压力容器的腐蚀与防止

压力容器的腐蚀与防止

金属腐蚀的分类

影响金属腐蚀的主要因素

腐蚀的防止

金属腐蚀的分类

压力容器的工作条件：高温、高压、磨损、介质腐蚀，其中腐蚀的危害巨大，而腐蚀机理比较复杂，即使同一种材料在同一种介质中因其内部或外部条件（如：材料金相组织，承受的应力，介质的温度、浓度及压力）的变化，往往又表现出不同的腐蚀形式。

1.1金属腐蚀的分类

A 按温度分:低温腐蚀和高温腐蚀;

B 按腐蚀环境分:化学介质腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀；

C 湿腐蚀：有液体存在时产生，如：在水溶液或电解质中；

D 干腐蚀：没有液相或在露点之上，腐蚀剂是蒸汽和气体；

根据金属腐蚀破坏形态来分：

①全面腐蚀②电偶腐蚀③孔蚀④缝隙腐蚀⑤选择性腐蚀;

金属腐蚀的分类

⑥晶间腐蚀⑦磨损腐蚀⑧应力腐蚀⑨腐蚀疲劳⑩氢损伤

根据腐蚀原理分:化学腐蚀和电化学腐蚀;

1.2 金属的化学腐蚀

1.2.1 化学腐蚀:是金属与周围介质发生化学反应而引起的金属腐蚀,腐蚀过程中有电子得失没有电流产生,主要包括金属在干燥或高温气体中的腐蚀和金属在非电解质溶液中的腐蚀,如:高温氧化、高温硫化、钢的渗碳和脱碳、氢腐蚀等；

1.2.2 举例:A 石油炼制中的转化炉和裂解炉，炉管外壁受到

的高温氧化；

B 裂解炉炉管内壁受到碳氢化合物的渗碳作用

C 硫酸生产中的三氧化硫发生器受到高温三氧化硫的硫化作用

金属腐蚀的分类

D 解析吸收塔受到高温硫化氢的严重腐蚀，产生氢脆和氢鼓包；

1.3 电化学腐蚀

1.3.1 电化学腐蚀:是指金属在电解质溶液中,由于金属表面发生原电池作用而引起的腐蚀,如:碳钢试片和石墨试片放入盛海水的容器中,加导线通过毫安表连接,就组成一腐蚀原电池,毫安表中有电流通过,碳钢电位低,是阳极,产生氧化反应失去电子,石墨电位高,是阴极,产生还原反应,得电子,使铁成为铁离子而腐蚀;各类钢中含各种夹杂物、碳化物等，当与电解质接触时，夹杂物电位高构成阴极，铁电位低构成阳极，形成微电池腐蚀；

金属腐蚀的分类

1.3.2 举例:A 金属表面被划伤,划伤处是阳极;

B 受应力不均匀时,应力较大处为阳极;

C 表面有水孔时,孔内金属为阳极;

D 晶粒和晶界,晶界处为阳极;

E 焊缝和母材,焊缝处为阳极;

1.4 高温氧化:高温下金属与周围环境中的氧化作用形成金属氧化物的过程。碳钢在空气温度200-300℃时，出现氧化膜，至800-900℃氧化速度显着增加；

1.5 钢的渗碳和脱碳

1.5.1 渗碳:是某些碳化物(如CO和烃)在高温下与钢接触,裂解而生成的游离碳,透过其表面氧化膜渗入钢内,生成碳化物.渗碳的产物是氧化物、碳化物和石墨等低强度的脆性物质，

例：石化工业中列解炉管在高于800℃下内表面由甲烷引起渗碳

金属腐蚀的分类

1.5.2 脱碳:是钢中的渗碳体(Fe3C)在高温下与气体作用产生分解,如与氧、氢等，使钢表面硬度和强度降低；

1.6 氢腐蚀

1.6.1氢腐蚀:钢受到高温、高压氢作用后，引起钢的金相组织发生变化，结果使钢的强度和塑性下降，断口呈脆性断裂的现象；

1.6.2 机理:主要是由于氢分子扩散到钢的高温表面分解成原子而被吸咐,氢原子直径小很容易扩散到钢内部,在金属内部生成甲烷,而甲烷扩散能力差,不断积聚,会形成局部高压,生成应力集中,发展成裂纹.氢腐蚀的发生有:起始温度(220℃)、起始氢分压（约1.4MPa)低于起始温度，氢腐蚀反应速度极慢，低于起始氢分压，不管温度多高，只发生表面脱碳而不发生严重的氢腐蚀；

影响金属腐蚀的主要因素

2.1 金属及合金成份的影响:金属中夹杂物会加速金属的腐蚀,硫、氧、氢等杂质会破坏金属表面保护膜，合金的腐蚀速度与合金的含量有密切关系，如Fe-Cr合金中，Cr 含量增加，合金耐腐蚀性能明显增强；

2.2 变形及应力的影响:冷热加工变形产生的较大内应力,会

促使腐蚀过程加速,在有硫化氢等场合还会引起应力腐蚀破裂;

2.3介质成分及浓度的影响:一般金属材料对腐蚀介质均有一定的适用范围,如:碳钢在稀硫酸中会很快溶解,但在浓硫酸中很稳定;不锈钢在中、低浓度硝酸中很耐蚀，但不耐浓硝酸的腐蚀；

2.4温度的影响:温度升高会加速电化腐蚀;

2.5压力的影响:由于压力增加使气体浓度增大,也会促使金属腐蚀速度增大;

2.6流速的影响:流速增加腐蚀产物脱落或冲蚀保护膜,流速过

高还会引起磨损腐蚀,都会加速金属的腐蚀速度。

腐蚀的防止

3.1金属的全面腐蚀与防止

3.1.1全面腐蚀(均匀腐蚀):金属全面或大部分表面上产生的基本均匀的化学或电化学反应,如:大气中铁皮的锈蚀等;

3.1.2防止办法:⑴特定腐蚀环境选合适的金属;

⑵腐蚀介质中添加缓蚀剂,但限特定金属、环境、温度、浓度；

⑶阴极保护，如：防热交换器冷却水腐蚀、地下管道土壤腐蚀

⑷阳极保护：如：防浓硫酸冷却器等

⑸涂、镀耐蚀保护层；腐蚀的防止

3.2缝隙腐蚀与防止

3.2.1缝隙腐蚀:缝隙和隐蔽部位因积存少量静止溶液而发生局部腐蚀,常出现在孔穴、垫片底面,搭接缝、螺钉和铆钉帽下的缝隙内；通常窄缝宽度为0.1mm;

3.2.2 防止办法:①要排净液体,避免污垢沉积;

②热交换器管板与管子的联接,采用贴胀焊接工艺以减少管子与管板间的缝隙腐蚀;

③容器尽量采用满焊结构,避免内部微孔和缝隙出现;

3.3 孔蚀与防止

3.3.1 孔蚀(点蚀):金属表面分散且深度较大的点状腐蚀;

3.3.2 防止办法:①选择耐孔蚀的材料,如:钛、镍、铬、钼合金等；

②加入缓蚀剂；

腐蚀的防止