腐蝕的分類及原理

1、化工裝置化工裝置腐蝕類型簡介腐蝕類型簡介機械廠 白占偉2009年6月金屬腐蝕的定義及基本形態(tài)金屬腐蝕的定義及基本形態(tài) 定義：金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化、并?？蓪?dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們作為組成部分的技術(shù)體系的功能受到損傷 點蝕點蝕 點蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕。點蝕有大有小，一般情況下，點蝕的深度要比其直徑大的多。點蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護膜的金屬上。 由于金屬材料中存在缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)等的不均一性，當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子（如Cl）時，這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點上，從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時，金屬表面就發(fā)

2、生腐蝕。這是因為在金屬表面缺陷處易漏出機體金屬，使其呈活化狀態(tài)，而鈍化膜處仍為鈍態(tài)，這樣就形成了活性鈍性腐蝕電池，由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，所以腐蝕往深處發(fā)展，金屬表面很快就被腐蝕成小孔，這種現(xiàn)象被稱為點蝕。 在石油、化工的腐蝕失效類型統(tǒng)計中，點蝕約占20%25%。流動不暢的含活性陰離子的介質(zhì)中容易形成活性陰離子的積聚和濃縮的條件，促使點蝕的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易發(fā)生點蝕 PH值降低、溫度升高都會增加點蝕的傾向。氧化性金屬離子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促進點蝕的產(chǎn)生。但某些含氧陰離子（如氫氧化物、鉻酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等）能防止點蝕。 點蝕雖然失重

3、不大，但由于陽極面積很小，所以腐蝕速率很快，嚴重時可造成設(shè)備穿孔，使大量的油、水、氣泄漏，有時甚至造成火災(zāi)、爆炸等嚴重事故，危險性很大。點蝕會使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇，在很多情況下點蝕是這些類型腐蝕的起源。縫隙腐蝕縫隙腐蝕 在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn)，從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運行造成嚴重障礙，甚至發(fā)生破壞事故。對鈦及鈦合金來說，縫隙腐蝕是最應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)

4、中，氧氣濃度增加，縫隙腐蝕量增加；PH值減小，陽極溶解速度增加，縫隙腐蝕量也增加；活性陰離子的濃度增加，縫隙腐蝕敏感性升高。但是，某些含氧陰離子的增加會減小縫隙腐蝕量應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 材料在特定的腐蝕介質(zhì)中和在靜拉伸應(yīng)力（包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應(yīng)力，以及裂縫銹蝕產(chǎn)物的楔入應(yīng)力等）下，所出現(xiàn)的低于強度極限的脆性開裂現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕開裂 應(yīng)力腐蝕開裂是先在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑，產(chǎn)生細長的裂縫，且裂縫擴展很快，能在短時間內(nèi)發(fā)生嚴重的破壞。應(yīng)力腐蝕開裂在石油、化工腐蝕失效類型中所占比例最高，可達50% 應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生有兩個基本條件：一是材料對介質(zhì)具有一定的

5、應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；二是存在足夠高的拉應(yīng)力。導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力可以來自工作應(yīng)力，也可以來自制造過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。據(jù)統(tǒng)計，在應(yīng)力腐蝕開裂事故中，由殘余應(yīng)力所引起的占80%以上，而由工作應(yīng)力引起的則不足20%。 應(yīng)力腐蝕過程一般可分為三個階段。第一階段為孕育期，在這一階段內(nèi)，因腐蝕過程局部化和拉應(yīng)力作用的結(jié)果，使裂紋生核；第二階段為腐蝕裂紋發(fā)展時期，當(dāng)裂紋生成后，在腐蝕介質(zhì)和金屬中拉應(yīng)力的共同作用下，裂紋擴展；第三階段中，由于拉應(yīng)力的局部集中，裂紋急劇生長導(dǎo)致零件的破壞。 在發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時，并不發(fā)生明顯的均勻腐蝕，甚至腐蝕產(chǎn)物極少，有時肉眼也難以發(fā)現(xiàn)，因此，應(yīng)力腐蝕是一種非常危險的破壞

6、。 一般來說，介質(zhì)中氯化物濃度的增加，會縮短應(yīng)力腐蝕開裂所需的時間。不同氯化物的腐蝕作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等離子的順序遞減的。發(fā)生應(yīng)力腐蝕的溫度一般在50300之間 防止應(yīng)力腐蝕應(yīng)從減少腐蝕和消除拉應(yīng)力兩方面來采取措施。主要是：一要盡量避免使用對應(yīng)力腐蝕敏感的材料；二在設(shè)計設(shè)備結(jié)構(gòu)時要力求合理，盡量減少應(yīng)力集中和積存腐蝕介質(zhì)；三在加工制造設(shè)備時，要注意消除殘余應(yīng)力疲勞腐蝕疲勞腐蝕 腐蝕疲勞是在腐蝕介質(zhì)與循環(huán)應(yīng)力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的。這種由于腐蝕介質(zhì)而引起的抗腐蝕疲勞性能的降低，稱為腐蝕疲勞。疲勞破壞的應(yīng)力值低于屈服點，在一定的臨界循環(huán)應(yīng)力值（疲勞極限或稱疲勞壽命

7、）以上時，才會發(fā)生疲勞破壞。而腐蝕疲勞卻可能在很低的應(yīng)力條件下就發(fā)生破斷，因而它是很危險的 影響材料腐蝕疲勞的因素主要有應(yīng)力交變速度、介質(zhì)溫度、介質(zhì)成分、材料尺寸、加工和熱處理等。增加載荷循環(huán)速度、降低介質(zhì)的PH值或升高介質(zhì)的溫度，都會使腐蝕疲勞強度下降。材料表面的損傷或較低的粗糙度所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，會使疲勞極限下降，從而也會降低疲勞強度 晶間腐蝕晶間腐蝕 晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中，沿著材料的晶粒間界受到腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞現(xiàn)象。受這種腐蝕的設(shè)備或零件，有時從外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之間的結(jié)合力被破壞，材料幾乎喪失了強度，嚴重者會失去金屬聲音，輕輕敲擊

8、便成為粉末。 據(jù)統(tǒng)計，在石油、化工設(shè)備腐蝕失效事故中，晶間腐蝕約占4%9%，主要發(fā)生在用軋材焊接的容器及熱交換器上。 一般認為，晶界合金元素的貧化是產(chǎn)生晶間腐蝕的主要原因。通過提高材料的純度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量穩(wěn)定化元素（鈦、鈮），以控制晶界上析出的碳化物及采用適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫群瓦m當(dāng)?shù)募庸すに?，可防止晶間腐蝕的產(chǎn)生。 均勻腐蝕均勻腐蝕 均勻腐蝕是指在與環(huán)境接觸的整個金屬表面上幾乎以相同速度進行的腐蝕。在應(yīng)用耐蝕材料時，應(yīng)以抗均勻腐蝕作為主要的耐蝕性能依據(jù)，在特殊情況下才考慮某些抗局部腐蝕的性能 磨損腐蝕（沖蝕）磨損腐蝕（沖蝕） 由磨損和腐蝕聯(lián)合作用而產(chǎn)生的材料破壞過程叫磨損腐蝕。磨損腐蝕可發(fā)生在高速流動的流體管道及載有懸浮摩擦顆粒流體的泵、管道等處。有的過流部件，如高壓減壓閥中的閥瓣（頭）和閥座、離心泵的葉輪、風(fēng)機中的葉片等，在這些部位腐蝕介質(zhì)的相對流動速度很高，使鈍化型耐蝕金屬材料表面的鈍化膜，因受到過分的機械沖刷作用而不易恢復(fù)，腐蝕率會明顯加劇，如果腐蝕介質(zhì)中存在著固相顆粒，會大大加劇磨損腐蝕。氫脆氫脆 金屬材料特別是鈦材一旦