過程腐蝕與防護

第四講過程裝備腐蝕與防護1第二章影響腐蝕的結構因素2.1力學因素2.2表面狀態(tài)與幾何因素2.3異種金屬組合因素2.4焊接因素22.1力學因素2.1.1應力腐蝕破裂(StressCorrosionCracking)

金屬結構在拉應力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下引起的破裂3應力腐蝕產(chǎn)生的條件應力腐蝕是應力與腐蝕介質綜合作用的結果應力必須是拉應力環(huán)境因素：黃銅-氨溶液；奧氏體不銹鋼-CI-溶液；碳鋼-OH-溶液等42.應力腐蝕破裂速度與裂紋形貌SCC過程的三個階段：I：腐蝕引起裂紋或蝕坑的階段（潛伏期或誘導期）II：裂紋擴展階段III：破裂期SCC斷裂速度約為0.01~3mm/h裂紋的形貌：5應力腐蝕機理

解釋SCC機理的學說很多：電化學陽極溶解理論氫脆理論膜破裂理論化學脆化-機械破裂兩階段理論腐蝕產(chǎn)物楔入理論應力吸附破裂理論6電化學陽極溶解理論：腐蝕沿“活性途徑”，在陽極侵蝕處形成狹小的裂紋或蝕坑↓裂紋內(nèi)部與金屬表面構成腐蝕電池↓活性陰離子進入裂紋或蝕坑內(nèi)部↓濃縮的電解質溶液水解酸化↓裂紋尖端的陽極快速溶解↓裂紋不斷擴展直至破裂7防止和減輕應力腐蝕的途徑：消除環(huán)境、應力和冶金三個方面的一切有害因素（1）降低設計應力，使最大有效應力或應力強度降低到臨界值以下；8防止和減輕應力腐蝕的途徑：（2）合理設計與加工，減少局部應力集中。選用大的曲率半徑采用流線型設計關鍵部位適當增厚（或改變結構型式）焊接接構采用對接等等9具體示例101112防止和減輕應力腐蝕的途徑：（3）采用合理的熱處理方法消除殘余應力，或改善合金的組織結構以降低對SCC的敏感性采用退火處理消除內(nèi)應力對高強度鋁合金，通過時效處理，改善合金的微觀結構，避免晶間偏析物的形成，提高SCC的敏感性（4）其他方法合理選材去除介質中的有害成分添加緩蝕劑采用陰極保護132.1.2腐蝕疲勞1、腐蝕疲勞的概念：

腐蝕介質和變動負荷聯(lián)合作用而引起金屬的斷裂破壞2、腐蝕疲勞的特點：

沒有腐蝕介質的限定裂紋多為穿晶型，分枝較少斷面大部分被腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，小部分呈粗糙的碎裂狀3、影響因素：

pH值；含氧量；溫度；變動負荷的性質；交變應力的幅度、頻率等4、142.1.2腐蝕疲勞4、腐蝕疲勞機理：腐蝕疲勞是一個力學-電化學過程。5、防護方法：通過改變設計和正確的熱處理方法降低部件的應力鍍層（鋅、鎘）加緩蝕劑表面處理陰極保護152.1.3磨損腐蝕1、定義腐蝕性流體與金屬構件以較高速度做相對運動而引起的金屬腐蝕損壞2、分類湍流腐蝕；空泡腐蝕；微振腐蝕3、防護合理的結構設計正確的選擇材料適當?shù)耐繉雨帢O保護16湍流腐蝕機理高速流體擊穿了緊貼金屬表面的邊界液膜，加速了去極劑的供應和陰、陽極腐蝕產(chǎn)物的遷移，使陰、陽極的極化作用減小；高速湍流對金屬表面產(chǎn)生了附加的剪切力，17空泡腐蝕機理流速足夠高時，液體的靜壓力將低于液體的蒸汽壓，使液體蒸發(fā)在低壓區(qū)形成氣泡，高壓區(qū)壓過來的流體使氣泡崩潰，產(chǎn)生的沖擊波強烈的錘擊金屬表面，破壞表面膜，使膜下金屬的晶粒產(chǎn)生龜裂和剝落。182.2表面狀態(tài)與幾何因素2.2.1孔蝕19孔蝕的電化學測量方法孔蝕電位自鈍化電位電位>孔蝕電位時：發(fā)生孔蝕孔蝕電位>電位>自鈍化電位：不產(chǎn)生新的蝕核，原有蝕孔點繼續(xù)發(fā)展電位<自鈍化電位：保持鈍態(tài)20防止孔蝕的方法降低材料的有害雜質的含量加入適量的能提高抗孔蝕能力的合金元素改善熱處理溫度降低介質中活性陰離子濃度結構設計時消除死區(qū)防止溶液中有害物質濃縮陰極保護212.1.2縫隙腐蝕1、原理：當金屬與金屬或金屬與非金屬之間存在很小的縫隙時,縫內(nèi)介質不易流動而形成滯留狀態(tài),促使縫隙內(nèi)的金屬加速腐蝕222.1.2縫隙腐蝕2、縫隙腐蝕的防止方法：結構設計：在結構設計上避免形成縫隙和能造成表面沉積的幾何構形盡量避免積液和死區(qū)結構能夠妥善排流，有利于沉積物及時清除（或采用固體填充，將縫隙填實）選材：采用耐縫隙腐蝕的材料其他：采用陰極保護

232.3異種金屬組合因素242.3.1電偶腐蝕的原理252.3.2面積比與“有效距離”SK/SA↑，陽極金屬的腐蝕速度↑有效距離：陽極腐蝕主要集中在接合處附近，離接合處越遠則，腐蝕電流越小，超過一定范圍，電偶效應幾乎為零。

有效距離與腐蝕電池的電動勢、溶液的電導率、接合處的幾何形狀有關262.3.3防止電偶腐蝕的途徑選擇相容性材料電偶序中相隔距離比較近的材料，相容性較好合理的結構設計

盡量避免小陽極大陰極的結構不同金屬的部件彼此絕緣插入第三種金屬（或采用鍍層過渡）陽極部件易更換，或適當增厚272.4焊接因素

2.4.1焊接缺陷與腐蝕1、焊接缺陷：焊瘤；咬邊；飛濺；電弧熔坑282.4.1焊接缺陷與腐蝕2、異種金屬焊接在腐蝕環(huán)境中，由于存在電位差，構成電偶腐蝕。選用比母材電位更高的金屬做焊條3、焊接殘余應力4、焊接熱影響區(qū)當金屬中含有大量合金元素時，易發(fā)生焊縫晶間腐蝕29

在焊接過程中，焊件體積變化受阻產(chǎn)生高溫區(qū)金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余拉應力，低溫區(qū)金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余壓應力焊接應力僅是局部效應（降低焊接殘余應力，防止應力腐蝕破裂）302.4.2焊縫晶間腐蝕1、特點由微電池作用引起的局部破壞現(xiàn)象。金屬材料在特定的腐蝕介質中沿著材料晶間產(chǎn)生的腐蝕2、晶間腐蝕機理在腐蝕性介質中，晶間貧鉻區(qū)相對于碳化物和固溶體其他部分，形成小陽極大陰極的微電池，發(fā)生晶間腐蝕影響因素：化學成分。溫度、時間

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表面觀察不到晶粒間結合強度喪失區(qū)域較窄（熱影響區(qū)熔合線附近）322.4.2焊縫晶間腐蝕3、防止晶間腐蝕的方法：

固溶處理穩(wěn)定化退火超低碳法合金化法焊縫形成雙相組織33思考題1.影響腐蝕的結構因素有哪些？2.了解應力腐蝕、腐蝕疲勞、磨損腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕