材料腐蝕與防護(hù)全面腐蝕與局部腐蝕2PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料腐蝕材料腐蝕(fsh)與防護(hù)全面腐蝕與防護(hù)全面腐蝕(fsh)與與局部腐蝕局部腐蝕(fsh)2第一頁(yè)，共54頁(yè)。21:052 選擇性腐蝕是指多元合金中較活潑的組分(zfn)（或相組成物）的優(yōu)先溶解。 最典型的例子是黃銅脫鋅和鑄鐵的石墨化腐蝕(fsh)。其他合金體系在酸溶液中，也會(huì)發(fā)生選擇性腐蝕(fsh)，如鋁青銅的脫鋁，錫青銅的脫錫，硅青銅脫硅等。第1頁(yè)/共54頁(yè)第二頁(yè)，共54頁(yè)。21:053黃銅脫鋅機(jī)理(j l):優(yōu)先溶解機(jī)制、溶解再沉積機(jī)制、空位機(jī)制和滲流機(jī)制等。 海水中黃銅脫鋅按下述步驟進(jìn)行：1）黃銅中的鋅和銅一起溶解；2） Zn2+ 留在溶液中，而電位較高的Cu2+在靠近溶解

2、地點(diǎn)的表面上迅速析出，沉積到黃銅表面。對(duì)應(yīng)(duyng)的反應(yīng)為：陽(yáng)極反應(yīng)：Zn Zn2+ + 2e，Cu Cu+ + e陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e4OH-第2頁(yè)/共54頁(yè)第三頁(yè)，共54頁(yè)。21:054Zn 2+ 留在溶液(rngy)中，而Cu+迅速與溶液(rngy)中氯化物作用，形成Cu2Cl2 ，接著Cu2Cl2 發(fā)生歧化反應(yīng)：Cu2Cl2 Cu + CuCl2Cu2+ +2eCuCu又沉積到黃銅表面，只不過再沉積的Cu呈海綿狀，疏松沒強(qiáng)度 。防止(fngzh)黃銅脫鋅的措施在黃銅中添加少量的As（wAs=0.020.06%）或少量的B（wB=0.0020.01%）可有效防止(fngz

3、h)黃銅脫鋅。但這種方法對(duì)防止(fngzh)+黃銅脫鋅作用不大。第3頁(yè)/共54頁(yè)第四頁(yè)，共54頁(yè)。21:055 關(guān)于As抑制黃銅脫鋅腐蝕的機(jī)理，目前比較認(rèn)可的觀點(diǎn)有兩種：一種觀點(diǎn)認(rèn)為As或As溶解后形成(xngchng)的AsO2-或HAsO42-吸附在黃銅表面上，降低了溶液中Cu2+的濃度，抑制了Cu2Cl2的分解，即3Cu2+ + As3Cu+ + As3+,從而抑制脫鋅；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為As的存在，提高了Cu2+2eCu0反應(yīng)的過電位，從而阻滯了脫鋅腐蝕進(jìn)行。第4頁(yè)/共54頁(yè)第五頁(yè)，共54頁(yè)。21:056鑄鐵(zhti)石墨化 灰鑄鐵中的石墨以網(wǎng)絡(luò)狀分布在鐵素體基體中，鐵素體的標(biāo)準(zhǔn)電極(d

4、inj)電位為-0.44V ，石墨的電位為+0.37V，滲碳體（Fe3C）的電位位于兩者之間。在鹽水、礦水、土壤及極稀的酸性溶液中，鐵基體作為腐蝕電池的陽(yáng)極發(fā)生了選擇性溶解，經(jīng)過漫長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕，只剩下石墨骨架，鑄鐵似乎被“石墨化”了，故稱作石墨化腐蝕。第5頁(yè)/共54頁(yè)第六頁(yè)，共54頁(yè)。21:057 應(yīng)力腐蝕開裂是危害性最大的局部腐蝕破壞形態(tài)(xngti)之一，材料可以在沒有明顯預(yù)兆的情況下幾分鐘內(nèi)破裂。在腐蝕過程中一旦形成微裂紋，其擴(kuò)展速度比其它類型的局部腐蝕速度要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 應(yīng)力腐蝕開裂簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕，英文縮寫SCC，指金屬在特定腐蝕介質(zhì)和固定拉（張）應(yīng)力的同時(shí)作用下發(fā)生的脆性開裂。第6頁(yè)

5、/共54頁(yè)第七頁(yè)，共54頁(yè)。21:058 應(yīng)力腐蝕開裂往往造成災(zāi)難性的損失，如：飛機(jī)(fij)失事，橋梁斷裂，油氣管爆炸。 應(yīng)力腐蝕開裂很普遍，化工行業(yè)約占四分之一。SCC占總腐蝕(fsh)百分比 (美) 杜 邦 3 年 23 %(日) 三 菱 10年 45.6% (日) 不銹鋼 10年 35.3%(日) 石油化工 10年 42.2%(美) 原子能 10年 18.7% 工程上常用的奧氏體不銹鋼、銅合金、鈦合金及高強(qiáng)度鋁合金等，對(duì)應(yīng)力腐蝕(fsh)都很敏感 。第7頁(yè)/共54頁(yè)第八頁(yè)，共54頁(yè)。21:059316不銹鋼管線(gunxin)在含Cl-介質(zhì)中多枝“閃電狀”穿晶開裂第8頁(yè)/共54頁(yè)第九頁(yè)

6、，共54頁(yè)。21:0510446合金(hjn)（Fe-35%Cr）在沸騰NaCl溶液中沿晶開裂446合金(hjn)（Fe-35%Cr）在沸騰gCl2溶液中穿晶開裂第9頁(yè)/共54頁(yè)第十頁(yè)，共54頁(yè)。21:0511 SCC體系存在臨界應(yīng)力腐蝕門檻值KISCC ， 一般應(yīng)力愈大, 開裂時(shí)間愈短；應(yīng)力愈小，開裂時(shí)間愈長(zhǎng)，應(yīng)力小到一定值時(shí)，不發(fā)生SCC；斷裂(dun li)時(shí)間是評(píng)價(jià)材料SCC敏感性的重要指標(biāo)。破裂(pli)時(shí)間第10頁(yè)/共54頁(yè)第十一頁(yè)，共54頁(yè)。21:0512 腐蝕介質(zhì)中某些離子或分子對(duì)SCC有特效，如大氣中微量 H2S，NH3 可使高強(qiáng)鋼、Cu發(fā)生SCC；ppm Cl，在高溫下可使

7、奧氏體不銹鋼發(fā)生SCC，ppm S2O32 可使奧氏體不銹鋼發(fā)生SCC。 硝脆、堿脆、氯脆等是特定介質(zhì)對(duì)特定材料的作用而發(fā)生SCC。 溫度影響至關(guān)重要，SCC 熱激活反應(yīng)。 溶解O2對(duì)SCC有重要影響。pH下降， SCC敏感性增大，破裂時(shí)間(shjin)縮短。 發(fā)生均勻腐蝕的體系則一般不會(huì)發(fā)生SCC。第11頁(yè)/共54頁(yè)第十二頁(yè)，共54頁(yè)。21:0513從電化學(xué)角度講，應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生在一定的敏感電位范圍，一般是活化-鈍化和鈍化-過鈍化過渡(gud)區(qū)，在這里鈍化膜不完整，SCC裂紋容易在材料表面薄弱處形核。碳鋼在NaOH溶液中敏感(mngn)電位范圍：-0.70-0.80V.304不銹鋼在15

8、4，MgCl2沸騰溶液中敏感電位范圍：-0.29-0.39V.第12頁(yè)/共54頁(yè)第十三頁(yè)，共54頁(yè)。21:0514 應(yīng)力腐蝕(fsh)開裂的三個(gè)階段 第一階段：裂紋孕育期，應(yīng)力集中，微裂紋成核，誘導(dǎo)期幾分鐘數(shù)十年,約占總時(shí)間的90%； 第二階段：裂紋擴(kuò)散期，由裂紋源發(fā)展到極限應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的裂紋深度。電化學(xué)過程控制，與強(qiáng)度因子無關(guān)(wgun)，決定于反應(yīng)物（產(chǎn)物）擴(kuò)散速度。裂紋擴(kuò)展速度10-610-3mm/min, 比均勻腐蝕快約106倍，但為機(jī)械斷裂速度的10-10； 第三階段：破裂期，機(jī)械因素控制，隨應(yīng)力強(qiáng)度增大，材料斷裂。第13頁(yè)/共54頁(yè)第十四頁(yè)，共54頁(yè)。21:0515第14頁(yè)/共54頁(yè)

9、第十五頁(yè)，共54頁(yè)。21:0516第15頁(yè)/共54頁(yè)第十六頁(yè)，共54頁(yè)。21:0517第16頁(yè)/共54頁(yè)第十七頁(yè)，共54頁(yè)。21:0518 1969年，當(dāng)時(shí)的SCC國(guó)際會(huì)議主席Staehle無奈(wni)做出如下結(jié)論：“目前，對(duì)任何合金-環(huán)境系統(tǒng)，即使在環(huán)境狀況被完全確定的情況下,仍沒有可靠的 SCC理論能用來預(yù)測(cè)裝備的性能。幾乎一致的結(jié)論是沒有統(tǒng)一的SCC機(jī)理存在。”這個(gè)的結(jié)論今天仍然適用。 電化學(xué)理論；活性通道理論（建立(jinl)在假說基礎(chǔ)上）、陽(yáng)極快速溶解理論、膜破裂理論、閉塞電池理論 吸氫變脆理論：氫脆理論 應(yīng)力吸附破裂理論等在內(nèi)的八種理論 第17頁(yè)/共54頁(yè)第十八頁(yè)，共54頁(yè)。21

10、:0519快速溶解開裂(ki li)SCC模型 金屬表面的點(diǎn)蝕坑、溝等起到應(yīng)力集中作用, 這個(gè)應(yīng)力隨缺口半徑減小而劇烈增加。因此，裂紋一旦形成，裂紋尖端處應(yīng)力集中程度是很大的。導(dǎo)致裂紋尖端前沿區(qū)迅速形變屈服, 溶解(rngji)速度很大（ 0.5A/ cm2）, 而兩側(cè)僅為105A/cm2 , 可促使SCC發(fā)生。 第18頁(yè)/共54頁(yè)第十九頁(yè)，共54頁(yè)。21:0520 吸氫脆性(cuxng)開裂SCC模型 根據(jù)SCC斷口脆性特征(tzhng), 而提出氫脆理論 裂縫內(nèi)pH 下降, 電位負(fù)移，發(fā)生： H+ 還原 H(滲入金屬) H2 (析出)， 使SCC前沿變脆而開裂 吸氫變脆理論(lln)第19

11、頁(yè)/共54頁(yè)第二十頁(yè)，共54頁(yè)。21:0521應(yīng)力吸附破裂理論 純機(jī)械破裂機(jī)理，環(huán)境(hunjng)中某些破壞性組分對(duì)金屬內(nèi)表面的吸附, 削弱金屬原子間的結(jié)合力, 在應(yīng)力作用下而發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。 第20頁(yè)/共54頁(yè)第二十一頁(yè)，共54頁(yè)。21:0522應(yīng)力腐蝕開裂的影響(yngxing)因素1金屬材料 純金屬應(yīng)力腐蝕敏感性遠(yuǎn)低于合金材料，二元和多元合金對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂敏感性較高。 SCC敏感性與合金成分有關(guān)，例如，碳鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性隨碳含量的增加而提高，但超過0.12%時(shí)反而下降。不銹鋼中加入適量的Ni、Al、Si有利于提高鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力。Nb、Ta , V 增加， 對(duì)鈦合金SCC 不利。

12、 同一種成分的合金，因其微觀組織不同，其SCC的敏感性差別很大，例如經(jīng)固溶處理的硬鋁合金，可以完全消除晶間腐蝕傾向，但卻有十分嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕傾向，其主要原因(yunyn)是合金中存在著很大的內(nèi)應(yīng)力。 通常，材料的強(qiáng)度水平越高，越易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。三大要素是金屬材料、應(yīng)力狀況、環(huán)境(hunjng)介質(zhì)第21頁(yè)/共54頁(yè)第二十二頁(yè)，共54頁(yè)。21:05233介質(zhì) 介質(zhì)中陰離子種類及濃度對(duì)SCC有顯著影響，例如，隨著氯化物濃度的增加，不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破壞所需時(shí)間縮短。一般認(rèn)為，MgCl2最易引起應(yīng)力腐蝕，不同氯化物的腐蝕作用按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na+、Li+的順序遞減。 一般認(rèn)為，溫度升高

13、，應(yīng)力腐蝕容易發(fā)生，但溫度過高由于(yuy)全面腐蝕反而抑制了應(yīng)力腐蝕。所有金屬在破裂前都有一個(gè)最小的溫度破裂臨界溫度，高于此溫度值材料才破裂，低于此值，材料不會(huì)破裂。2應(yīng)力狀況 在外加拉應(yīng)力較小時(shí)，應(yīng)力對(duì)破裂時(shí)間影響不大。隨著外加應(yīng)力的增加(zngji)，構(gòu)件的破裂時(shí)間縮短。壓應(yīng)力(yngl)與SCC的關(guān)系如何？第22頁(yè)/共54頁(yè)第二十三頁(yè)，共54頁(yè)。21:0524 合理選材 改變合金成分（低C,Cr,N,Mo） 改變合金組織 (熱處理) 改變應(yīng)力 避免應(yīng)力集中 減少外應(yīng)力 消除內(nèi)應(yīng)力 改變應(yīng)力方向 合理結(jié)構(gòu) SCC控制 改變環(huán)境 調(diào)整環(huán)境溫度、濃度、pH 加緩蝕劑 環(huán)境處理 電化學(xué)保護(hù) 陰

14、極保護(hù) 陽(yáng)極保護(hù) 犧牲陽(yáng)極 表面處理 表面處理 表面電鍍 表面有機(jī)涂覆防止應(yīng)力(yngl)腐蝕開裂的措施第23頁(yè)/共54頁(yè)第二十四頁(yè)，共54頁(yè)。21:0525金屬中氫的來源內(nèi)氫煉治, 焊接, 酸洗, 陰極充氫等; 外氫或環(huán)境氫工業(yè)環(huán)境中吸收氫 (如油井H2S) ；裂縫內(nèi)微電池陰極產(chǎn)物 (部分(b fen)析出, 部分(b fen)滲入金屬） 。4.8 4.8 氫致開裂氫致開裂(ki li)(ki li)（Hydrogen Hydrogen embrittlement embrittlement ） 氫致開裂(ki li)的定義 含有氫的金屬材料在應(yīng)力作用下發(fā)生的脆性斷裂現(xiàn)象，稱氫致開裂, 也稱

15、作氫脆或氫損傷。 氫裂具有可逆性。 而SCC是不可逆的。金屬中氫的行為第24頁(yè)/共54頁(yè)第二十五頁(yè)，共54頁(yè)。21:0526Blistering related to excessive cathodic protection of an oil pipe collector 第25頁(yè)/共54頁(yè)第二十六頁(yè)，共54頁(yè)。21:0527氫的傳輸(chun sh) 擴(kuò)散 位錯(cuò)遷移金屬(jnsh)中氫的存在形式 氫在金屬(jnsh)中以H、H+、H- 、H2 、金屬(jnsh)氫化物、固溶體化合物、碳?xì)浠衔锏却嬖跉湎葳?氫陷阱是指合金中的晶界、共格沉淀、非共格沉淀、位錯(cuò)、空位、孔隙(kngx)等缺陷。

16、除了極少數(shù)的氫處于晶格間隙外，絕大部分氫處于氫陷阱中。第26頁(yè)/共54頁(yè)第二十七頁(yè)，共54頁(yè)。21:05281.氫呈不均勻分布, “陷阱捕氫“ ，氫集中在應(yīng)力集中位錯(cuò)和裂縫尖端前沿, 并向應(yīng)力集中處擴(kuò)散, 在應(yīng)力作用下脆裂。2.原子氫擴(kuò)散入金屬, 生成脆性氫化物(如氫化鈦)；Bi、S、Te、Se、As 會(huì)抑制H2生成，使金屬中原子氫濃度升高；陰極極化會(huì)促進(jìn)氫脆（與SCC不同）。3.H 滲入金屬, 與鋼中碳反應(yīng)生成甲烷： Fe3C + 2H2 3Fe + CH4 CH4聚集在缺陷(quxin)處, 發(fā)生鼓泡。鋼中碳減少，使局部位置強(qiáng)度、韌性下降，造成氫致開裂。氫致開裂(ki li)的機(jī)理第27頁(yè)

17、/共54頁(yè)第二十八頁(yè)，共54頁(yè)。21:0529合金化法：添加 Cr、Al、Mo使膜致密，阻止H的滲入；Pt、Pd、Cu降低析氫過電位，使H2析出；Mo、W、Cr、Nb可降低H在金屬中擴(kuò)散速度。熱處理法：改變金相組織, 如馬氏體球光體, 氫脆消除；真空加熱最有效。 合金加工工藝(gngy)：消除殘余應(yīng)力(退火)；酸洗, 電鍍降低氫濃度；低氫焊條。添加緩蝕劑：緩蝕劑抑制鋼的吸氫量 (3%NaCl+N椰子素和氨基丙酸)；充氧去氫。氫致開裂(ki li)的控制第28頁(yè)/共54頁(yè)第二十九頁(yè)，共54頁(yè)。21:0530第29頁(yè)/共54頁(yè)第三十頁(yè)，共54頁(yè)。21:0531 腐蝕疲勞是指金屬(jnsh)或構(gòu)件在

18、腐蝕介質(zhì)與交變應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的脆性斷裂，是疲勞的一種特例。這種疲勞比純力學(xué)疲勞或純腐蝕造成的破壞嚴(yán)重的多。 腐蝕疲勞很普遍，鋼制油井活塞桿、船用螺旋槳、礦山(kungshn)上用的牽引鋼絲繩、汽車彈簧、內(nèi)燃機(jī)連桿、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)盤等都會(huì)發(fā)生腐蝕疲勞。 循環(huán)(xnhun)應(yīng)力第30頁(yè)/共54頁(yè)第三十一頁(yè)，共54頁(yè)。21:0532金屬材料損傷比：表征其耐腐蝕疲勞性能，定義(dngy)為 損傷比腐蝕疲勞強(qiáng)度正常疲勞強(qiáng)度。如在3NaCl中, 碳鋼損傷比0.2, 不銹鋼0.5, Al合金0.4, 銅合金1.0。 腐蝕疲勞與純力學(xué)疲勞的S-N曲線形狀不同，腐蝕疲勞曲線位置較低，尤其在低應(yīng)力、高循環(huán)次數(shù)

19、(csh)下曲線的位置更低。在腐蝕介質(zhì)中很難找到真正的疲勞極限，只要循環(huán)次數(shù)(csh)足夠大，疲勞破壞將在任何應(yīng)力下發(fā)生。一般以預(yù)指的循環(huán)周次下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力稱作材料的條件疲勞極限或疲勞強(qiáng)度，用以評(píng)價(jià)材料的腐蝕疲勞性能。第31頁(yè)/共54頁(yè)第三十二頁(yè)，共54頁(yè)。21:0533 腐蝕疲勞裂紋多起源于表面蝕坑或缺陷，裂紋多呈穿晶形狀，而且只有主干，沒有分支，裂紋尖端較“鈍”。腐蝕疲勞破壞的斷口表面，大部分面積被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，小部分呈粗糙脆裂區(qū)。斷面常常(chngchng)帶有純力學(xué)疲勞的某些特點(diǎn)，斷口多呈貝殼狀或有疲勞紋。第32頁(yè)/共54頁(yè)第三十三頁(yè)，共54頁(yè)。21:0534 在循環(huán)應(yīng)力作用

20、下，表面(biomin)鈍化膜不斷破壞，裸金屬不斷暴露，腐蝕迅速發(fā)生。主要步驟 (1) 腐蝕介質(zhì)中發(fā)生點(diǎn)蝕坑(疲勞源); (2) 應(yīng)力作用下, 點(diǎn)蝕坑發(fā)生滑移, 形成滑移臺(tái)階; (3) 滑移臺(tái)階上發(fā)生陽(yáng)極溶解; (4) 反方向應(yīng)力作用下, 形成初始裂紋。疲勞(plo)源滑移(hu y)溶解裂紋應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力腐蝕疲勞的機(jī)理第33頁(yè)/共54頁(yè)第三十四頁(yè)，共54頁(yè)。21:0535腐蝕(fsh)疲勞的影響因素1、力學(xué)因素 （1）應(yīng)力循環(huán)參數(shù) 當(dāng)應(yīng)力交變頻率f很高時(shí)，介質(zhì)的腐蝕作用不明顯，以純機(jī)械疲勞為主；當(dāng)f很低時(shí)，與靜拉伸作用相似，以發(fā)生應(yīng)力腐蝕為主；只有在一定頻率范圍內(nèi)才最容易產(chǎn)

21、生腐蝕疲勞。 應(yīng)力不對(duì)稱系數(shù)R（又稱應(yīng)力比=min/max）值高，腐蝕作用大易發(fā)生腐蝕疲勞；R 值較低易發(fā)生純疲勞。 （2）疲勞加載方式(fngsh) 扭轉(zhuǎn)疲勞最為敏感，彎曲疲勞次之，拉壓疲勞再次之。 （3）應(yīng)力循環(huán)波形 與純疲勞不同，應(yīng)力循環(huán)波形對(duì)腐蝕疲勞有一定的影響，方波、負(fù)鋸齒波影響小，而正弦波、三角波或正鋸齒波影響較大。第34頁(yè)/共54頁(yè)第三十五頁(yè)，共54頁(yè)。21:0536第35頁(yè)/共54頁(yè)第三十六頁(yè)，共54頁(yè)。21:05373、材料因素 耐蝕性好的金屬，如鈦、銅及銅合金、不銹鋼等對(duì)腐蝕疲勞敏感性小；耐蝕性差的金屬，如鋁、鎂及其合金對(duì)腐蝕疲勞敏感性大。提高材料強(qiáng)度可以提高材料的疲勞強(qiáng)度

22、，但往往降低材料的耐蝕性，因此，不同材料經(jīng)提高強(qiáng)度的熱處理后其腐蝕疲勞強(qiáng)度變化是不同的。表面(biomin)殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí)的腐蝕疲勞性能較拉應(yīng)力時(shí)為好。2、環(huán)境因素 介質(zhì)的腐蝕性越強(qiáng)，腐蝕疲勞強(qiáng)度越低。但腐蝕性過強(qiáng)，形成疲勞裂紋的可能性減少，反而使裂紋擴(kuò)展速度下降。介質(zhì)中氧含量提高，可提高可鈍化金屬的腐蝕疲勞強(qiáng)度，但降低碳鋼的腐蝕疲勞強(qiáng)度。一般情況下，隨介質(zhì)pH值提高，腐蝕疲勞壽命增加。溫度(wnd)升高，材料的腐蝕疲勞性能下降。第36頁(yè)/共54頁(yè)第三十七頁(yè)，共54頁(yè)。21:0538腐蝕疲勞(plo)的控制方法（1）通過熱處理及其它工藝消除殘余應(yīng)力，用噴丸方法改材料表面應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力。（

23、2）加入足量的緩蝕劑，金屬表面施加保護(hù)性涂鍍層，都能顯著改善材料的腐蝕疲勞性能。（3）采用(ciyng)陰極保護(hù)能有效減輕腐蝕疲勞，但不能完全防止腐蝕疲勞斷裂的產(chǎn)生。第37頁(yè)/共54頁(yè)第三十八頁(yè)，共54頁(yè)。21:0539 磨損腐蝕是指在磨損和腐蝕的綜合作用下材料發(fā)生(fshng)的加速腐蝕破壞，簡(jiǎn)稱磨蝕。 造成磨蝕損壞的流動(dòng)介質(zhì)包括氣體、水溶液、有機(jī)體系、液態(tài)金屬以及含有固體顆粒、氣泡的液體等。 大多數(shù)金屬可發(fā)生磨蝕, 軟金屬更易發(fā)生磨蝕, 自鈍化金屬(如Al, SS)在鈍化膜磨損后腐蝕急劇發(fā)生。 工業(yè)中螺旋漿推進(jìn)器，泵葉輪，熱交器彎管等磨蝕很常見。 根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體性質(zhì)的不同，磨損腐蝕可分為

24、沖刷腐蝕、空泡腐蝕和摩振腐蝕等幾種情況。第38頁(yè)/共54頁(yè)第三十九頁(yè)，共54頁(yè)。21:0540Erosion of grey cast iron impeller after two months handling coal dust第39頁(yè)/共54頁(yè)第四十頁(yè)，共54頁(yè)。21:0541第40頁(yè)/共54頁(yè)第四十一頁(yè)，共54頁(yè)。21:0542一、沖刷腐蝕(fsh)（Erosion-corrosion ）1、定義和特點(diǎn) 沖刷腐蝕(fsh)是指金屬表面與腐蝕(fsh)介質(zhì)之間由于高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的金屬加速腐蝕(fsh)，也稱沖蝕、湍流腐蝕(fsh)。 沖刷(chngshu)腐蝕和空泡腐蝕 高速運(yùn)動(dòng)的腐

25、蝕介質(zhì)(jizh)破壞了金屬表面具有保護(hù)作用的表面膜或腐蝕產(chǎn)物膜，表面膜的減薄或去除使介質(zhì)(jizh)與金屬可以直接接觸，加速了金屬的腐蝕進(jìn)程，因此沖蝕是流體的沖刷與腐蝕協(xié)同作用的結(jié)果。 受到?jīng)_蝕腐蝕的金屬表面一般呈現(xiàn)出帶有方向性的槽、溝、波紋圓孔和凹谷，一般按流體的流動(dòng)方向切入金屬表面層，蝕溝表面光亮無腐蝕產(chǎn)物堆積。 第41頁(yè)/共54頁(yè)第四十二頁(yè)，共54頁(yè)。21:0543換熱器入口(r ku)管管壁沖刷腐蝕示意圖 第42頁(yè)/共54頁(yè)第四十三頁(yè)，共54頁(yè)。21:0544 沖刷腐蝕大都發(fā)生在設(shè)備或部件(bjin)的某些特定部位，在這里介質(zhì)流速急劇增大形成湍流。例如管殼式熱交換器，離入口管端高出少

26、許的部位，正好是流體從管徑大轉(zhuǎn)為管徑小的過渡區(qū)間，此處便形成了湍流。當(dāng)流體進(jìn)入列管后很快又恢復(fù)為層流。高速(o s)水流磨蝕(m sh)沖刷腐蝕現(xiàn)象和機(jī)理第43頁(yè)/共54頁(yè)第四十四頁(yè)，共54頁(yè)。21:0545Horseshoe type erosion-corrosion damage in a copper pipeline 第44頁(yè)/共54頁(yè)第四十五頁(yè)，共54頁(yè)。21:05462、沖刷腐蝕的影響因素 金屬本身的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐蝕性能、表面膜，介質(zhì)的pH值、溫度、溶氧量，固相和氣相在液相中的含量，固相顆粒度和硬度，過流部件的形狀，以及流體的流速和流態(tài)等。以下(yxi)流體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的因素

27、：（1）流態(tài) 沖刷腐蝕的產(chǎn)生主要是由于流體從層流轉(zhuǎn)為湍流造成的。湍流比層流攪動(dòng)劇烈, 加速腐蝕劑供應(yīng)和腐蝕產(chǎn)物移動(dòng), 液體切應(yīng)力(yngl), 使金屬材料磨損腐蝕加劇。 沖刷腐蝕大都發(fā)生在設(shè)備或部件的某些特定部位，在這里介質(zhì)流速急劇增大形成湍流。例如管殼式熱交換器，離入口管端高出少許的部位，正好是流體從管徑大轉(zhuǎn)為管徑小的過渡區(qū)間，此處便形成了湍流。當(dāng)流體進(jìn)入列管后很快又恢復(fù)為層流。第45頁(yè)/共54頁(yè)第四十六頁(yè)，共54頁(yè)。21:0547（2）流速 流速的變化具有雙重作用。（3）第二相 第二相(氣泡或固體顆粒)，將使金屬表面磨損腐蝕更加嚴(yán)重,并使臨界流速下降。含有固體顆粒的流體造成的沖刷腐蝕與固體

28、顆粒的形狀、尺寸、硬度、固液比有關(guān)，也與流體沖擊速度、沖擊角度有關(guān)。此外(cwi)，固體顆粒的存在還可影響介質(zhì)的物性，甚至改變流行，破壞表面的邊界層，加重沖刷腐蝕的進(jìn)程。 (4)表面膜 鈍化膜，腐蝕過程中形成的具有保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜第46頁(yè)/共54頁(yè)第四十七頁(yè)，共54頁(yè)。21:0548二、空泡磨損（cavitation-corrosion）1、定義和特點(diǎn) 空泡腐蝕又稱空蝕，是一種特殊形式的沖刷腐蝕，腐蝕流體與金屬構(gòu)件作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，引起流體壓力(yl)分布不均勻，金屬表面附近的液體中氣泡迅速產(chǎn)生和破滅過程反復(fù)進(jìn)行而導(dǎo)致的局部腐蝕。 高流速?zèng)_擊和壓力突變，表面形成氣泡，氣泡破裂氣泡破滅產(chǎn)生的壓力高達(dá)400MPa，使表面膜破壞或使表面發(fā)生塑性變形，新暴露金屬(jnsh)迅速腐蝕又成膜，新氣泡破裂又破壞膜。循環(huán)進(jìn)行，表面形成點(diǎn)蝕空穴，從而加速腐蝕。空泡腐蝕 機(jī)械和化學(xué)因素共同作用。第47頁(yè)/共54頁(yè)第四十八頁(yè)，共54頁(yè)。21:0549Cavitation of a nickel alloy pump impeller bl