工業(yè)腐蝕與預(yù)防措施

工業(yè)腐蝕與預(yù)防措施第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)工業(yè)腐蝕及其危害

一、工業(yè)腐蝕概述

金屬腐蝕是金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)或物理作用成為金屬化合物而受破壞的一種現(xiàn)象。

1、工業(yè)腐蝕定義：是指材料在周?chē)橘|(zhì)作用下產(chǎn)生的破壞。

2、原因：可以是化學(xué)的、物理的、生物的、機(jī)械的等等。材料的腐蝕類(lèi)似于物質(zhì)的風(fēng)化，只是速度要快得多。工業(yè)腐蝕主要是由于原材料中含有的以及過(guò)程中生成的腐蝕性成分造成的。大氣中的雜質(zhì)、水中的微量氯和溶解氧也會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用?？梢院敛豢浯蟮卣f(shuō)，現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程是在腐蝕的環(huán)境和氣氛中進(jìn)行的。2023/2/4第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

3、腐蝕的形式：

1）按照腐蝕的環(huán)境或起因：有大氣腐蝕、土壤腐蝕、海洋腐蝕、生物腐蝕、水腐蝕、非水溶液腐蝕等。

2）按照腐蝕的結(jié)果或表現(xiàn)形式，有點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕裂紋、腐蝕疲勞、磨損腐蝕等等。腐蝕無(wú)處不在，種類(lèi)繁多。為了制定防腐對(duì)策，需要對(duì)裝置選材、裝置設(shè)計(jì)、原材料及冷卻水中的雜質(zhì)以及運(yùn)轉(zhuǎn)條件等進(jìn)行詳盡研究，加大力度、綜合治理，從而防止或減緩腐蝕性破壞。2023/2/4第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是指周?chē)橘|(zhì)對(duì)金屬發(fā)生化學(xué)作用而造成的破壞。工業(yè)中常見(jiàn)的化學(xué)腐蝕有金屬氧化、高溫硫化、滲碳、脫碳、氫腐蝕等。金屬氧化：金屬在干燥或高溫氣體中可與氧反應(yīng)造成腐蝕。氧化過(guò)程可表示為

2Me+O2≒2MeO

式中Me表示金屬。高溫硫化：是指含硫介質(zhì)如硫蒸氣、二氧化硫、硫化氫等，在高溫下與金屬作用生成硫化物的腐蝕過(guò)程。特別是在有水蒸氣存在的條件下，二氧化硫與水反應(yīng)生成亞硫酸，硫化氫則成為氫硫酸，高溫硫化腐蝕狀況會(huì)加重。二、腐蝕機(jī)理2023/2/4第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日滲碳是指一氧化碳、烴類(lèi)等含碳物質(zhì)在高溫下與鋼接觸分解成游離碳，并滲入鋼內(nèi)形成碳化物的過(guò)程。脫碳是指鋼中滲碳體在高溫下與氣體介質(zhì)如水蒸氣、氫、氧等，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起滲碳體脫碳的過(guò)程。滲碳和脫碳均能使鋼表面硬度和疲勞極限下降。氫腐蝕：氫介質(zhì)與金屬中的碳反應(yīng)使金屬脫碳的過(guò)程。2023/2/4第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2．電化學(xué)腐蝕金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，由于不同組分或組成的金屬材料之間形成原電池，其陰、陽(yáng)兩極之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)使某一組分或組成的金屬材料溶解，造成材料失效。這一過(guò)程稱為電化學(xué)腐蝕。兩種不同金屬在溶液中直接接觸，因其電極電位不同而構(gòu)成腐蝕電池，使電極電位較負(fù)的金屬發(fā)生溶解腐蝕，則稱之為電偶腐蝕，或接觸腐蝕（Mg和Fe在鹽酸中）。工程上不乏不同金屬材料間的接觸，電偶腐蝕這類(lèi)電化學(xué)腐蝕屢屢發(fā)生。

2023/2/4第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日電化學(xué)腐蝕是最常見(jiàn)的腐蝕，金屬腐蝕中的絕大部分均屬于電化學(xué)腐蝕。如在自然條件下（如海水、土壤、地下水、潮濕大氣、酸雨等）對(duì)金屬的腐蝕通常是電化學(xué)腐蝕。

金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，由于不同組分或組成的金屬材料之間形成原電池，其陰、陽(yáng)兩極之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)使某一組分或組成的金屬材料溶解，造成材料失效。

2023/2/4第七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

一、全面腐蝕全面腐蝕是指金屬結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面或大面積的程度相同的腐蝕，也稱作均勻腐蝕。在全面腐蝕中，金屬以一定的速度被腐蝕介質(zhì)所溶解，金屬結(jié)構(gòu)逐漸變薄。而局部腐蝕是指金屬結(jié)構(gòu)特定區(qū)域或部位上的腐蝕。全面腐蝕的速度，以金屬結(jié)構(gòu)單位時(shí)間內(nèi)，單位面積的質(zhì)量損失表示，如mg·dm-2．D-1，g·m-2．H-1；也可用金屬每年腐蝕的深度，即金屬構(gòu)件每年變薄的程度來(lái)表示，如mm·a-1。第二節(jié)工業(yè)腐蝕的典型類(lèi)型2023/2/4第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日金屬材料的耐腐蝕性，依其腐蝕速度分為四個(gè)等級(jí)，列于下表。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問(wèn)題并不怎么令人擔(dān)心，因?yàn)?，這種腐蝕通常可以通過(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。

2023/2/4第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、縫隙腐蝕縫隙腐蝕示意圖是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)生于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動(dòng)的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。2023/2/4第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

1．縫隙腐蝕產(chǎn)生的條件金屬表面上由于存在異物或結(jié)構(gòu)上的原因會(huì)造成縫隙，此縫隙的寬度一般在0.025mm～0.1mm范圍內(nèi)。幾乎所有的金屬、所有的腐蝕性介質(zhì)都有可能引起金屬的縫隙腐蝕，其中以依賴鈍化而耐蝕的金屬材料和以含C1－的溶液最易發(fā)生此類(lèi)腐蝕。2023/2/4第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

2．腐蝕機(jī)理由于縫隙中積液流動(dòng)不暢，逐漸使縫內(nèi)外構(gòu)成濃差電池和陰極還原反應(yīng)。陽(yáng)極、陰極反應(yīng)可分別表示為：

上述反應(yīng)使氧逐漸消耗，由于積液流動(dòng)不暢，氧很難補(bǔ)充，且腐蝕產(chǎn)物對(duì)縫隙起了進(jìn)一步阻塞作用，但縫內(nèi)陽(yáng)極溶解借助縫外陰極反應(yīng)仍可進(jìn)行。生成過(guò)多的Me+使縫內(nèi)外電平衡破壞，促進(jìn)溶液內(nèi)Cl-離子等遷入縫內(nèi)形成金屬鹽。鹽水解生成游離酸加快了金屬的溶解速度。Me+的增多，由于自催化作用使上述過(guò)程更加活躍，造成腐蝕更加嚴(yán)重。2023/2/4第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2023/2/4第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

3．防止或減少縫隙腐蝕的措施：

(1)設(shè)計(jì)要合理，盡量避免縫隙。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免積水處，設(shè)計(jì)容器時(shí)要使液體能完全排凈，要便于清理和去除污垢。

(2)焊接比鉚接或螺釘連接好。對(duì)焊優(yōu)于搭焊。

(3)螺釘接合結(jié)構(gòu)中可采用低硫橡膠墊片，不吸水的墊片(聚四氟乙烯)。

(4)如果縫隙難以避免時(shí)，則采用陰極保護(hù)，如在海水中采用鋅或鎂的犧牲陽(yáng)極法。

(5)實(shí)在難以解決時(shí)，改用耐縫隙腐蝕的材料。

(6)帶縫隙的結(jié)構(gòu)若采用緩蝕劑法防止縫隙腐蝕。2023/2/4第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、孔腐蝕

1、定義：孔腐蝕是金屬表面?zhèn)€別小點(diǎn)上深度較大的腐蝕，又稱作小點(diǎn)腐蝕（孔蝕，點(diǎn)蝕）。

點(diǎn)蝕系數(shù)：蝕孔的最大深度與按失重計(jì)算的金屬平均腐蝕深度之比值。點(diǎn)蝕系數(shù)愈大表示點(diǎn)蝕愈嚴(yán)重。

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2、特點(diǎn)：只在表面有零星的腐蝕小孔，其余部分不腐蝕或很輕微；多為小孔，孔直徑≤深度，一般只有幾十微米（＜1mm）；多發(fā)生在表面有鈍化膜或有保護(hù)膜的金屬上。

3、危害：發(fā)生點(diǎn)蝕時(shí)雖然金屬的失重不大，但由于陽(yáng)極面積非常小，陽(yáng)極上流過(guò)的腐蝕電流密度很大，造成很高的金屬溶解速度，嚴(yán)重時(shí)可使金屬設(shè)備穿孔破壞。點(diǎn)蝕還會(huì)使晶間腐蝕、剝蝕，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和腐蝕疲勞等加劇，在很多情況下乃是這些局部腐蝕的起源。難檢查：小；比重小；易遮蓋。

4、原因：金屬表面有露頭、錯(cuò)位、介質(zhì)不均勻等缺陷，使其表面膜的完整性遭到破壞，成為點(diǎn)蝕源；表面凝結(jié)有水滴或水膜。2023/2/4第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日7、縫隙腐蝕與點(diǎn)蝕的比較縫隙腐蝕與點(diǎn)蝕有許多相似之處，兩者在成長(zhǎng)階段的機(jī)理是很一致的，都是以形成閉塞電池為前提。由于特殊的幾何形狀或腐蝕產(chǎn)物在縫隙、蝕坑或裂紋出口處的堆積，使通道閉塞，限制了腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散，使腔內(nèi)的介質(zhì)組分、濃度和pH值與整體介質(zhì)有很大差異，從而形成了閉塞電池腐蝕。但是，它們?cè)谛纬蛇^(guò)程上有所不同?？p隙腐蝕是在腐蝕前就已存在縫隙，腐蝕一開(kāi)始就是閉塞電池作用，而且縫隙腐蝕的閉塞程度較點(diǎn)蝕的大。點(diǎn)蝕是通過(guò)腐蝕過(guò)程的進(jìn)行逐漸形成蝕坑(閉塞電池)，而后加速腐蝕的?；蛘哒f(shuō)，前者是由于介質(zhì)的濃度差引起的；而后者一般是由鈍化膜的局部破壞引起的。與點(diǎn)蝕相比較，對(duì)同一種金屬而言，縫隙腐蝕更易發(fā)生。2023/2/4第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日四、氫損傷1．氫腐蝕在高溫高壓下，氫引起鋼組織結(jié)構(gòu)變化，使其機(jī)械性能惡化，稱為氫腐蝕。氫腐蝕是指H2在高溫高壓下在鋼表面分解為H。H經(jīng)化學(xué)吸附透過(guò)金屬表面固溶體，向鋼內(nèi)部擴(kuò)散。H在夾雜物與金屬交界處形成H2，或與碳化合生成甲烷(CH4)。H2和CH4不能重溶或擴(kuò)散，封閉聚集形成高壓造成應(yīng)力集中，引起微裂紋生成?；瘜W(xué)工業(yè)用鋼常見(jiàn)的氫腐蝕有以下特征：軟鋼或鋼表面可見(jiàn)鼓泡，微觀組織沿晶界可見(jiàn)許多微裂紋。被腐蝕的鋼強(qiáng)度、塑性下降，容易脆斷。氫腐蝕與氫脆不同，不能用脫氫的方法使鋼材恢復(fù)其機(jī)械性能。

2023/2/4第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日由原油生產(chǎn)流程中取下的一塊碳鋼板截面，顯示有一大氫鼓包，暴露時(shí)間2年2023/2/4第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日氫鼓泡機(jī)理示意圖2023/2/4第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2．氫脆

氫脆是指氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，使金屬材料發(fā)生脆化的現(xiàn)象。一般認(rèn)為氫溶于鋼后殘留在位錯(cuò)處，當(dāng)氫達(dá)飽和狀態(tài)后，對(duì)位錯(cuò)起釘孔的作用，使滑移難以進(jìn)行，從而使鋼呈現(xiàn)出脆性。氫脆具有可逆性，未脆斷前在100～150℃間適當(dāng)熱處理，保溫24h可消除脆性。氫脆不同于應(yīng)力腐蝕，無(wú)須腐蝕環(huán)境，而且在常溫下更容易發(fā)生氫脆。

2023/2/4第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2023/2/4第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)應(yīng)力腐蝕裂紋一、應(yīng)力腐蝕概述金屬或合金在應(yīng)力，特別是拉伸應(yīng)力的作用下，又處在特定的腐蝕環(huán)境中，材料雖然在外觀上沒(méi)有多大變化，如未產(chǎn)生全面腐蝕或明顯變形，但卻產(chǎn)生了裂紋。這種現(xiàn)象稱作應(yīng)力腐蝕裂紋。因此，在全面腐蝕較嚴(yán)重的情形下，不易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐蝕外觀無(wú)變化，裂紋發(fā)展迅速且預(yù)測(cè)困難，因而更具危險(xiǎn)性。2023/2/4第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日不銹鋼中的應(yīng)力腐蝕裂紋截面2023/2/4第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

應(yīng)力腐蝕裂紋是應(yīng)力和腐蝕環(huán)境相結(jié)合造成的。所以，只要消除應(yīng)力和腐蝕環(huán)境兩者中的任何一個(gè)因素，便可以防止裂紋的產(chǎn)生。實(shí)際上既無(wú)法完全消除裝置在制造時(shí)的殘余應(yīng)力，又無(wú)法使裝置完全擺脫腐蝕性環(huán)境。采用上述方法防止應(yīng)力腐蝕幾乎是不可能的。因此，一般是通過(guò)改變材料的方法解決這個(gè)問(wèn)題。2023/2/4第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、應(yīng)力腐蝕的機(jī)理與特征應(yīng)力腐蝕機(jī)理比較成熟的有機(jī)械化學(xué)效應(yīng)、閉塞電池理論、表面膜理論、氫脆理論四種學(xué)說(shuō)。下面簡(jiǎn)單介紹這四種理論。機(jī)械化學(xué)效應(yīng)理論認(rèn)為，金屬材料在應(yīng)力作用下在應(yīng)力集中處迅速變形屈服成為腐蝕電池陽(yáng)極區(qū)，與金屬表面腐蝕電池的陰極區(qū)構(gòu)成小陽(yáng)極大陰極的腐蝕電池。使金屬沿特定的狹窄區(qū)域迅速溶解開(kāi)裂。2023/2/4第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日閉塞電池理論認(rèn)為，某些幾何因素使金屬裂紋引發(fā)點(diǎn)處電解液流動(dòng)不暢形成閉塞電池。該處為陽(yáng)極，其他處為陰極，閉塞區(qū)內(nèi)的金屬溶解。之后的自催化作用使金屬溶解加速，發(fā)展成裂紋。

2023/2/4第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表面膜理論認(rèn)為，金屬表面膜在應(yīng)力作用下受到破壞露出新表面，新表面因與有保護(hù)膜部分存在電位差異而構(gòu)成腐蝕電池陽(yáng)極，發(fā)生溶解形成裂紋源。應(yīng)力集中，使裂紋進(jìn)一步發(fā)展。2023/2/4第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日氫脆理論認(rèn)為，在應(yīng)力作用下，金屬腐蝕生成的氫被金屬吸收，產(chǎn)生氫應(yīng)變鐵素體或高活化氫化物，使金屬材料脆化而出現(xiàn)裂紋，并沿氫脆部位向前擴(kuò)展，導(dǎo)致破裂。應(yīng)力腐蝕與全面腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕不同，有自己的顯著特征。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的金屬材料主要是合金，純金屬較少。引起應(yīng)力腐蝕裂紋的主要是拉應(yīng)力，壓應(yīng)力雖能引起應(yīng)力腐蝕，但并不明顯。應(yīng)力腐蝕裂紋呈枯枝狀、鋸齒狀，其走向垂直于應(yīng)力方向。應(yīng)力腐蝕裂紋，根據(jù)金屬材料所處的腐蝕環(huán)境，可以是晶間型、穿晶型或混合型。

2023/2/4第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、應(yīng)力腐蝕的影響因素

1．不銹鋼應(yīng)力腐蝕

(1)氯化物工藝介質(zhì)中的氯化物和冷卻水中的氯離子是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的重要原因。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，氯化物的濃度越高，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的時(shí)間越短。即使氯離子含量只有十萬(wàn)分之一，也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生裂紋。腐蝕溫度對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋的影響很大。隨著溫度的上升，裂紋的敏感性顯著增加，產(chǎn)生裂紋的時(shí)間大大縮短，成長(zhǎng)的速度明顯增大。在100～350℃的食鹽水中進(jìn)行的應(yīng)力腐蝕裂紋實(shí)驗(yàn)顯示，如果溫度在300℃以上，不易產(chǎn)生裂紋，這是因?yàn)榇罅康狞c(diǎn)腐蝕迅速導(dǎo)致全面腐蝕，因而觀察不到腐蝕裂紋。水中的溶氧對(duì)氯化物形成的應(yīng)力腐蝕裂紋起促進(jìn)作用。只要水中有溶氧，氯離子的含量只有百萬(wàn)分之一就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。

2023/2/4第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

(2)堿從使用燒堿的純堿工業(yè)的腐蝕實(shí)例和事故調(diào)查中知道，由堿液引起的應(yīng)力腐蝕裂紋較少。實(shí)際上，因?yàn)閴A與氯離子同時(shí)存在，很難斷定哪一個(gè)是應(yīng)力腐蝕的主要影響因素。但是，在高溫鍋爐一類(lèi)的容器中，即使沒(méi)有氯離子存在也會(huì)產(chǎn)生裂紋。如果有氧和氧化劑的存在，則會(huì)加速裂紋的生成。由堿引起的應(yīng)力腐蝕裂紋，過(guò)去說(shuō)是鍋爐水質(zhì)問(wèn)題，其實(shí)都可以歸結(jié)為氫氧化鈉的原因。在石油煉制中，氯化物分解生成氯化氫，為了抑制氯化氫的腐蝕作用，采用添加氫氧化鈉的方法。但是由于加入過(guò)量的氫氧化鈉，又產(chǎn)生了應(yīng)力腐蝕裂紋的問(wèn)題。在制氫裝置中，采用鉀系催化劑，可形成氫氧化鉀，也會(huì)造成應(yīng)力腐蝕裂紋。

2023/2/4第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日(3)硫化物加氫脫硫裝置發(fā)生的應(yīng)力腐蝕為晶間型裂紋，這是因硫化物，更確切地說(shuō)是因連多硫酸（H2SnO6n=3～6）所致。不銹鋼中夾雜的鐵的硫化物，可與空氣中的水分和氧反應(yīng)生成連多硫酸或亞硫酸，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。在實(shí)驗(yàn)室中，敏化的不銹鋼，即使是亞硫酸或低pH值的硫化氫溶液，也能使其產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。由硫化物引起的應(yīng)力腐蝕裂紋與材質(zhì)有密切關(guān)系。不銹鋼經(jīng)過(guò)敏化處理，會(huì)析出碳化鉻，使結(jié)晶晶間鉻含量減少，材質(zhì)的耐腐蝕性降低，易產(chǎn)生晶間裂紋。硫化物與氯化物共存的環(huán)境下，對(duì)各種不銹鋼裝置的檢驗(yàn)表明，在80℃以上，裂紋發(fā)生率急劇增加，即使是耐應(yīng)力腐蝕的不銹鋼也變得無(wú)效。

2023/2/4第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

2．碳鋼、低合金鋼應(yīng)力腐蝕

(1)硫化氫對(duì)石油工業(yè)中高強(qiáng)鋼制球形儲(chǔ)罐的調(diào)查結(jié)果查明，液化石油氣中所含的硫化氫在有水分存在的條件下，會(huì)引起應(yīng)力腐蝕裂紋。

(2)堿對(duì)于鉚接結(jié)構(gòu)裝置，往往在應(yīng)力集中的鉚釘孔處發(fā)生裂紋，鉚釘孔處的氫氧化鈉濃度一般在30％以上。對(duì)于碳鋼，堿液濃度在10％～75％之間容易發(fā)生裂紋，但即使?jié)舛仍?％左右也會(huì)發(fā)生裂紋。

堿引起的應(yīng)力腐蝕裂紋在330℃以上的高溫時(shí)，隨著溫度的上升，裂紋生長(zhǎng)速度加快；但當(dāng)溫度降低至30℃以下時(shí)，裂紋不再生長(zhǎng)。堿引起的應(yīng)力腐蝕裂紋需要有非常高的應(yīng)力，所以在殘余應(yīng)力較高的焊縫部位容易產(chǎn)生裂紋。

2023/2/4第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日(3)CO-CO2混合氣在濕性CO-CO2混合氣的環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。如煤氣裝置(含CH4

、H2

、CO2

、CO及微量殘余O2)混合氣中CO、CO2單獨(dú)存在時(shí)不會(huì)產(chǎn)生裂紋，僅在共存時(shí)才產(chǎn)生裂紋?；旌蠚庵蠧O的分壓越高，產(chǎn)生裂紋的極限應(yīng)力就越低，裂紋生長(zhǎng)的速度也越快。碳鋼必須在高應(yīng)力條件下才會(huì)發(fā)生CO-CO2的應(yīng)力腐蝕裂紋。在濕性CO-CO2的條件下，即使是高鉻鋼也會(huì)產(chǎn)生裂紋。如果使混合氣體保持干性，即在其露點(diǎn)以上，就可以防止裂紋。2023/2/4第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

(4)硝酸鹽在有硝酸鹽存在的碳鋼建筑物或裝置中，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。在硝酸鹽中，硝酸銨最容易產(chǎn)生裂紋，而且隨著硝酸銨的濃度增大，裂紋的敏感性增強(qiáng)。腐蝕溫度越高，越容易產(chǎn)生裂紋。碳鋼僅在屈服點(diǎn)附近高壓力下，才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，而在焊接區(qū)一類(lèi)的微觀組織中，存在著容易產(chǎn)生裂紋的部分。

2023/2/4第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

(5)液氨對(duì)于儲(chǔ)存液氨的高強(qiáng)鋼球形儲(chǔ)罐，每次開(kāi)罐檢查時(shí)，都發(fā)現(xiàn)大量的裂紋。美國(guó)一個(gè)裝置試驗(yàn)委員會(huì)報(bào)告，大約有3％的儲(chǔ)罐平均三年內(nèi)就會(huì)發(fā)生裂紋。這些裂紋主要發(fā)生在冷加工的封頭或筒體的焊接部分附近。而且，越是高強(qiáng)材料，冷加工或焊接條件越是惡劣，越容易發(fā)生裂紋。由于液氨的應(yīng)力腐蝕裂紋很難在實(shí)驗(yàn)室模擬再現(xiàn)，而且發(fā)生裂紋的時(shí)間很長(zhǎng)，在這方面的研究成果報(bào)道不多。

2023/2/4第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

一、電參數(shù)監(jiān)測(cè)法

材料腐蝕造成材料缺陷或材質(zhì)變化，其電參數(shù)亦引起相應(yīng)改變。這類(lèi)方法是應(yīng)用腐蝕的電響應(yīng)監(jiān)測(cè)腐蝕。常用的有以下幾種方法。

1．電阻法該法應(yīng)用金屬橫截面積因腐蝕而減小，從而引起電阻改變的原理，進(jìn)行腐蝕速度的檢測(cè)。它不受介質(zhì)狀態(tài)的限制，常用于運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的腐蝕檢測(cè)。

2023/2/4第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

2．極化阻力法

對(duì)電解液中正在腐蝕的金屬施加一個(gè)小的電壓，會(huì)產(chǎn)生一定的電流，電壓與電流的比值稱為極化阻力。極化阻力與腐蝕速度成反比。通過(guò)極化阻力的測(cè)定可以確定腐蝕速度。該法限于電解液中的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備均勻腐蝕的測(cè)定，測(cè)得的為瞬時(shí)腐蝕速度。如果與電阻法聯(lián)合使用，會(huì)得到較全面的腐蝕信息。

3．電位法腐蝕狀況與腐蝕電位存在一定關(guān)系、該法通過(guò)電位測(cè)量可確定腐蝕程度與腐蝕類(lèi)型。電位法可用于局部腐蝕與均勻腐蝕的監(jiān)測(cè)，但不能提供總腐蝕和腐蝕速度的很確數(shù)據(jù)。

2023/2/4第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

4．渦流技術(shù)（超聲波旋渦風(fēng)速傳感器

）

把金屬物體置于交流饋電線圈電場(chǎng)內(nèi)，其表面會(huì)產(chǎn)生渦流。在腐蝕裂紋或蝕坑處，渦流受到干擾，使激勵(lì)線圈反電勢(shì)改變，或在次級(jí)線圈內(nèi)產(chǎn)生變化。該變化經(jīng)檢波、放大可轉(zhuǎn)換為視覺(jué)顯示。通常把線圈做成探頭，在被測(cè)表面上移動(dòng)進(jìn)行測(cè)定。它可用于檢查腐蝕表面、設(shè)備內(nèi)壁，也可測(cè)定鐵磁材料的非金屬涂層或非鐵覆蓋層厚度。

2023/2/4第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、物理監(jiān)測(cè)技術(shù)1．超聲波技術(shù)

該技術(shù)是由一壓電晶體發(fā)出的聲脈沖射向待測(cè)材料，聲脈沖會(huì)受到材料前面、后面及兩面之間大缺陷的反射。反射波由同一壓電晶體或接收壓電晶體檢拾，經(jīng)放大后在陰極射線示波器上顯示。示波器的時(shí)間坐標(biāo)給出材料厚度和缺陷位置。缺陷尺寸可由缺陷波幅得到。

2．氫監(jiān)測(cè)技術(shù)

通過(guò)對(duì)氫氣量的測(cè)定可測(cè)得金屬的腐蝕速度。氫氣量的測(cè)定通常用探氫針來(lái)完成。其原理是吸收的氫通過(guò)1—2mm的鋼，擴(kuò)散至接通壓力表的狹窄的環(huán)狀空間。由測(cè)得的壓力增加速度估算擴(kuò)散到鋼中的氫氣量，進(jìn)而估計(jì)鋼的腐蝕程度。

2023/2/4第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、腐蝕環(huán)境監(jiān)測(cè)法1．化學(xué)法

過(guò)程物料構(gòu)成了設(shè)備的腐蝕環(huán)境。采用化學(xué)分析的方法，測(cè)定物料的PH值、氧濃度、緩蝕劑濃度等與腐蝕有關(guān)的參數(shù)，以了解腐蝕狀況。該法不能直接測(cè)定腐蝕速度．但可提供發(fā)生腐蝕轉(zhuǎn)化的條件，也可鑒別發(fā)生兩種不同形態(tài)腐蝕的界線。

2．掛片法

（類(lèi)推－數(shù)學(xué)歸納法）將材料試片掛在腐蝕物料中，保持一定時(shí)間后確定其腐蝕狀況。應(yīng)用該法可對(duì)比評(píng)價(jià)相同材料設(shè)備的腐蝕狀況，也可用于對(duì)其他腐蝕監(jiān)測(cè)方法的驗(yàn)證。

2023/2/4第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)材料的防腐措施一、電化學(xué)保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)：在腐蝕介質(zhì)中，將被腐蝕金屬通以陽(yáng)極電流，在其表面形成有很強(qiáng)耐腐蝕性的鈍化膜，借以保護(hù)金屬，稱為陽(yáng)極保護(hù)。陰極保護(hù)：有外加電流法和犧牲陽(yáng)極法兩種。外加電流法：是把直流電源負(fù)極與被保護(hù)金屬連接，正極與外加輔助電極連接，電源對(duì)被保護(hù)金屬通入陰極電流，使腐蝕受到抑制。犧牲陽(yáng)極法（護(hù)屏保護(hù)）：是將電極電位較負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接構(gòu)成腐蝕電池。電位較負(fù)的金屬(陽(yáng)極)在腐蝕過(guò)程中流出的電流抑制了被保護(hù)金屬的腐蝕。2023/2/4第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日二、緩蝕劑的應(yīng)用能夠阻止腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕或降低腐蝕速率的物質(zhì)稱為緩蝕劑。緩蝕劑可分為無(wú)機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類(lèi)型。無(wú)機(jī)緩蝕劑有氧化性緩蝕劑，如硝酸鈉、亞硝酸鈉、鉻酸鹽、重鉻酸鹽等；有機(jī)緩蝕劑有胺類(lèi)、醛類(lèi)、雜環(huán)化合物、咪唑啉、有機(jī)硫等。緩蝕劑的緩蝕作用可分別用吸附理論、成膜理論、電化學(xué)理論來(lái)解釋。吸附理論認(rèn)為，緩蝕劑吸附于金屬表面，形成一層連續(xù)的吸附膜，在腐蝕性介質(zhì)和金屬之間起隔離作用，阻止對(duì)金屬的腐蝕。成膜理論認(rèn)為，緩蝕劑與腐蝕性介質(zhì)反應(yīng)生成難溶化合物，在金屬表面布上一層難溶金屬膜，對(duì)金屬起屏蔽作用，阻止對(duì)金屬的腐蝕。電化學(xué)理論認(rèn)為，加入緩蝕劑，對(duì)金屬陽(yáng)極腐蝕或陰極腐蝕起阻滯作用，降低腐蝕速率，從而達(dá)到緩蝕目的。

2023/2/4第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

一般說(shuō)來(lái)，緩蝕效率隨緩蝕劑濃度增大而增大，但當(dāng)濃度達(dá)到一定值后，緩蝕劑濃度增加，緩蝕效率反而下降。如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、過(guò)氧化氫等氧化性緩蝕劑就屬于這種類(lèi)型。在較低溫度下，緩蝕效率較高。升高溫度，吸附作用下降，腐蝕加重。在某一溫度范圍內(nèi)，緩蝕作用是穩(wěn)定的。有時(shí)升高溫度會(huì)提高緩蝕效率，這是因?yàn)樾纬傻姆磻?yīng)產(chǎn)物膜或鈍化膜質(zhì)量好。腐蝕性介質(zhì)的流速增大一般會(huì)降低緩蝕效率。但有時(shí)腐蝕性介質(zhì)的流動(dòng)會(huì)使緩蝕劑分布均勻，反而會(huì)提高緩蝕效率。

2023/2/4第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日三、金屬保護(hù)層1．保護(hù)層及其類(lèi)型金屬保護(hù)層是指有較強(qiáng)耐腐蝕性的金屬或合金，覆于較差耐腐蝕性金屬表面的金屬層。金屬保護(hù)層有襯里金屬層、表面合金化金屬層、化學(xué)鍍金屬層、離子鍍金屬層、噴鍍金屬層、熱浸鍍金屬層、電鍍金屬層等多種類(lèi)型。襯里金屬層是將較強(qiáng)耐腐蝕性的金屬，如鉛、鈦、鋁等襯覆于設(shè)備內(nèi)部的防腐方法。這是化工防腐中廣泛應(yīng)用的一種方法，具有安全可靠的特點(diǎn)。主要有襯不銹鋼和耐酸鋼，如OCr13、OCr17Ti、1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti等；襯鈦如TA1、TA2等；襯鋁如各號(hào)純鋁；以及襯鉛或搪鉛等。

2023/2/4第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表面合金化金屬層是采用滲透、擴(kuò)散等工藝，使金屬表面生成某種合金表面層，以防腐蝕或摩擦?；瘜W(xué)鍍金屬層是采用化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面鍍鎳、錫、銅、銀等以防腐蝕。離子鍍金屬層是在減壓下，使金屬或合金蒸氣部分離子化，在高能作用下，對(duì)被保護(hù)金屬表面進(jìn)行濺射、沉積以獲得鍍層。噴鍍金屬層是將金屬、合金或金屬陶瓷噴射于被保護(hù)金屬表面的防腐方法。熱浸鍍金屬層是在鋼鐵構(gòu)件表面熱浸上鋁、鋅、鉛、錫及其合金的防腐方法。電鍍金屬層是應(yīng)用電化學(xué)原理，以金屬表面為陰極，獲得電沉積表面層以保護(hù)金屬的方法。

2023/2/4第四十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

2．化學(xué)轉(zhuǎn)化膜為獲得優(yōu)質(zhì)保護(hù)層，被保護(hù)金屬的表面必須預(yù)處理，除去氧