容器設(shè)備局部腐蝕的幾種形式

1、容器設(shè)備局部腐蝕的幾種形式 腐蝕定義為材料由于與其所處環(huán)境介質(zhì)的反應(yīng)而造成的破壞。對于含鎳材料來說，腐蝕有兩種主要形式：一種是均勻腐蝕，另一種是局部腐蝕。在海洋大氣中的鐵銹就是一種一般或均勻腐蝕的典型例子。此處金屬在其整個表面上均勻地被腐蝕。在這種情況下，鋼表面形成疏松層，這層腐蝕產(chǎn)物很容易去除。另一方面，像合金400這種耐腐蝕性較好的金屬，它們在海洋大氣中表現(xiàn)出良好的均勻抗腐蝕性。這是由于合金400可形成一種非常薄而堅韌的保護(hù)膜。均勻腐蝕是一種最容易處理的腐蝕形式，因為工程師可以定量地確定金屬的腐蝕率并可精確地預(yù)測金屬的使用壽命。由局部腐蝕而引起的破壞是很難預(yù)測的。因而，設(shè)備的壽命也不能精確

2、地預(yù)計。這里給出幾種局部腐蝕的例子。 1.電化學(xué)腐蝕當(dāng)兩種或多種不同的金屬在某種導(dǎo)電液(電解液)存在條件下接觸和連接時，電化學(xué)腐蝕就發(fā)生了。此時，兩種金屬間建立了勢能差，同時電流將流動。電流會從抗腐蝕能力較差的金屬(即陽極)流向抗腐蝕能力較強(qiáng)的金屬(即陰極)。腐蝕由陰級上的反應(yīng)情況而控制，如氫氣的生成或氧氣的還原。如果某一大的陰極面與某一小的陽極面相連接時，陽極和陰極之間即會產(chǎn)生大的電流流動。這種情況必須避免。另一方面，當(dāng)我們將情況顛倒一下，即讓某一大的陽極面與小的陰極面相連接時，兩種金屬之間則會產(chǎn)生小的電流流動。這種情況是我們所期望的。T型過濾器在實用指南中，我們將位于某一容器或槽中的焊接金

3、屬接點設(shè)計為陰極。緊固件裝置是這樣設(shè)計的，即將陰極緊固件(小面積)與陽極件(大面積)連接在一起。此概念的例子是將鋼板用銅鉚釘鉚接在一起并暴露在流動速度低的海水中。銅質(zhì)固定件為小的陰極面，而鋼板為大的陽極面。這種設(shè)計是非常便利的，而且可產(chǎn)生良好的相容性。另一方面，如果相反進(jìn)行連接，即用鋼鉚釘來固定銅板，則在鋼鉚釘上會產(chǎn)生非常快的腐蝕。此時，銅板則由于鋼的腐蝕而被陰極保護(hù)。有趣的是在這種情況下，銅離子的釋放被停止，銅板將被海水中的有機(jī)物纏結(jié)。通常，銅的腐蝕可阻止纏結(jié)有機(jī)物的附著。在電廠設(shè)計中，電化學(xué)腐蝕是非常重要的，而且不應(yīng)被忽視。2.浸蝕腐蝕一塊石頭有可能堵塞在某一銅合金冷凝器的管子中。此時，石

4、頭的下流方向?qū)⒘⒓串a(chǎn)生紊流現(xiàn)象。這就會引起對銅保護(hù)氧化膜的浸蝕或磨損，并使未保護(hù)的銅合金金屬暴露，以致產(chǎn)生進(jìn)一步的腐蝕。這種循環(huán)趨于繼續(xù)加劇浸蝕和腐蝕，直至造成管子穿孔為止。浸蝕腐蝕可通過采用良好的隔離技術(shù)來防止。3.縫隙腐蝕縫隙腐蝕或氧聚集電池腐蝕是當(dāng)金屬表面出現(xiàn)某種沉淀或附著物時產(chǎn)生的。正好在沉淀物下面或縫隙內(nèi)，溶液中的氧含量是低的，在縫隙的外面大量溶液中的氧含量很高，這就建立了一個電池，其沉淀物下或縫隙中是陽級而其外面是陰極。封頭含氯化物介質(zhì)的縫隙的內(nèi)部，pH值下降而氯化物濃集。這種酸性氯化物條件導(dǎo)致腐蝕加快并且是自動起媒介作用的。接著便發(fā)生了嚴(yán)重的局部腐蝕。這種腐蝕形式的例子可以在當(dāng)一

5、個不銹鋼緊固件放置在一塊不銹鋼鋼板上并暴露于含氯化物的水中時產(chǎn)生。縫隙腐蝕可以在螺栓頭或墊圈作為陽極區(qū)時發(fā)生。防止沉淀物和結(jié)垢生成或使用高合金含量的材料將有助于減少縫隙腐蝕。4.點蝕與縫隙腐蝕相似，尤其是在擴(kuò)展階段。與縫隙腐蝕不同的是，點蝕在金屬表面沒有縫隙出現(xiàn)的情況下也可以產(chǎn)生。與縫隙腐蝕相同的是，壓力表緩沖管點蝕也是由于特殊的腐蝕劑如氯化物而造成的。它通常是由于金屬表面上的某個缺陷而引起的。例如，在不銹鋼或鎳合金保護(hù)性氧化層中的某個缺陷。點蝕可通過采用抗腐蝕能力高的合金或消除引起點蝕的化學(xué)元素的方法來防止。一旦兩種形式(點蝕和縫隙腐蝕)的腐蝕開始，則點蝕和縫隙腐蝕的擴(kuò)展情況是相同的。金屬離

6、子，如不銹鋼的鐵離子，反應(yīng)并形成亞鐵離子。亞鐵離子進(jìn)一步氧化成三價鐵離子。氯化物試圖轉(zhuǎn)移到坑或縫隙區(qū)內(nèi)并且pH值降低至大約1或更低。在該區(qū)中氧含量很低。在坑或縫隙的外面大量溶液中，氧含量很高。隨著坑的底部趨于陽極化，坑或縫隙的周圍區(qū)趨于陰極化，于是電池電流的關(guān)系即被形成。當(dāng)坑或縫隙中的腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)展時，則變?yōu)樽源呋磻?yīng)。三價鐵離子與氯離子作用形成氯化鐵。該反應(yīng)不斷重復(fù)并快速產(chǎn)生金屬穿孔現(xiàn)象。耐磨管道點蝕或縫隙腐蝕是一種非常危險的腐蝕形式，因為它高度局部化并能快速造成金屬的穿透破壞。5.剝落腐蝕在此情況下，金屬表面上形成疏松、片狀的腐蝕層。即使低速流動也會將腐蝕物的疏松層很容易地除去。于是，新的

7、未腐蝕的金屬又被暴露出來，從而將形成許多另外的片狀層。再一次重復(fù)，這些片狀層被很容易地除去并且過程在繼續(xù)進(jìn)行著。使用不易起化學(xué)反應(yīng)的合金可以避免剝落腐蝕。6.選擇性浸出或脫合金成分腐蝕在此情況下，一種元素，通常為最不易起化學(xué)作用的元素，被腐蝕介質(zhì)有選擇地去除而留下一個機(jī)械薄弱區(qū)?？烧{(diào)縮孔典型的例子是蒸汽和水介質(zhì)中黃銅的脫合金化。它可取名為失鋅現(xiàn)象，這里鋅被有選擇地去除而銅又被重新鍍在金屬表面上。這種形式的腐蝕現(xiàn)在已很少見到，它可通過采用不易經(jīng)受脫合金化的合金來防止。7.晶間腐蝕晶間腐蝕出現(xiàn)于某些特殊的合金中，通常當(dāng)它們在焊接或熱處理期間加熱到其敏感溫度區(qū)時即可能會發(fā)生晶間腐蝕。當(dāng)諸如某些不銹鋼

8、合金加熱到425870時，鉻的碳化物即會在晶粒邊界析出。導(dǎo)致碳化物附近出現(xiàn)貧鉻區(qū)同時影響晶界區(qū)的鈍化性。罩型通氣管在特殊介質(zhì)中，如硝酸或高溫水中，可能出現(xiàn)低鉻區(qū)的溶蝕現(xiàn)象。晶粒是以一種砂糖似的表面出現(xiàn)的，當(dāng)用一取樣器擦過時，它們很容易被擦掉。不銹鋼和鎳合金的晶間腐蝕可以通過采用低碳合金、加入碳化物形成元素如鈦或鈮，或利用穩(wěn)定化退火來使之避免。8.應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的條件有三種：1)敏感合金;2)外加或殘余的拉應(yīng)力;3)特殊腐蝕劑。應(yīng)力腐蝕裂紋可能出現(xiàn)的一個典型例子是一條由AISI316型不銹鋼(UNSS31600)制成的絕熱蒸汽管線。絕熱材料中可能存在的氯化物當(dāng)其受到雨淋時即可轉(zhuǎn)移到金屬表面。籃式過濾器這種情況滿足了應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生條件：一種敏感合金-316型不銹鋼;一種特殊腐蝕劑-含氯化物的水;以及應(yīng)力-冷加工的或焊接的管道。如果通過裂紋區(qū)做一橫斷面金相檢查，將會觀察到典型的穿晶(跨過晶粒和晶界)和分支裂紋。這就是奧氏體不銹鋼的典型氯化物應(yīng)力腐蝕裂紋。消除上述三種中的任何一種條件即可防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。9.腐蝕疲勞它出現(xiàn)于旋轉(zhuǎn)零