压力容器腐蚀

压力容器腐蚀

5・1金属材料腐蚀知识概述

5.1.1腐蚀分类

a＞按腐蚀机理分类：电化学腐蚀、化学腐蚀b、按腐蚀破坏形式分类：均匀腐蚀、局部腐蚀

局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂.氢腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、成分选择性扁蚀窖

• c、按腐蚀环境分类：高温腐蚀、湿腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、锐腐蚀、氧腐蚀、盐腐蚀环烷酸腐蚀、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀、海水腐蚀、硫化氢■氯化氢■水型腐蚀、硫化氢-氢型腐蚀

、硫化氢■氧化物■水型腐蚀等

脱层欄怏

C

u

选择膺谀腐蚀的1：同形

态

5丄2金属电化学腐蚀原理与阴阳极反应

放入水或其他电解质中

有电极电位差存在

按伽凡尼电位序

钾(K)、钠(N。)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd) 、铁(Fc)、钻(Co)、镰(Ni)、畅(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、银

(Ag)、钳(Pt)、金(Au)

・可能导致电位差的因素

・不同材料、同一材料内的化学或物理性质不均匀(成分偏析、金相组织差异、残余应力(焊接、冷变形))

•典型的阴极反应

|在酸性水溶液中

2H++2&

氏 |

在酸性水溶液中有溶解氧存在时2H++ l/2O 2 + 2e-

溶液中的氧化性酸或负离子还原

NO 3 + 2H- + e- S NO 2 + H 2O

有机化合物的还原

RO + 4e- + 4H +

R + 2e- + 2H+

RH 2+H 2O RH 2

在脱气的碱性溶液中HgO + e-

1/2H 2+OH-

溶液中存在高价金属离子Cu Cu2+ + 2e- Cu

• 5丄3压力容器常见的电化学腐蚀类型

• 1•点蚀

.点蚀现象

孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀轻微，只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径等于或小于孔深。

.点蚀机理:

Cl、Br、I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、C1离子进入、HC1形成等

■防止点蚀的措施:

1、含Mo不锈钢

2、酸洗钝化

3、避免死角、保证介质流动顺畅

铝的点蚀现象

碳钢的点蚀现象

・现象:一种特殊的点蚀现象，常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、螺栓帽和钏钉下的缝隙中积存的少量静止溶液有关。

•不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感

■机理:

•Evans理论 --- 内外金属离子浓度差形成浓差电池•Fontane-Greene ------ 氧浓差理论，缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解，发生阴极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制，生成的OH-减少，C1-补充进入缝隙——生成金属盐——水解生成盐酸——pH值降低——腐蚀加剧

・避免缝隙腐蚀的措施

・与点蚀相同

・机理:两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐蚀电位高的成为阳极，腐蚀加剧。电位低的为阴极, 腐蚀减轻。

•减少电偶腐蚀倾向的措施

1、选用电位差小的金属组合

2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率

3、用涂料、垫片等使金属间绝缘

4、采用阴极保护:F-

!Crl8Ni9晶间腐蚀 Inconel800晶间腐蚀

・4•晶间腐蚀

・奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式

・在晶界及附近区域发生选择性腐蚀

・主要危害—使金属破碎、强度丧失

10 9 8 n n 0015 0J5 T 1! 15~150~F500 1100 900 0 0015 0015 0 15 1.5 15 150 1500 时间/h 图 8-20 18-8 动力学0. 型不锈钢中M 23 C 6沉淀 05%C ； 1250C 淬火 750 5050 5 4 650 时间/h 图8-21 时间.温度和18Cr-8Ni 型不 锈钢M 23C 6沉淀对晶间腐蚀的影响 0」 1.0 10 100 1000 敏化时间/h 图8-33 Incoloy 800型合金的晶间腐蚀倾向 与敏化条件的关系

1500

! 0 010-0 035in/¥

3.5 10 35 100 350 1000 10000 100000

3500 .35000

时间/h

图3-11 347不锈钢晶间腐蚀的温度-时间-敏化图(文献[3-2],p.217)

* 0.07C-18.41Cr-11.75Nr0.81Nb

lin = 2.54cm；(F-32)x5/9 = C

图8・25 304L 不锈钢（C ）晶间腐蚀的温度■时间敏化图

800 00 n 1

700 3 9 5 82 371 3.5 】0 35 100 1000 10000 100000 350 3500 35000

时间/h

・5•应力腐蚀破裂

・材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称SCC(Strain Corrosion crack)

・三个必要条件—应力(一般指拉应力)、腐蚀介质、敏感的材料

・重要影响因素—温度、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力

・应力来源—工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等

・开裂特点—与主要的应力源应力方向垂直、在扩展过程中一般会发生分叉现象

• 6•氢致开裂

・湿硫化氢环境下的一种钢的损伤形式

•机理:在湿硫化氢环境中钢发生电化学腐蚀过程中产生的氢原子进入钢中，并在钢的内部缺陷部位（主要是非金属夹杂物与金属基体的界面）聚集成氢分子，使局部压力升高到

104MPa

•炼油装置中容易发生氢致开裂的设备:

• 汽油稳定蒸馆塔顶冷凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、汽提塔塔顶冷凝器、油田集输油管线

■氢致开裂的特点

• 主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段、并平行于钢板表面等特征。