電偶腐蝕磨損腐蝕課件

目錄定義特點(diǎn)實(shí)例1～4腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)選材思路與影響因素選材常用資料1目錄定義特點(diǎn)常見(jiàn)腐蝕形態(tài)示意圖2常見(jiàn)腐蝕形態(tài)示意圖2定義特點(diǎn)電偶腐蝕：兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸時(shí)，電位較低金屬腐蝕速度加快，電位較高金屬腐蝕速度降低的局部腐蝕現(xiàn)象。兩種金屬電位差↑，電偶腐蝕傾向↑。陰極面積↑，陽(yáng)極面積↓，陽(yáng)極腐蝕↑。3定義特點(diǎn)電偶腐蝕：兩種金屬在同一介質(zhì)中接觸時(shí)，電位較低材料介質(zhì)“電動(dòng)序”——按金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位大小排列的順序表。標(biāo)準(zhǔn)電極電位：純金屬與介質(zhì)中所含該金屬的離子處于平衡狀態(tài)時(shí)的電極電位。“電偶序”——按金屬在特定介質(zhì)（如海水）中實(shí)測(cè)腐蝕電位的相對(duì)大小排列的序列表。4材料介質(zhì)“電動(dòng)序”——按金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位大小排列的順序表材料介質(zhì)電動(dòng)序用來(lái)判斷金屬腐蝕傾向，電偶序用來(lái)判斷能否發(fā)生電偶腐蝕，并判斷誰(shuí)是陽(yáng)極。電偶序只能判斷發(fā)生電偶腐蝕的可能性，不能肯定電偶腐蝕是否一定發(fā)生及其速度大小。5材料介質(zhì)電動(dòng)序用來(lái)判斷金屬腐蝕傾向，電偶序用來(lái)判斷能否發(fā)材料介質(zhì)由于金屬在很多環(huán)境中的相對(duì)腐蝕趨勢(shì)大體相同，所以可借用“金屬或合金在海水中的電偶序”初步判斷在其他環(huán)境中腐蝕電流的大致方向，但例外的情況也是常有的。6材料介質(zhì)由于金屬在很多環(huán)境中的相對(duì)腐蝕趨勢(shì)大體相同，所以實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

填料塔，筒體、封頭及主體接管材料為WSTE36，與16MnR相近。介質(zhì)為CO、H2、H2O

。

塔填料原為陶瓷環(huán)

——第1步改用1Cr13鮑爾環(huán)以解決瓷環(huán)大量破碎→堵塔→停車(chē)問(wèn)題——第2步

7實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕填料塔，筒體、實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

運(yùn)行后卻出現(xiàn)塔體、塔內(nèi)構(gòu)件及塔體接管的腐蝕，以管線(xiàn)為甚。腐蝕產(chǎn)物沉積于填料表面，使部分填料互相粘連，造成堵塞而影響傳質(zhì)傳熱效果。鮑爾環(huán)，管線(xiàn)及塔體內(nèi)部的可拆件均換成18－8SS，解決了填料環(huán)堵塞問(wèn)題——第3步

8實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕運(yùn)行后卻出現(xiàn)塔實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

消除了填料環(huán)堵塞問(wèn)題，但產(chǎn)生新的腐蝕，塔主體腐蝕加劇。腐蝕嚴(yán)重區(qū)域出現(xiàn)在下起第一道環(huán)焊縫的上300至下500mm。減薄嚴(yán)重部位是進(jìn)氣孔和出水孔附近，以進(jìn)氣孔附近更為突出。壁厚減薄最重處，δn：25→16mm，嚴(yán)重影響塔的安全使用。9實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕消除了填料環(huán)堵實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

腐蝕比較均勻，表面比較光滑，但腐蝕區(qū)域集中和有限，可排除塔體整體均勻腐蝕和單一材料的電化學(xué)腐蝕；最嚴(yán)重腐蝕部位在管口周?chē)?，而不是管口?duì)面，排除介質(zhì)沖刷腐蝕。10實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕腐蝕比較均勻，實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

由陶瓷→1Cr13，使塔體、內(nèi)件及接管、管線(xiàn)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物沉積填料上填料、塔內(nèi)件、接管及大部分管線(xiàn)由1Cr13→18－8SS，使原先較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象基本消除，腐蝕嚴(yán)重區(qū)域移至沒(méi)有更換材料的塔主體。斷定該塔的腐蝕屬于電偶腐蝕。

11實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕由陶瓷→1Cr實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

解決措施采用和塔內(nèi)構(gòu)件相同的SS。考慮到經(jīng)濟(jì)因素，在安全分析的基礎(chǔ)上，采用SS筒節(jié)取代嚴(yán)重腐蝕筒節(jié)，實(shí)踐證明，效果良好。

12實(shí)例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕解決措施12實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

塔高28m，直徑1m；頂部溫度25℃，塔底135℃，中部50～70℃；壓力1.2MPa；介質(zhì)為HCl，CCl4

，CHCl3

；含水率<100ppm；原用材質(zhì)304L，因塔體中段腐蝕嚴(yán)重，部分塔段改用316L內(nèi)襯鎳板更換13實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔高28m，直徑1m；頂部實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕大修發(fā)現(xiàn)襯Ni板下部、進(jìn)口管對(duì)面部位嚴(yán)重腐蝕。襯Ni板下部、進(jìn)口管對(duì)面腐蝕嚴(yán)重。距焊縫6～7mm多處穿孔（見(jiàn)圖），φ1mm，穿孔附近減薄，最薄處只剩1mm。14實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕大修發(fā)現(xiàn)襯Ni板下部、進(jìn)口管實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔壁中部最嚴(yán)重處，襯Ni層與SS的焊縫已完全腐蝕消失，輕輕一撬，Ni板分層脫落與Ni連接處的316L，腐蝕嚴(yán)重，深度達(dá)2～3mm，離Ni板越遠(yuǎn)腐蝕越輕。316L與304L焊縫處，304L腐蝕嚴(yán)重，只剩1mm厚。15實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔壁中部最嚴(yán)重處，襯Ni層與實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕16實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕16實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

現(xiàn)場(chǎng)覆膜金相未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕跡象。塔壁腐蝕穿孔是發(fā)生在壁厚嚴(yán)重減薄的凹坑處的自然穿孔，不是孔蝕。

Ni與316L之間存在電偶腐蝕。316L與304L焊接處，由于Ni～SS、316L～304L兩個(gè)電偶的共同作用，304L產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。

17實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕現(xiàn)場(chǎng)覆膜金相未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

穿孔距焊縫6～7mm，屬HAZ，加速腐蝕圖中沿焊縫從上到下流線(xiàn)狀腐蝕，該區(qū)正處于進(jìn)口管對(duì)面，流體沖刷加速鈍化膜破壞，沖刷與腐蝕相互促進(jìn)。電偶、HAZ和沖刷腐蝕的聯(lián)合作用，該區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的活性凹坑腐蝕，使設(shè)備穿孔。18實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕穿孔距焊縫6～7mm，屬H實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

結(jié)論：氯化氫塔中段塔節(jié)嚴(yán)重腐蝕的原因是電偶、HAZ和沖刷腐蝕的聯(lián)合作用，使該區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的活性溶解。建議開(kāi)展更為嚴(yán)格的選材試驗(yàn)、研究。

19實(shí)例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕結(jié)論：19提示

解決“實(shí)例1”電偶腐蝕的有效措施恰好是構(gòu)成“實(shí)例2”電偶腐蝕的直接原因，∴要具體問(wèn)題具體分析。

20提示解決“實(shí)例1”電偶腐蝕的有效措施恰好是構(gòu)成定義特點(diǎn)磨損腐蝕：腐蝕介質(zhì)與金屬構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)使構(gòu)件局部表面遭受?chē)?yán)重的腐蝕破壞現(xiàn)象。效果非“磨損”與“腐蝕”的簡(jiǎn)單疊加，而是交互作用彼此促進(jìn)的?！巴牧鳌迸c“氣蝕”是磨損腐蝕兩種特殊形式。21定義特點(diǎn)磨損腐蝕：腐蝕介質(zhì)與金屬構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)使構(gòu)件局部實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂事故經(jīng)歷：1997年2月9日4：20am，某酒精廠3#蒸煮罐破裂，沸騰的玉米糊噴出；死亡1人，重傷3人，輕傷1人。1993年9月設(shè)備啟用，運(yùn)行3年多。裂紋狀況：進(jìn)料口補(bǔ)強(qiáng)圈上沿30mm處起裂，1020mm長(zhǎng)，縱向裂紋（圖）。22實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂事故經(jīng)歷：1997年2月9日4：實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂工藝流程：5個(gè)蒸煮罐串聯(lián)，第3個(gè)發(fā)生事故。壓縮機(jī)出口壓力：0.5～0.6MPa，到第5個(gè)達(dá)：0.1～0.2MPa是降壓過(guò)程。結(jié)構(gòu)特征：罐內(nèi)介質(zhì)下進(jìn)上出，接管端部與罐壁平齊。δn：10mm，裂紋處僅剩0.4～0.9mm厚，進(jìn)料口上部區(qū)域嚴(yán)重減薄。殼體材料：Q235-C。23實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂工藝流程：5個(gè)蒸煮罐串聯(lián)，第3個(gè)實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂比較分析：另一工廠同樣工況，采用插入式接管結(jié)構(gòu)（圖），未發(fā)生壁厚局部減薄現(xiàn)象。結(jié)論與建議：氣蝕、磨損腐蝕是事故的主要原因。將接管端部與罐壁的“平齊結(jié)構(gòu)”改為“插入式結(jié)構(gòu)”可避免此類(lèi)事故。24實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂比較分析：另一工廠同樣工況，采用實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂25實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂25實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂26實(shí)例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂26實(shí)例4：攪拌釜合并進(jìn)出口引發(fā)爆炸27實(shí)例4：攪拌釜合并進(jìn)出口引發(fā)爆炸27實(shí)例4：攪拌釜合并“進(jìn)、出料口”引發(fā)爆炸一間歇操作攪拌釜，為減少容器開(kāi)孔、布管緊湊，將液態(tài)物料“進(jìn)、出料口”合并，位于下封頭中心。接管端部與下封頭采用“平齊結(jié)構(gòu)”，以滿(mǎn)足排液需要，但引發(fā)氣蝕、閃蒸，使管口附近封頭壁厚減薄。物料中含固體顆粒，槳葉的下返料攪拌作用加速下封頭磨損。28實(shí)例4：攪拌釜合并“進(jìn)、出料口”引發(fā)爆炸一間歇操作攪拌釜，為實(shí)例4：攪拌釜合并“進(jìn)、出料口”引發(fā)爆炸“進(jìn)、出料口”附近成為檢測(cè)死角。內(nèi)部檢測(cè)受到攪拌軸、槳葉限制；外部檢測(cè)受到外保溫層、管法蘭限制。由于對(duì)此類(lèi)情況重視不夠，使管口附近下封頭壁厚嚴(yán)重減薄，引發(fā)攪拌釜爆炸。29實(shí)例4：攪拌釜合并“進(jìn)、出料口”引發(fā)爆炸“進(jìn)、出料口”附近成提示：

液體由狹窄的管路進(jìn)入相對(duì)寬闊的容器空間，在壓力有所降低的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣蝕、閃蒸、磨損腐蝕，使管口附近容器殼體局部壁厚減薄。30提示：液體由狹窄的管路進(jìn)入相對(duì)寬闊的容器空間腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)事先不查閱資料；忽視結(jié)構(gòu)對(duì)腐蝕的影響；認(rèn)為SS是萬(wàn)能的耐蝕材料；忽視加工（焊接）對(duì)腐蝕的影響；不重視大氣、水、蒸餾水等的腐蝕。31腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)事先不查閱資料；31選材的思路與影響因素成分決定組織，組織決定性能，性能決定選用。同時(shí)應(yīng)注意“加工”、“環(huán)境”、“比較”三環(huán)節(jié)。

加工環(huán)境比較成分組織性能選用→→→32選材的思路與影響因素成分決定組織，組織決定性能，性能決定選用“性質(zhì)”與“性能”性質(zhì)：一種事物所固有的、區(qū)別于其他事物的屬性。性能：某種事物的性質(zhì)在特定環(huán)境條件下所表現(xiàn)出的功能。二者的區(qū)別在于“環(huán)境”，性質(zhì)是固有的；環(huán)境是千變?nèi)f化的；所以對(duì)性能的要求是變化的。33“性質(zhì)”與“性能”性質(zhì)：一種事物所固有的、區(qū)別于其他事物的屬“性能”之一：δn↑～PWHT臨界應(yīng)力Sc＞σ最大，可避免SCC。Sc＞σs-——設(shè)計(jì)應(yīng)力（外應(yīng)力）Sc＞4.5[σ]——應(yīng)力集中處最大應(yīng)力顯然“Sc＞4.5[σ]”是控制環(huán)節(jié)。δn↑，經(jīng)濟(jì)上不合理，受力分析更不合理。∴PWHT是合理措施。對(duì)已形成尖銳缺口部位：“4.5”→∞，δn↑和PWHT都無(wú)濟(jì)于事。∴倍加防范。34“性能”之一：δn↑～PWHT臨界應(yīng)力Sc＞σ最大，可避免“性能”之二：低（常）溫～高溫σs——體心立方材料的屈服強(qiáng)度；σS`——面心立方結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度；σc——斷裂強(qiáng)度；

tk——韌脆轉(zhuǎn)變溫度Tc。35“性能”之二：低（常）溫～高溫σs——體心立方材料的屈“性能”之二：低溫～高溫36“性能”之二：低溫～高溫36“性能”之二：常溫～高溫Te——等強(qiáng)溫度

常溫：晶界↑∴細(xì)化晶粒——比表面積↑

高溫：晶內(nèi)↑∴粗晶?！缺砻娣e↓37“性能”之二：常溫～高溫Te——等強(qiáng)溫度37“性能”之二：常溫～高溫38“性能”之二：常溫～高溫38“性能”之三：F體～A體39“性能”之三：F體～A體39“性能”之四：高壓～低、中壓項(xiàng)目低、中壓高壓選材假設(shè)均勻、各向同性裂紋體基本理論彈性、塑性變形階段。薄膜理論，材料力學(xué)。裂紋形成與擴(kuò)展的控制，引入斷裂力學(xué)評(píng)定。管法蘭密封結(jié)構(gòu)整體法蘭螺紋法蘭（板式）等徑螺柱（栓）縮徑螺柱無(wú)自位性的墊片有自位性的透鏡墊40“性能”之四：高壓～低、中壓項(xiàng)目低、中壓高壓選材假設(shè)均勻、各“性能”之五：易受腐蝕的“陽(yáng)極”

金屬材料的破壞是陽(yáng)極反應(yīng)的直接結(jié)果，腐蝕破壞總是主要集中在陽(yáng)極區(qū)。所以需要注意：電極電位較低的金屬——電偶腐蝕（避免大陰小陽(yáng)），各種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕電位次序不同；溫度較高的部位——溫差電池（注意局部溫差）；41“性能”之五：易受腐蝕的“陽(yáng)極”金屬材料的破壞是“性能”之五：易受腐蝕的“陽(yáng)極”3.濃度較低的部位——氧濃度較低部位，鹽離子濃度較低部位?？p隙腐蝕