端腐蝕，銅則相反。，銅則相反。 在實(shí)際腐蝕過程中往往各種電池是在實(shí)際腐蝕過程中往往各種電池是聯(lián)合作用的，如溫差電池常與濃差電池聯(lián)合作用的，如溫差電池常與濃差電池聯(lián)合起作用。聯(lián)合起作用。35 工業(yè)金屬常含各種雜質(zhì)，當(dāng)它工業(yè)金

18、屬常含各種雜質(zhì)，當(dāng)它們與電解液接觸時，表面上的雜質(zhì)們與電解液接觸時，表面上的雜質(zhì)會會以微電極的形式與基體金屬構(gòu)成以微電極的形式與基體金屬構(gòu)成許多短路的微電池。若雜質(zhì)作為陰許多短路的微電池。若雜質(zhì)作為陰極時，它將加速基體金屬的腐蝕。極時，它將加速基體金屬的腐蝕。如碳鋼中的如碳鋼中的FeFe3 3C C。36 金屬或合金內(nèi)部不同的金相組織結(jié)金屬或合金內(nèi)部不同的金相組織結(jié)構(gòu)區(qū)域的電極電位一般是不同的。構(gòu)區(qū)域的電極電位一般是不同的。 在電解質(zhì)溶液中，晶粒是陰極而晶界在電解質(zhì)溶液中，晶粒是陰極而晶界成為陽極，發(fā)生腐蝕。金屬的不同晶面成為陽極，發(fā)生腐蝕。金屬的不同晶面在電解質(zhì)溶液中具有不同電位，它們腐在電

19、解質(zhì)溶液中具有不同電位，它們腐蝕速度也不同。金屬內(nèi)的短路微電池，蝕速度也不同。金屬內(nèi)的短路微電池，是引起金屬晶間腐蝕、選擇性腐蝕、點(diǎn)是引起金屬晶間腐蝕、選擇性腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和石墨化腐蝕的重要蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和石墨化腐蝕的重要原因。原因。 37/17516Mn%稀硫酸水溶液浸蝕稀硫酸水溶液浸蝕 38/17539/17513Cr SS localized corrosion40 在金屬制造和機(jī)械加工過程中，在金屬制造和機(jī)械加工過程中，由于金屬各部分形變或應(yīng)力的不均由于金屬各部分形變或應(yīng)力的不均勻性，都可引起局部微電池。勻性，都可引起局部微電池。變形較大的部分或受力較大的部分變形較大的部分

20、或受力較大的部分為陽極，如凝汽器黃銅管的腐蝕開為陽極，如凝汽器黃銅管的腐蝕開裂等都是與應(yīng)力和變形有關(guān)的。裂等都是與應(yīng)力和變形有關(guān)的。 41/1752.4 壓力容器均勻腐蝕的影響因素2.4.1 影響金屬化學(xué)腐蝕速率的因素合金成分的影響 金屬的氧化作用主要是由晶體中離子空位和間隙離子的遷移控制的。因此，通過添加適當(dāng)?shù)耐鈦黼x子以改變氧化物膜中的缺隙濃度，就可改變金屬的氧化速度。合金結(jié)構(gòu)的影響 氧化速率隨溫度升高增長的較慢。鐵從體心立方晶格的鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦膴W氏體以后氧化速率相對減慢。42/175 金屬表面光潔度的影響 如果金屬表面是光潔的，其腐蝕速率將較表面粗糙的金屬低。但是在長期的腐蝕過

21、程中，這種氧化速率的差別會消失。1-樣品表面磨光并經(jīng)侵蝕過2-表面經(jīng)過電解拋光處理圖 表面狀態(tài)對鋅400下氧化速率的影響43/175變形的影響 經(jīng)加工硬化的材料，其氧化速率將會增大；拉應(yīng)力的存在將增加應(yīng)力腐蝕等局部腐蝕的可能。溫度的影響 金屬氧化速率隨溫度的升高而急劇增大，氧化速率與絕對溫度成指數(shù)關(guān)系。44/175Q/RT-AedtdyKR氣體常數(shù)；A與Q為常數(shù)。其中，常數(shù)Q表示化學(xué)激活能。圖 鐵在空氣中的氧化速率與絕對溫度的關(guān)系45/175壓力的影響 氣體介質(zhì)中氧分壓對金屬氧化有影響。其影響隨氧化物膜的類型不同而有很大的差別。圖 不同氧分壓下金屬離子濃度沿氧化膜厚度的分布示意圖A-金屬/氧化

22、物界面 B- 氧化物/氧界面Pa 1001. 1P2Pa 1001. 1P12O4O2246/175氧化膜在成長過程中的應(yīng)力影響和幾種破壞類型A、應(yīng)力的影響拉應(yīng)力在氧化物膜中產(chǎn)生側(cè)向壓應(yīng)力在氧化物膜中產(chǎn)生側(cè)向 1V/V1V/VMeMeOMeMeO如果氧化物膜的塑性不足以使這些應(yīng)力釋放，就可能發(fā)生膜的破裂或在金屬氧化物界面上形成空洞。B、 膜在成長過程中的幾種破壞類型形成空泡 膜的強(qiáng)度較高而膜和金屬間的結(jié)合力較弱剝落47/175切口開裂 膜的強(qiáng)度較小，而膜和金屬間的結(jié)合力較大時邊角開裂 銳角或曲折的表面上，金屬轉(zhuǎn)化為氧化物體積增大。圖 氧化物膜在其成長時發(fā)生破壞的各種類型48/175介質(zhì)成分的影

23、響 介質(zhì)的組成強(qiáng)烈地影響著腐蝕速率。圖 800時鐵、鎳和銅在成分不同氣體中的腐蝕速率49/175 加熱方式的影響 如果氧化物膜與金屬的膨脹系數(shù)差異較大，突然和頻繁的溫度變動的加熱方式在膜中產(chǎn)生的附加應(yīng)力將使保護(hù)膜的破壞加劇。氣體運(yùn)動速度的影響 在高速氣流中，氣流速度越大，腐蝕速度也越大?；覊m、沉積物和鹽類的影響 金屬表面沉積物在高溫下與金屬或合金的保護(hù)性覆蓋層發(fā)生反應(yīng)后會生成新化合物。若生成熔融相時，腐蝕會變得特別強(qiáng)烈。 如重油作汽輪機(jī)燃料時，灰分中含有V2O550/1752.4.2 影響金屬電化學(xué)腐蝕速率的因素 金屬熱力學(xué)穩(wěn)定性的影響 電化學(xué)腐蝕是否發(fā)生，取決于反應(yīng)進(jìn)行時整個體系的自由能是否

24、降低。要確定金屬在給定條件下的電化學(xué)腐蝕能否發(fā)生，只需將金屬的平衡電位和可能發(fā)生的陰極過程的平衡電位進(jìn)行比較即可。金屬組織對腐蝕性能的影響A、晶粒大小。晶粒越大，晶界中雜質(zhì)的量增加，產(chǎn)生晶界腐蝕的傾向增大B、陽極組分與陰極組分的面積比，陽極組分在合金表面分布的均勻性，二次相析出對腐蝕速率的影響。C、較小的組織組分要比相對較大的組織組分更容易獲得均一的保護(hù)膜。51/175 金屬表面狀態(tài)的影響 在大多數(shù)情況下，尤其在大氣腐蝕和弱腐蝕介質(zhì)作用時，表面粗加工零件的腐蝕速率比表面精加工零件的更大一些。A、表面粗加工會發(fā)生充氣不均勻，深洼部位易形成氧濃差電池B、精加工表面比粗加工表面保護(hù)膜致密均勻C、電流

25、強(qiáng)度相同時，精加工表面的電流密度比粗加工表面的電流密度大。熱處理的影響 熱處理過程改變金相組織，而金相組織的改變對金屬的耐腐蝕性能有直接的影響。力學(xué)因素的影響 應(yīng)力越大，腐蝕越大；應(yīng)力交變次數(shù)越多，腐蝕越嚴(yán)重。52/175碳鋼表面加工特性與3%H2SO4中腐蝕速率的關(guān)系1-噴砂處理2-噴丸處理3-磨光4-砂輪打光5-電解拋光53/175 溶液PH值的影響A、氧化物既可溶于酸性溶液也可溶于堿性溶液B、氧化物溶于酸性但不溶于堿性溶液C、在酸性溶液和堿性溶液中都穩(wěn)定的金屬圖 腐蝕速率與介質(zhì)PH值的關(guān)系Ph值10到14時，鐵的表面形成氫氧化物保護(hù)膜，腐蝕速率降低。但是OH-很高時或溫度較高時，保護(hù)膜溶

26、解。54/175緩蝕劑的影響 緩蝕劑加入介質(zhì)后，能使金屬腐蝕減緩是由于緩蝕劑抑制了電化學(xué)腐蝕中的陰極或陽極過程。鹽類溶液濃度的影響 對于酸性或堿性鹽類的溶液，其濃度的影響表現(xiàn)為ph值的影響。在中性鹽類中多數(shù)金屬腐蝕速率隨鹽的濃度增加而增高（導(dǎo)電率增加，促進(jìn)陽極過程），達(dá)到最高點(diǎn)后又逐漸降低（氧溶解度減小，腐蝕速率降低）。腐蝕介質(zhì)的溫度、流速和壓力的影響A、腐蝕速率一般都隨溫度的升高而增加。B、在大多數(shù)情況下，隨著腐蝕介質(zhì)流速的加快，腐蝕會加速。C、壓力增加常常使金屬腐蝕速率增大。 參與電化學(xué)過程的氣體溶解度隨壓力增高而增大55/175腐蝕速度與中性鹽濃度關(guān)系的典型曲線56/17518%鹽酸溶液

27、中溫度對鋼腐蝕速率的影響57/175腐蝕速率與腐蝕介質(zhì)流速的關(guān)系足夠的氧使金屬鈍化形成保護(hù)膜保護(hù)膜受流體強(qiáng)烈機(jī)械作用破壞58/175 雜散電流的影響 在有軌電車、電氣火車、電焊機(jī)、電解槽等電源設(shè)備漏失出來的電流，可能從地線的一端進(jìn)入土壤，并留經(jīng)埋設(shè)地下的壓力容器的另一端，通過土壤回到電源的負(fù)極。電流從地下壓力容器流出的一端成為陽極區(qū)，在這里金屬表面失掉電子而遭到電化學(xué)腐蝕。圖 雜散電流產(chǎn)生的示意59/175 設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響 石油化工壓力容器常常因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，常常會引起一些局部腐蝕發(fā)生。A、縫隙腐蝕發(fā)生在結(jié)構(gòu)縫隙處的一種特定的腐蝕現(xiàn)象。絕大多數(shù)縫隙腐蝕是由于縫隙里氧氣缺乏造成的。圖 縫隙長

28、度和密度與氧氣貧乏時間的關(guān)系60/175 在鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的情況下，縫隙腐蝕實(shí)際上主要是由局部活化引起的。 有腐蝕產(chǎn)物的局部沉積妨礙了氧化劑到達(dá)材料表面，從而阻礙了不銹鋼的鈍化。 除避免縫隙外，還必須注意避免沉積，特別是無流動的死水區(qū)（如平板型熱交換器）61/175B、接觸腐蝕 當(dāng)兩種具有不同電位的金屬或合金在腐蝕性電解質(zhì)溶液中組成混合結(jié)構(gòu)時，就會發(fā)生接觸腐蝕。 接觸腐蝕往往是通過觸點(diǎn)、鉚接、螺栓固定或焊接造成的。此時，電位較負(fù)的金屬加速腐蝕，電位較正的金屬卻得到陰極保護(hù)。 接觸腐蝕可能出現(xiàn)的腐蝕程度，不是取決于兩個接觸金屬之間的電位差，而是決定于在金屬之間短路時所出現(xiàn)的腐蝕電流強(qiáng)

29、度的大小，決定于電位較負(fù)的金屬和電位較正金屬之間的面積比。在腐蝕電流一定的情況下，對腐蝕速率來說，面積起著決定性的作用。62/175不同電位的金屬組裝在一起時，可能陽極溶解僅在電位較負(fù)的金屬上發(fā)生，從而發(fā)生嚴(yán)重的接觸腐蝕。在距接觸部位較遠(yuǎn)處，由于電解質(zhì)阻抗關(guān)系，腐蝕電池對腐蝕的影響也隨之減弱。當(dāng)陽極面積小，而陰極面積大時，腐蝕速率會變得特別大。作用在陽極上的電流密度增加的很大，其結(jié)果便是腐蝕速率加快，或者造成深孔腐蝕。在接觸腐蝕電池中，電路的電阻值要稍有增加，就能使電位較負(fù)的金屬溶解減少。在石油、化工、原子能的壓力容器中有時不可避免地采用這種混合結(jié)構(gòu)。63/17564/1752.5 壓力容器均

30、勻腐蝕的防護(hù)2.5.1 正確選用金屬材料和制定合理的加工工藝金屬材料及合金的耐蝕性能與其所接觸的介質(zhì)有著密切關(guān)系。選擇金屬材料時，首先要了解該金屬在其使用時接觸的介質(zhì)中的耐腐蝕性能。研制新合金、進(jìn)行合理的熱處理和機(jī)加工是改善金屬或合金耐腐蝕性能的重要途經(jīng)。 如防止奧氏體不銹鋼在400-850范圍內(nèi)回火，可防止晶間腐蝕脆性傾向。 金屬表面加工的越光滑，抗腐蝕性能就越強(qiáng)。65/1752.5.2 選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)避免把電位差別很大的不同金屬材料互相接觸，否則就可能產(chǎn)生電偶腐蝕。如果無法避免兩種不同電位的金屬材料互相接觸，應(yīng)盡可能不使陰極部分的面積過大，而陽極面積過小。否則，會使陽極的電流密度過大

31、，從而加速腐蝕。如壓力容器金屬構(gòu)件設(shè)計不當(dāng)，就會在一些低凹的部位發(fā)生液體聚集現(xiàn)象，從而發(fā)生腐蝕。在大型壓力容器的最低點(diǎn)應(yīng)當(dāng)有液體排放口，能夠及時清除殘余沉積，同時也便于清洗。66/175器壁與底部連接法67/175管路或轉(zhuǎn)動部件的設(shè)計應(yīng)考慮有最高的放氣口，防止氣蝕。設(shè)計時應(yīng)注意避免造成濃差電池和防止縫隙腐蝕。構(gòu)件設(shè)計應(yīng)避免應(yīng)力的過分集中避免金屬與吸收水分的材料相互接觸68/1752.5.3 腐蝕介質(zhì)處理減少介質(zhì)中的有害成分。如加熱除氧及離子交換法除去金屬離子和非金屬離子。添加緩釋劑。2.5.4 電化學(xué)保護(hù) 采用改變金屬電極電位來保護(hù)金屬免受腐蝕的方法，稱為電化學(xué)保護(hù)法。陰極保護(hù) 在具有兩個電極

32、的電池中加入第三個電極，如果第三個電極電位較負(fù)，可使腐蝕電位向較負(fù)的方向移動，因而使原來的陽極變成陰極，減小原來的腐蝕電流。69/175陰極保護(hù)的條件：被保護(hù)金屬構(gòu)件的整個表面必須有最小的電流密度為了使保護(hù)電流均勻地分布在被保護(hù)構(gòu)件的表面上，輔助電極與被保護(hù)構(gòu)件間的距離不宜太小。通常距離不宜小于25mm，輔助電極的面積也應(yīng)較大。腐蝕性介質(zhì)應(yīng)具有較高的導(dǎo)電性，并須將被保護(hù)的構(gòu)件完全浸沒，以保證金屬表面上電流的均勻分布。輔助陽極應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，容易加工?？捎镁C合方法來加強(qiáng)防腐蝕效果和降低陰極保護(hù)成本。如在壓力容器金屬表面盡快形成難溶性石灰質(zhì)覆蓋膜和加緩釋劑并用，防腐效果較好。70/1

33、75加第三電極原理a-腐蝕金屬和保護(hù)屏（Zn）的連接b-解釋防護(hù)效應(yīng)的三電極原理71/175 陽極保護(hù) 將壓力容器作為陽極，在介質(zhì)為電解質(zhì)溶液的條件下通過外加陽極電流使壓力容器極化到一定電位。在此陽極電位下，即金屬表面呈鈍態(tài)，形成具有很高耐蝕性的鈍化膜，從而降低了腐蝕速率，使壓力容器獲得保護(hù)。 外加電源的正極連接到被保護(hù)的壓力容器設(shè)備上，負(fù)極接到另一輔助陰極上。圖 陽極保護(hù)示意72/175只有在陽極電流作用下能夠建立鈍態(tài)的金屬才適合進(jìn)行陽極保護(hù)。只能用于液相中壓力容器金屬的保護(hù)溶液中氯離子和其他鹵素離子達(dá)到一定臨界濃度時，若鈍化膜不穩(wěn)定甚至不能形成，不能應(yīng)用陽極保護(hù)法。致鈍電流密度太大及鈍化電

34、位范圍小于50mV時，不能應(yīng)用。73/1752.5.5 覆蓋層保護(hù) 覆蓋層的作用是金屬制品（包括壓力容器）與周圍介質(zhì)隔離。對于覆蓋層的下列基本要求：A、覆蓋層結(jié)構(gòu)緊密，完整無孔B、與底層金屬有很大的粘接力C、有足夠的硬度及耐磨性D、能很均勻地分布在整個保護(hù)面上74/175圖 覆蓋層的分類75/175第三章 壓力容器應(yīng)力腐蝕開裂3.1 壓力容器應(yīng)力腐蝕概述3.1.1 定義與特征 金屬在應(yīng)力和腐蝕性介質(zhì)共同作用下發(fā)生的破裂。 應(yīng)力腐蝕斷裂是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力（施加的外應(yīng)力或殘余應(yīng)力）和一定的腐蝕介質(zhì)環(huán)境共同作用下產(chǎn)生的一種特殊斷裂方式。 應(yīng)力腐蝕斷裂幾乎完全沒有金屬宏觀體積上的塑性變形

35、，這種斷裂是壓力容器災(zāi)難性事故以及大量材料損耗的原因。宏觀特點(diǎn)A、腐蝕區(qū)呈樹枝狀裂紋，其他部位則腐蝕非常輕微，甚至仍保持金屬光澤，腐蝕就發(fā)生在裂紋的前端。76/175B、 樹枝狀裂紋一般說來有一條發(fā)展的主干，這條主干與拉應(yīng)力的方向垂直。應(yīng)力腐蝕裂紋有很多“之”形的分枝，尤其是苛性堿引起的應(yīng)力腐蝕裂紋更具有分支的特征，且裂紋尾部較尖。C、某些材料（如奧氏體不銹鋼）裂紋和斷口的形態(tài)與應(yīng)力的大小有密切的關(guān)系。因此，可以根據(jù)裂紋的數(shù)量和形狀，根據(jù)截面的形態(tài)，對制件所受應(yīng)力情況作出初步的判斷。D、 應(yīng)力腐蝕斷裂的宏觀斷口形態(tài)一般呈現(xiàn)脆性斷裂的特征，沒有宏觀塑性變形的痕跡，斷面一般失去金屬光澤。腐蝕痕跡的

36、形態(tài)特征隨合金成分、應(yīng)力大小和腐蝕時間的長短而不同。77/175不銹鋼接觸聚合硫酸一小時后 產(chǎn)生的晶間裂紋78/175 微觀特點(diǎn) 應(yīng)力腐蝕裂紋有沿晶裂紋、穿晶裂紋和穿晶沿晶混合裂紋。在混合裂紋中總有一種是主要的，或以沿晶為主，或以穿晶為主。不同的合金在不同的介質(zhì)中有不同的裂紋傾向。晶界強(qiáng)度=晶內(nèi)強(qiáng)度時， 裂紋以穿晶擴(kuò)展為主；晶界強(qiáng)度晶內(nèi)強(qiáng)度，也會產(chǎn)生沿晶應(yīng)力腐蝕裂紋。特殊情況下，由于晶內(nèi)化學(xué)成分不均勻性或相沉積和性變等原因，可能晶內(nèi)某一區(qū)域或某一晶面上電極電位與晶界的電極電位相比更負(fù)，而成為陽極受腐蝕，此時裂紋是穿晶的。79/175 應(yīng)力腐蝕的延遲破壞特點(diǎn) 裝有應(yīng)力腐蝕介質(zhì)的壓力容器，承受到一

37、定拉應(yīng)力的作用，并不馬上發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，而是在經(jīng)過一段時間以后（幾小時、幾天、幾個月甚至幾年），往往在沒有預(yù)兆的情況下突然發(fā)生斷裂。 應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）特性A、 力學(xué)特性 具備拉應(yīng)力 工作應(yīng)力 制造殘余應(yīng)力 熱應(yīng)力 相變殘余應(yīng)力 由于殘余應(yīng)力引起的scc占總scc事故的81.5%，因此殘余應(yīng)力必須引起足夠的重視。80/175存在臨界應(yīng)力 在大多數(shù)金屬材料-腐蝕介質(zhì)環(huán)境體系中，存在應(yīng)力腐蝕強(qiáng)度因子Kiscc，應(yīng)力低于該臨界值時，不產(chǎn)生SCC。個別金屬/合金與介質(zhì)的組合不存在Kiscc。81/175缺陷引起局部應(yīng)力集中v設(shè)計不當(dāng)，在某些構(gòu)件部位造成應(yīng)力集中v機(jī)械損傷或電弧損傷造成的缺口v熱處

38、理或焊接造成的裂紋v夾雜物和氣孔v研磨和粗車造成的表面不規(guī)整v其他情況造成的應(yīng)力集中82/175B、環(huán)境的特性腐蝕介質(zhì)的特性 對一種金屬或合金只有在特定的腐蝕介質(zhì)中含有某些對發(fā)生SCC有特效作用的離子、分子時，才會發(fā)生SCC。特定腐蝕劑不一定大量存在，而且往往濃度很低。如 鍋爐鋼在堿溶液中的“堿脆” 低碳鋼在硝酸鹽中的“硝脆” 奧氏體不銹鋼在氯離子溶液中的“氯脆” 黃銅在氨氣氛中的“氨脆”例：核電站高溫水中僅需百萬分之幾的O2 便可使奧氏體不銹鋼發(fā)生SCC。83/175 溶液的濃度 雖然有時溶液的整體濃度是很低的，但由于局部位置上的濃縮作用，使該處極易產(chǎn)生局部腐蝕。一旦腐蝕坑、縫隙或裂紋形成后

39、，該處介質(zhì)條件會發(fā)生明顯的變化。如： ph=7 Cl- 溶液裂紋尖端ph值可達(dá)1-3，裂紋尖端的ph值已經(jīng)由中性變成了強(qiáng)酸性，會促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生。發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂時，很少是由均勻腐蝕引起的。如果金屬或合金的均勻腐蝕率超過0.125-0.25mm/a，便很少發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。84/175具有一定的電位范圍 材料與特定介質(zhì)的耦合導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕斷裂的條件是它發(fā)生在一定的電位范圍內(nèi)，一般是發(fā)生在鈍化-活化的過渡區(qū)或鈍化-過鈍化區(qū)。一定的溫度界限或范圍應(yīng)力腐蝕斷裂要有一個溫度范圍。如：奧氏體不銹鋼，在大于150的離子介質(zhì)中開裂的最快。在100 開裂者已較少見，室溫下開裂罕見。85/175C、 冶金學(xué)

40、特性不同的化學(xué)成分和純度具有不同的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性。 合金成分的微小變化往往會引起應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性明顯的轉(zhuǎn)變。純金屬一般不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。不同組織具有不同的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性 金屬顯微組織抗應(yīng)力腐蝕敏感性的順序?yàn)椋鸿F素體中球狀碳化物組織完全回火后的淬火顯微組織正火或回火后的顯組織正火后的顯微組織淬火后回火的馬氏體組織。圖 碳鋼和低合金鋼顯微組織對抗H2S開裂臨界應(yīng)力的影響86/1753.1.2 應(yīng)力腐蝕斷裂發(fā)生的條件一定的拉應(yīng)力或壓力容器金屬內(nèi)部殘余拉應(yīng)力金屬本身對應(yīng)力腐蝕的敏感性能引起該金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的介質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的附加條件： 一定的應(yīng)變速率 一定的電極電位 一定的溫度一般

41、認(rèn)為純金屬是不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕的87/175第五章 壓力容器的點(diǎn)腐蝕 點(diǎn)腐蝕又稱小孔腐蝕或孔蝕，常發(fā)生在易鈍化金屬或合金中，同時往往有侵蝕性陰離子（Cl-）與氧化劑共存的條件下。 點(diǎn)腐蝕是小陽極大陰極腐蝕電池引起的陽極區(qū)高度集中的局部腐蝕形式。圖 幾種不同類型的點(diǎn)腐蝕形貌88/17589/175圖 各種點(diǎn)蝕孔的刨面形狀當(dāng)壓力容器受到應(yīng)力作用時，腐蝕點(diǎn)孔往往還易成為應(yīng)力腐蝕破裂或腐蝕疲勞的裂紋源。a、窄深型 b、橢圓形c、寬淺型 d、皮下型e、底切型f、水平型g、垂直型90/1755.1 點(diǎn)腐蝕的影響因素5.1.1 環(huán)境因素鹵素離子和其他陰離子實(shí)踐中，很多壓力容器點(diǎn)蝕失效多半是由含氯離子的介質(zhì)引起

42、的。溴離子也可引起點(diǎn)蝕，碘離子對點(diǎn)是有一定的影響。硫酸根和高氯酸根也可引起鐵的點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕只有當(dāng)鹵素離子在溶液中達(dá)到某一濃度以上時才產(chǎn)生，且該濃度界限因材料而異。91/175溶液中的陽離子和氣體物質(zhì) 金屬陽離子和侵蝕性鹵化物陰離子共存時，氧化性金屬離子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+）對點(diǎn)蝕起促進(jìn)作用。高價陽離子被還原成金屬或低價離子。溶液ph值 在溶液ph值低于9-10時，二價金屬鐵、鉻、鎳、鋅、鈷的腐蝕電位與ph值幾乎無關(guān)，在高于此ph值時，腐蝕點(diǎn)位變正。 強(qiáng)堿溶液中，腐蝕電位明顯變正，這主要是氫氧根離子的鈍化所致。232FeeFeCu2eCu92/175環(huán)境溫度 溫度升高時，點(diǎn)蝕數(shù)增加，但

43、較淺。 氯離子在金屬表面的聚積和化學(xué)吸附增加，導(dǎo)致鈍態(tài)破壞的活性點(diǎn)增多，但反應(yīng)物質(zhì)移動速度變快，在小孔內(nèi)很難引起反應(yīng)物質(zhì)的積累，阻礙了點(diǎn)孔深度的增長。溫度再升高，氧化膜的生長速度和耐蝕性提高，點(diǎn)蝕的敏感性下降。介質(zhì)流速介質(zhì)的流動對一直點(diǎn)蝕起一定的有益作用。93/1755.1.2 材料因素合金成分圖 部分元素對不銹鋼在氯化物溶液中的抗點(diǎn)蝕性能的影響94/175表面氧化膜及表面狀態(tài)氧化膜厚度 氧化膜厚度增加，發(fā)生點(diǎn)蝕的誘導(dǎo)時間增長，厚氧化膜有利于抗點(diǎn)蝕。氧化膜電化學(xué)性能 氧化膜呈現(xiàn)n型或p型半導(dǎo)體性質(zhì)n型氧化物點(diǎn)蝕敏感性較大P型氧化物點(diǎn)蝕敏感性較小表面精整處理 95/175冷加工 冷加工增加位錯的

44、密度，位錯在表面露頭處容易生成點(diǎn)蝕坑。點(diǎn)蝕的總面積及點(diǎn)蝕電流密度隨變形量的增加而增加，點(diǎn)蝕數(shù)目也隨之增大。熱處理 不適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囉捎趯?dǎo)致碳化物或合金相析出，破壞的表面氧化膜的完整性，點(diǎn)蝕容易在這些質(zhì)點(diǎn)處成核。顯微組織 在奧氏體不銹鋼中，敏化的晶界均可能成為點(diǎn)蝕萌生的優(yōu)先位置，在馬氏體不銹鋼中沉淀出的碳化物周圍的貧鉻區(qū)也是點(diǎn)蝕的優(yōu)先發(fā)生的部位。96/1755.2 點(diǎn)蝕的防護(hù)與控制添加緩蝕劑 一般來說，對金屬或合金的全面腐蝕有緩蝕作用的化合物對點(diǎn)蝕也有抑制作用。 無機(jī)緩蝕劑 鉻酸鹽、重鉻酸鹽和亞硝酸鹽 有機(jī)緩蝕劑 胺、有機(jī)磷及其鹽、0.3-0.4%的淀粉、脂肪族、芳香族的鹽類等陰極保護(hù) 將原本

45、處于點(diǎn)蝕電位區(qū)的金屬電位陰極極化到鈍態(tài)電位區(qū)，即可使其處于“完全鈍化”狀態(tài)而得到保護(hù)，防止點(diǎn)蝕。合理選擇耐蝕性材料Cr、Mo、N等元素的含量越高，抗點(diǎn)蝕性能越好。97/175第六章 壓力容器的晶間腐蝕 由于導(dǎo)致金屬構(gòu)件腐蝕破壞的主要原因是金屬晶粒之間的腐蝕而且這種破壞出現(xiàn)在晶間區(qū)部位。圖 晶界、晶間區(qū)及晶間腐蝕的概念示意98/1756.1 晶間腐蝕機(jī)理6.1.1 貧鉻理論 當(dāng)奧氏體鋼經(jīng)歷相當(dāng)于敏化溫度條件的熱處理時，便會沿晶界析出碳化物。由于碳較鉻向晶界擴(kuò)散的速度快，晶界及其鄰近區(qū)域的鉻就會被大量消耗而來不及補(bǔ)充，從而使晶間區(qū)域出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象。 在腐蝕溶液中，不貧鉻的晶粒處于鈍態(tài)而貧鉻的晶間區(qū)處

46、于活態(tài)，晶間貧鉻區(qū)相對一般含鉻量正常的晶粒部位來說是陽極。在這種大陰極小陽極耦合加速效應(yīng)影響下，晶間腐蝕加速。99/1756.2 晶間腐蝕的影響因素6.2.1 冶金因素合金成分的影響 不論奧氏體還是鐵素體不銹鋼，他們晶間腐蝕的傾向通常均隨含碳量的增多而趨嚴(yán)重。 增加Ni含量會促使晶界碳化物沉淀導(dǎo)致晶間嚴(yán)重貧鉻 提高鋼中的鉻含量就使晶間貧鉻區(qū)平衡量提高，有利于減弱鋼的晶間腐蝕傾向。組織的影響 少量相存在于奧氏體晶粒之間，對減輕晶間腐蝕是有利的。相會促進(jìn)將間腐蝕，而且會影響不銹鋼的力學(xué)性能 晶粒粗的晶間腐蝕傾向大/ 100/1756.2.2 熱處理因素 溫度、加熱時間、溫度變化速度。溫度溫度： 溫

47、度高，元素擴(kuò)散快，不易形成貧鉻的晶界區(qū)。但是溫度以降低，元素擴(kuò)散減慢，碳化鉻沉淀速度加快，容易出現(xiàn)晶間貧鉻區(qū)。加熱時間加熱時間： 晶間碳化物的析出隨敏化時間的延長而發(fā)生聚積。溫度變化速度溫度變化速度： 冷卻速度由快到慢，晶間腐蝕呈現(xiàn)由輕變重的規(guī)律，達(dá)到極值以后又變輕。101/1756.2.3 加工工藝 冷加工既可促進(jìn)晶間腐蝕，也可減緩晶間腐蝕。對于形成相敏感的合金，應(yīng)注意冷加工工藝對晶間腐蝕傾向的影響。6.2.4 環(huán)境因素 一般來說，能促進(jìn)晶粒表面鈍化，又能使晶界表面活化的介質(zhì)，或者可使晶界處的沉淀相發(fā)生嚴(yán)重陽極溶解腐蝕的介質(zhì)，均屬誘發(fā)晶間腐蝕的介質(zhì)。102/1756.2.5 壓力容器晶間腐蝕

48、的防護(hù)措施防止和控制奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的措施降低C、N、P等有害雜質(zhì)元素的含量，提高鋼的純凈度添加少量穩(wěn)定化元素，控制晶界吸附和晶界沉淀采用固溶處理，抑制在晶界析出碳化物在敏化溫度以上進(jìn)行穩(wěn)定化處理對冷加工和敏化溫度處理場合，先冷加工，后熱處理增加晶界面積，分散沉淀相103/175防止和控制鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的措施降低C、N、P等有害雜質(zhì)元素的含量，提高鋼的純凈度對鐵素體不銹鋼，原則上應(yīng)在700-800回火處理添加穩(wěn)定化元素。如Ti。當(dāng)鐵素體不銹鋼含有Ni時，為防止晶間腐蝕，應(yīng)依據(jù)鎳含量的不同，采用不同的熱處理規(guī)范。104/175第八章 壓力容器的氫損傷8.1氫腐蝕8.1.1 機(jī)理 氫原子

49、或氫離子擴(kuò)散進(jìn)入鋼中以后，會在晶界附近以及夾雜物與基體相的交界面處的微隙中結(jié)合成氫分子，并部分地與微隙壁上的碳或碳化物反應(yīng)生成甲烷。 微隙中聚集了很多氫分子和甲烷分子，就會產(chǎn)生數(shù)千兆帕局部高壓。使微隙承受很大應(yīng)力。 這一應(yīng)力克服晶格間微隙的表面張力以后，就形成了甲烷空穴-裂紋源。 442432CHC4HCHC2HCH3FeCFe2H氫原子與游離碳反應(yīng)氫分子與游離攤反應(yīng)氫分子與滲碳體反應(yīng)105/175表現(xiàn)形式：微裂紋靠近表面時會形成表面鼓泡鋼材內(nèi)部微隙發(fā)展成為裂紋。若與鋼接觸的氣體的氫分壓較高，在鋼材表面形成脫碳?xì)涓g的三個階段：孕育期快速腐蝕期腐蝕終止期 一般來說，孕育期要比快速擴(kuò)展期長的多。

50、106/175鋼中含碳量的影響 鋼中含碳量越高，就越容易產(chǎn)生氫腐蝕，表現(xiàn)為氫腐蝕孕育期縮短。鋼中含碳量越低，所能產(chǎn)生的氫腐蝕程度就越小。鋼中其他合金元素的影響A、 強(qiáng)碳化物形成元素 Ti、Nb、V、Cr、Mo等B、 減小鋼晶粒的界面能，降低裂紋的成核速率。s、pC、合金元素固溶于基體或形成彌散的合金碳化物，提高鋼的高溫強(qiáng)度。 Ti、Nb、V、Cr、Mo等D、 在鋼表面形成致密的氧化物保護(hù)膜，對氫進(jìn)入鋼起阻礙作用。Cr、Al、MoE、降低碳在鋼中的擴(kuò)散速度，或降低氫在鋼中的擴(kuò)散速度。如Cr、Mo、W、Nb等107/175熱處理與組織的影響 鋼球化處理與充分，氫腐蝕孕育期越長。 淬硬組織會降低鋼的

51、抗氫腐蝕性能。 冷變形會產(chǎn)生組織不均勻，產(chǎn)生殘余應(yīng)力，提高了晶界的擴(kuò)散能力，加劇了氫腐蝕。其他因素的影響 氫氣純度對環(huán)境氫脆和氫腐蝕的影響極大。在可能的條件下，使氫中含有適量的氧可部分抑制氫腐蝕。108/1758.1.2 氫腐蝕的防護(hù)與控制合理選材-Nelson曲線 氫腐蝕的嚴(yán)重性是隨溫度和氫分壓的增加而增加的，在碳鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化的合金元素，可以提高鋼材的抗腐蝕能力。 從Nelson曲線可以知道鋼材能夠安全使用的溫度和氫分壓的上限。 但是Nelson曲線只是選材的基礎(chǔ)，還需要合適的制造工藝來保證，特別是要十分重視選擇合適的焊縫成分，并且焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｒr里或覆層 不銹鋼襯里并不

52、能防止氫擴(kuò)散進(jìn)入基體，但可以降低氫的滲透率。 采用堆焊或覆層的工藝，也可以獲得抗氫腐蝕的保護(hù)層109/175降低容器內(nèi)壁的溫度 根據(jù)Nelson曲線，在合適的范圍內(nèi)降低溫度可避免氫腐蝕。從設(shè)計上考慮把容器壁作為傳熱面，不僅可以降溫，還可以回收熱量采用內(nèi)部隔熱 如耐火材料（冷壁加氫）從設(shè)計或工藝上防止局部過熱加強(qiáng)管理避免誤用鋼種（如化肥廠管道爆炸事故），可以用便攜式光譜儀現(xiàn)場檢測嚴(yán)格執(zhí)行工藝，適當(dāng)熱處理，盡量避免冷加工避免過熱和溫度波動開停車嚴(yán)格按照操作規(guī)程110/1758.2 氫鼓包和白點(diǎn) 都是氫氣的溢出導(dǎo)致的損傷，氫分壓大于材料的斷裂強(qiáng)度，而形成含有氫氣的裂紋。但是氫的來源不同：白點(diǎn)的氫是內(nèi)氫，使材料及部件生產(chǎn)及制造過程中引入的氫氫鼓包的氫是環(huán)境氫，是材料及部件在使用過程中從環(huán)境中引入的氫。111/1758.2.1 氫鼓泡的影響因素介質(zhì)因素A、ph值 氫鼓泡的敏感性隨ph值增加而降低B、H2S H2S的濃度越高，氫鼓泡的敏感性越大C、氯離子 在ph值3.5-4.5 的范圍，氯離子的存在使腐蝕加速D、溫度 低于25時