金屬腐蝕防護知識及其應用講座

1、據(jù)統(tǒng)計：金屬年產(chǎn)量的據(jù)統(tǒng)計：金屬年產(chǎn)量的1/3受腐蝕報廢，受腐蝕報廢，除除2/3尚可回爐外尚可回爐外, 約有約有10金屬永久腐金屬永久腐蝕損失。每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失占蝕損失。每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總值國民經(jīng)濟總值2 4%。腐蝕是材料受環(huán)境介質的化學、腐蝕是材料受環(huán)境介質的化學、 電化學和物理作用而產(chǎn)生的損壞電化學和物理作用而產(chǎn)生的損壞 或變質現(xiàn)象?；蜃冑|現(xiàn)象。電化學腐蝕是最電化學腐蝕是最常見的腐蝕常見的腐蝕例如：液態(tài)金屬例如：液態(tài)金屬腐蝕腐蝕例如：金屬的高例如：金屬的高溫氧化溫氧化陽極反應：陽極反應：Zn Zn2+ + 2e陰極反應：陰極反應：2H+ + 2e H2 腐蝕電流腐

2、蝕電流成分不均勻成分不均勻組織不均勻組織不均勻應力不均勻應力不均勻濃度不均勻濃度不均勻溫度不均勻溫度不均勻壓力不均勻壓力不均勻 點腐蝕隱蔽性強、破壞點腐蝕隱蔽性強、破壞性大，即使在腐蝕失重很小性大，即使在腐蝕失重很小的情況下，設備就會發(fā)生穿的情況下，設備就會發(fā)生穿孔破壞，導致事故孔破壞，導致事故 不銹鋼不銹鋼在含氯介質在含氯介質條件特別容條件特別容易發(fā)生點腐易發(fā)生點腐蝕！蝕！ 點腐蝕產(chǎn)生條件：點腐蝕產(chǎn)生條件：介質中含有氯離子和氧介質中含有氯離子和氧化劑（如溶解氧）化劑（如溶解氧） 也是一種危害性也是一種危害性很大的局部腐蝕！很大的局部腐蝕！原始晶界原始晶界晶界開裂晶界開裂晶界兩側貧鉻區(qū)晶界兩側

3、貧鉻區(qū)晶界析出碳化物晶界析出碳化物 也是一種危害性也是一種危害性很大的局部腐蝕！很大的局部腐蝕！晶粒晶粒 法蘭等密封件連法蘭等密封件連接時要特別注意！接時要特別注意！ 幾乎所有金幾乎所有金屬都會發(fā)生屬都會發(fā)生縫隙腐蝕！縫隙腐蝕！ 縫隙寬度范圍：縫隙寬度范圍：0.025 0.1mm 含氯離子會含氯離子會加速縫隙腐加速縫隙腐蝕速度！蝕速度！ 不銹鋼在不銹鋼在5%5%氯化氯化鈉溶液中沿焊縫殘余鈉溶液中沿焊縫殘余應力區(qū)發(fā)生應力腐蝕應力區(qū)發(fā)生應力腐蝕開裂，簡稱開裂，簡稱“氯脆氯脆”。 應力腐蝕應力腐蝕類型包括氯脆、類型包括氯脆、硫脆、堿脆、硫脆、堿脆、氨脆、硝脆等氨脆、硝脆等多種類型多種類型 應力腐蝕三

4、個應力腐蝕三個前提條件：前提條件：1）特定的材料；特定的材料；2）特定的介）特定的介質；質；3）臨界）臨界拉伸應力。拉伸應力。 SCC裂紋具有沿裂紋具有沿晶開裂和穿晶開裂兩晶開裂和穿晶開裂兩種類型。種類型。 換熱器不換熱器不銹鋼管束和碳銹鋼管束和碳鋼管板相連接鋼管板相連接導致嚴重電偶導致嚴重電偶腐蝕！腐蝕！ 異種金屬相互接異種金屬相互接觸并與電解質形成完觸并與電解質形成完整電流回路是發(fā)生電整電流回路是發(fā)生電偶腐蝕的必要條件。偶腐蝕的必要條件。 隔絕異種隔絕異種金屬相互接觸金屬相互接觸（如接觸面絕（如接觸面絕緣化）是解決緣化）是解決電偶腐蝕的有電偶腐蝕的有效方法！效方法！ 影響電偶腐蝕的影響電偶

5、腐蝕的因素主要包括陰陽極因素主要包括陰陽極面積比和介質電導率。面積比和介質電導率。 除了具有良好的除了具有良好的耐蝕性能之外，不耐蝕性能之外，不銹鋼還需具有良好銹鋼還需具有良好的工藝性能及力學的工藝性能及力學性能性能 Cr：最重要的耐：最重要的耐蝕合金元素，通過蝕合金元素，通過鈍化提高耐蝕性。鈍化提高耐蝕性。 Ni：主要的耐蝕合：主要的耐蝕合金元素，通過奧氏金元素，通過奧氏體化改善工藝性。體化改善工藝性。 Mo：主要耐點蝕：主要耐點蝕合金元素，改善不合金元素，改善不銹鋼耐點蝕性能。銹鋼耐點蝕性能。 Ti、Nb：提高不：提高不銹鋼的耐晶間腐銹鋼的耐晶間腐蝕性能。蝕性能。 N：改善不銹鋼的：改善不

6、銹鋼的耐局部腐蝕性能。耐局部腐蝕性能。 Cu：改善不銹鋼：改善不銹鋼在還原性酸中的耐在還原性酸中的耐蝕性。蝕性。 C：改善不銹鋼的力學性：改善不銹鋼的力學性能，但是降低其耐蝕性。能，但是降低其耐蝕性。 占不銹鋼產(chǎn)占不銹鋼產(chǎn)量和用量的量和用量的70%！ 不含不含Ni，價，價格便宜！格便宜！ 強度和硬度高，強度和硬度高，兼顧力學和耐兼顧力學和耐蝕性能！蝕性能！ 耐晶間腐蝕和應耐晶間腐蝕和應力腐蝕性能好！力腐蝕性能好！GBAISIW-Nr.GBAISIW-Nr.1Cr134101.40061Cr18Ni9 3021.43002Cr13 4201.4021 0Cr18Ni9 3041.43013Cr1

7、3 420J21.402800Cr19Ni10 304L 1.43061Cr17Ni2 4311.40570Cr17Ni12Mo23161.44019Cr18 440C 1.4125 00Cr17Ni14Mo2 316L1.44040Cr17 4301.4016 0Cr19Ni13Mo3 3171.444900Cr17 430LX(日) N/A 00Cr19Ni13Mo3 317L 1.44381Cr17Mn6Ni5N 2011.4372 00Cr20Ni25Mo4Cu 904L1.45391Cr18Mn8Ni5N 2021.437300Cr22Ni5Mo3N 22051.4417 鐵鎳基合金

8、：鐵鎳基合金：鎳含量鎳含量30%鎳鐵含量鎳鐵含量50%鎳基合金：鎳基合金：鎳含量鎳含量50% 良好的耐高良好的耐高溫水應力腐溫水應力腐蝕性能！蝕性能！ 良好的耐氫氟良好的耐氫氟酸腐蝕性能！酸腐蝕性能！ 良好的耐氯化物良好的耐氯化物應力腐蝕和抗高應力腐蝕和抗高溫氧化性能！溫氧化性能！ 良好的耐氯離子良好的耐氯離子點蝕和還原性酸點蝕和還原性酸腐蝕性能！腐蝕性能！ 優(yōu)良的耐氯離優(yōu)良的耐氯離子點蝕性能！子點蝕性能！ 在干氯氣和純氧在干氯氣和純氧中會發(fā)生自燃！中會發(fā)生自燃！ 不耐高溫強堿腐蝕！不耐高溫強堿腐蝕！ 優(yōu)良的耐還原性優(yōu)良的耐還原性酸腐蝕性能！酸腐蝕性能！ 優(yōu)良的耐有機酸優(yōu)良的耐有機酸腐蝕性能！

9、腐蝕性能！ 易氫脆，不耐易氫脆，不耐氫腐蝕！氫腐蝕！金屬覆蓋層：金屬覆蓋層：l電鍍（電鍍（Cr、Ni、Cu、Sn、Zn、Au、Ag等）等）l化學鍍（化學鍍（Ni-P鍍）鍍）l熱噴涂（熱噴涂（Zn、Al等）等）l包覆處理包覆處理( 如包鋁、不銹鋼內(nèi)襯等如包鋁、不銹鋼內(nèi)襯等) 分為陰極性鍍層分為陰極性鍍層和陽極性鍍層。和陽極性鍍層。 無需電流、鍍層均無需電流、鍍層均勻性好、適合管內(nèi)勻性好、適合管內(nèi)表面鍍層保護。表面鍍層保護。 常用于大面積外常用于大面積外防腐涂層防腐涂層。非金屬覆蓋層：非金屬覆蓋層：l搪瓷涂層搪瓷涂層l涂料涂層涂料涂層l塑料涂層塑料涂層l橡膠覆蓋層橡膠覆蓋層l化學轉化膜（磷化、化學

10、氧化、陽極氧化等）化學轉化膜（磷化、化學氧化、陽極氧化等） 緩蝕劑是一些少量加入腐蝕介質中就能顯著緩蝕劑是一些少量加入腐蝕介質中就能顯著減緩或阻止金屬腐蝕的物質，也叫腐蝕抑制劑。減緩或阻止金屬腐蝕的物質，也叫腐蝕抑制劑。 優(yōu)點在于用量少、優(yōu)點在于用量少、見效快、成本低、見效快、成本低、使用方便！使用方便！ 分為陽極型、陰分為陽極型、陰極型和混合型三極型和混合型三種類型緩蝕劑。種類型緩蝕劑。 一般適用于封閉一般適用于封閉體系，使用不當體系，使用不當會加速腐蝕！會加速腐蝕！ 電化學保護就是使金屬構件極化到免蝕區(qū)或電化學保護就是使金屬構件極化到免蝕區(qū)或鈍化區(qū)而得到保護。鈍化區(qū)而得到保護。 一次性投入

11、高、一次性投入高、技術要求高、但技術要求高、但是保護周期長！是保護周期長！ 分為陰極保護和陽分為陰極保護和陽極保護兩種方法。極保護兩種方法。 一般適用于長距離一般適用于長距離埋地管道外防護，埋地管道外防護，需定期維護！需定期維護！ 一種高性價比的一種高性價比的新型耐蝕金屬復新型耐蝕金屬復合材料！合材料！ 襯管采用耐蝕合襯管采用耐蝕合金制造，保證耐金制造，保證耐蝕性蝕性 基管采用碳鋼或基管采用碳鋼或低合金鋼制造，低合金鋼制造，保證承壓性保證承壓性l介質分析介質分析l腐蝕速率測定腐蝕速率測定l無損探傷檢測無損探傷檢測l在線安全評定在線安全評定 酸堿度、硬度、酸堿度、硬度、陰陽離子種類及陰陽離子種類

12、及含量含量 包括電阻法、腐蝕包括電阻法、腐蝕掛片法、線性極化掛片法、線性極化腐蝕探頭法腐蝕探頭法 滲透、磁粉、射滲透、磁粉、射線、超聲、渦流線、超聲、渦流探傷等探傷等 專家系統(tǒng)和神經(jīng)專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡網(wǎng)絡案例案例1 2Cr13填料盒應力腐蝕開裂分析填料盒應力腐蝕開裂分析 2Cr13不銹鋼填料盒開裂不銹鋼填料盒開裂失效的主要原因是氯化物失效的主要原因是氯化物應力腐蝕開裂應力腐蝕開裂 填料盒表面布滿穿晶型裂填料盒表面布滿穿晶型裂紋，如箭頭所示紋，如箭頭所示 案例案例2 20鋼鋼氫氣緩沖罐導凝閥斷裂氫氣緩沖罐導凝閥斷裂分析分析 20鋼導凝閥發(fā)生腐蝕疲勞斷鋼導凝閥發(fā)生腐蝕疲勞斷裂，如箭頭所示位置裂，如

13、箭頭所示位置 腐蝕疲勞裂紋源位于焊根應力集中腐蝕疲勞裂紋源位于焊根應力集中處，在閥內(nèi)酸性殘液和交變應力聯(lián)處，在閥內(nèi)酸性殘液和交變應力聯(lián)合作用下合作用下 發(fā)生腐蝕疲勞斷裂發(fā)生腐蝕疲勞斷裂案例案例3 16Mn容器堿應力腐蝕開裂分析容器堿應力腐蝕開裂分析 16Mn容器在罐內(nèi)有機堿和無機堿容器在罐內(nèi)有機堿和無機堿的共同作用下發(fā)生堿應力腐蝕開的共同作用下發(fā)生堿應力腐蝕開裂，共有裂，共有11道穿透性裂紋，如箭道穿透性裂紋，如箭頭所示位置頭所示位置 堿應力腐蝕開裂裂紋萌生于焊縫過堿應力腐蝕開裂裂紋萌生于焊縫過熱區(qū)，為穿晶型裂紋，圖中清晰可熱區(qū)，為穿晶型裂紋，圖中清晰可見焊縫過熱區(qū)特有的魏氏組織見焊縫過熱區(qū)特

14、有的魏氏組織案例案例4 20鋼加氫管硫化氫鋼加氫管硫化氫應力腐蝕開裂分析應力腐蝕開裂分析 著色探傷檢查后發(fā)現(xiàn)管線大小頭處長著色探傷檢查后發(fā)現(xiàn)管線大小頭處長度為度為12mm裂紋，其中裂紋，其中8mm分布在母分布在母材區(qū)域，材區(qū)域，4mm分布在焊縫區(qū)域分布在焊縫區(qū)域 裂紋內(nèi)部腐蝕產(chǎn)物含有大量硫元素，裂紋內(nèi)部腐蝕產(chǎn)物含有大量硫元素，硫含量高達硫含量高達21.6案例案例5 不銹鋼冷凝管高溫氯化物應力腐蝕開裂分析不銹鋼冷凝管高溫氯化物應力腐蝕開裂分析 冷凝管材料為冷凝管材料為1Cr18Ni9Ti，經(jīng)冷加工，經(jīng)冷加工盤繞而成，未經(jīng)去應力退火處理，使盤繞而成，未經(jīng)去應力退火處理，使用僅用僅3個月就發(fā)現(xiàn)大量開

15、裂個月就發(fā)現(xiàn)大量開裂 裂紋內(nèi)部腐蝕產(chǎn)物含有氯元素，裂紋內(nèi)部腐蝕產(chǎn)物含有氯元素，其含量為其含量為0.98% 案例案例6 40Cr小浮頭螺栓硫化氫應力腐蝕開裂分析小浮頭螺栓硫化氫應力腐蝕開裂分析 加氫精制裝置氣提塔頂冷卻器小浮頭加氫精制裝置氣提塔頂冷卻器小浮頭螺栓螺栓1月月17日投入使用，日投入使用，1月月28日發(fā)現(xiàn)日發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏，拆撿后發(fā)現(xiàn)大量螺栓斷裂內(nèi)漏，拆撿后發(fā)現(xiàn)大量螺栓斷裂 微觀斷口為典型穿晶斷裂，螺栓微觀斷口為典型穿晶斷裂，螺栓硬度高達硬度高達46 HRC，NACE 和和API 規(guī)定在硫化氫介質中鋼件硬度必規(guī)定在硫化氫介質中鋼件硬度必須須22HRC案例案例7 加氫高壓空冷器鈦材管束泄漏失效分

16、析加氫高壓空冷器鈦材管束泄漏失效分析 管束進口端內(nèi)襯純鈦管束，內(nèi)襯鈦管管束進口端內(nèi)襯純鈦管束，內(nèi)襯鈦管首先發(fā)生腐蝕破損，首先發(fā)生腐蝕破損， 隨后碳鋼管束發(fā)隨后碳鋼管束發(fā)生腐蝕穿孔，最終導致空冷器管束泄生腐蝕穿孔，最終導致空冷器管束泄漏事故的發(fā)生漏事故的發(fā)生 鈦管顯微組織中可以明顯看到有鈦管顯微組織中可以明顯看到有大量針狀、塊狀物（箭頭所示），大量針狀、塊狀物（箭頭所示），為脆性氫化鈦為脆性氫化鈦案例案例8 紫銅冷凝管氨應力腐蝕破裂分析紫銅冷凝管氨應力腐蝕破裂分析 冷凝管表面出現(xiàn)多處裂紋，裂紋方向冷凝管表面出現(xiàn)多處裂紋，裂紋方向為軸向，長度約為軸向，長度約2030mm不等，裂紋不等，裂紋附近紫銅

17、管外表面顏色為黑色，有腐附近紫銅管外表面顏色為黑色，有腐蝕痕跡蝕痕跡 冷凝管內(nèi)表面裂紋附近發(fā)現(xiàn)綠色冷凝管內(nèi)表面裂紋附近發(fā)現(xiàn)綠色銅銹，有氨氣味，采用銅銹，有氨氣味，采用pH試紙試紙測試顯示堿性測試顯示堿性案例案例9 Failure analysis of leakage on E600 outlet pipe There have been seven leaks on E600 outlet pipe since April 14, 2005. All leaks happened on welding lines, being of the cracking type Cracks of o

18、utlet pipe was Alkali Stress Corrosion, which happened due to the exit of hydrolytic action and accumulation in local place 案例案例10 Q235A管式換熱器管束腐蝕穿孔分析管式換熱器管束腐蝕穿孔分析 某廠管式換熱器管束發(fā)生腐蝕穿孔，某廠管式換熱器管束發(fā)生腐蝕穿孔，致使管程熱媒（熱油）泄漏，并導致致使管程熱媒（熱油）泄漏，并導致?lián)Q熱器無法正常工作，嚴重影響工廠換熱器無法正常工作，嚴重影響工廠生產(chǎn)的正常進行生產(chǎn)的正常進行 管程水質含氧量高達管程水質含氧量高達7.33 mg / L