Dd 第三章 常見的局部腐蝕

1、Chapter 3 Local Corrosions 常見的局部腐蝕常見的局部腐蝕電偶腐蝕電偶腐蝕 Galvanic Corrosion孔蝕、點(diǎn)蝕孔蝕、點(diǎn)蝕 Pitting縫隙腐蝕縫隙腐蝕 Crevice Corrosion選擇性腐蝕選擇性腐蝕 Selective Corrosion晶間腐蝕晶間腐蝕 Intergranular Corrosion應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)力腐蝕開裂 Stress Corrosion Cracking 腐蝕疲勞腐蝕疲勞Corrosion Fatigue磨損腐蝕磨損腐蝕 Erosion Corrosion腐蝕形態(tài)示意圖腐蝕形態(tài)示意圖日本三菱化工機(jī)械公司日本三菱化工機(jī)械公司10

2、年化工設(shè)備破壞原因統(tǒng)計(jì)年化工設(shè)備破壞原因統(tǒng)計(jì)Section 2Galvanic Corrosion 電偶腐蝕電偶腐蝕1. The Concept of Galvanic Corrosion 電偶腐蝕的概念電偶腐蝕的概念異種金屬彼此接觸或通過其它導(dǎo)體連通，處于同一介質(zhì)中，會(huì)造成接觸部分異種金屬彼此接觸或通過其它導(dǎo)體連通，處于同一介質(zhì)中，會(huì)造成接觸部分的局部腐蝕。其中電位較低的金屬，溶解速度增大，電位較高的金屬，溶解的局部腐蝕。其中電位較低的金屬，溶解速度增大，電位較高的金屬，溶解速度反而減小，這種腐蝕稱為電偶腐蝕，或稱接觸腐蝕、雙金屬腐蝕。速度反而減小，這種腐蝕稱為電偶腐蝕，或稱接觸腐蝕、雙金屬

3、腐蝕。 在電偶腐蝕電池中，腐蝕在電偶腐蝕電池中，腐蝕電位較低的金屬由于和腐電位較低的金屬由于和腐蝕電位較高的金屬接觸而蝕電位較高的金屬接觸而產(chǎn)生了陽極極化，其結(jié)果產(chǎn)生了陽極極化，其結(jié)果使溶解速度增加；而電位使溶解速度增加；而電位較正的金屬，由于和電位較正的金屬，由于和電位較低的金屬接觸而發(fā)生陰較低的金屬接觸而發(fā)生陰極極化，結(jié)果使溶解速度極極化，結(jié)果使溶解速度下降，即受到了陰極保護(hù)，下降，即受到了陰極保護(hù)，這就是電偶腐蝕的原理這就是電偶腐蝕的原理 3.1 Galvanic Series 電偶序電偶序 在電偶序中相距越遠(yuǎn)的材料互相接觸，電偶腐蝕就越嚴(yán)重；在電偶序中相距越遠(yuǎn)的材料互相接觸，電偶腐蝕就

4、越嚴(yán)重；相距越近的材料接觸，發(fā)生電偶腐蝕的傾向就越小。相距越近的材料接觸，發(fā)生電偶腐蝕的傾向就越小。 3.2 Corrosive Media 介質(zhì)條件介質(zhì)條件 3.2.1 Composition - 介質(zhì)成分介質(zhì)成分(Cu-Fe偶對在偶對在NH4+中會(huì)逆轉(zhuǎn)中會(huì)逆轉(zhuǎn)) 3.2.2 Temperature - 介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度（Cu-Zn偶對在超過偶對在超過80熱水中逆轉(zhuǎn)熱水中逆轉(zhuǎn)） 3.2.3 pH Value- 介質(zhì)的介質(zhì)的pH值值(Mg-Al偶對由中性或微酸向堿性變化偶對由中性或微酸向堿性變化時(shí)的逆轉(zhuǎn)時(shí)的逆轉(zhuǎn)) 3.2.4 Stirring or Flowing 介質(zhì)的攪拌或流動(dòng)介質(zhì)的攪拌或

5、流動(dòng) 3.2.5 The Conductivity 介質(zhì)的電阻率介質(zhì)的電阻率(導(dǎo)電弱僅在結(jié)合部；導(dǎo)導(dǎo)電弱僅在結(jié)合部；導(dǎo)電強(qiáng)腐蝕嚴(yán)重分布面廣電強(qiáng)腐蝕嚴(yán)重分布面廣) 3.3 Area Effect 面積效應(yīng)面積效應(yīng) An area ratio of a large cathode and a small anode should be avoided. 影響電偶腐蝕的因素影響電偶腐蝕的因素 4.1 Suitable Choice of Metal Material 合理選材合理選材 選擇在電偶序中位置靠近的金屬相組合。選擇在電偶序中位置靠近的金屬相組合。 4.2 Suitable Structur

6、al Design 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1 Avoid the unfavorable area effect of a small anode and large cathode. 盡量避免小陽極、大陰極的結(jié)構(gòu)。盡量避免小陽極、大陰極的結(jié)構(gòu)。 4.2.2 Insulate dissimilar Metals as possible 將不同的金屬將不同的金屬彼此絕緣。彼此絕緣。 4.2.3 Install a third metal that is anodic to both metals in the galvanic contact 插入第三種金屬。插入第三種金屬。 4

7、.2.4 Design for the use of readily replaceable anodic parts or make them thicker for longer life 將陽極部件設(shè)計(jì)成為易將陽極部件設(shè)計(jì)成為易于更換的，或適當(dāng)增厚以延長壽命。于更換的，或適當(dāng)增厚以延長壽命。加入中間金屬的結(jié)構(gòu)加入中間金屬的結(jié)構(gòu) 4.3 Apply coatings with caution 應(yīng)用涂料保護(hù)層應(yīng)用涂料保護(hù)層 4.4 Add inhibitors to decrease the aggressiveness of environment 改善腐蝕環(huán)境改善腐蝕環(huán)境 4.5 Cat

8、hodic protection 陰極保護(hù)陰極保護(hù)防止電偶腐蝕的措施防止電偶腐蝕的措施Section 3 Pitting 孔蝕孔蝕1. Definition of pitting and its Characteristics 孔蝕的定義及其特征孔蝕的定義及其特征o1.1 Definition 定義定義n孔蝕又叫點(diǎn)蝕、坑蝕，是一種集中發(fā)生在某些點(diǎn)處并向金孔蝕又叫點(diǎn)蝕、坑蝕，是一種集中發(fā)生在某些點(diǎn)處并向金屬內(nèi)部發(fā)展的孔、坑狀腐蝕。屬內(nèi)部發(fā)展的孔、坑狀腐蝕。(Cl、Cu 2+、Fe 3+、Hg 2+加加劇孔蝕；劇孔蝕；NO3、OH、SO4 2延緩、抑制孔蝕延緩、抑制孔蝕)o1.2 The char

9、acteristics of pitting 點(diǎn)蝕的形貌特征點(diǎn)蝕的形貌特征（a a）窄深、（）窄深、（b b）橢圓形、（）橢圓形、（c c）寬淺、（）寬淺、（d d）表面下面、（）表面下面、（e e）底切形、（）底切形、（f f）水平形（）水平形（g g）垂直形）垂直形1. Definition of pitting and its Characteristics 孔蝕的定義及其特征孔蝕的定義及其特征1. Definition of pitting and its Characteristics 孔蝕的定義及其特征孔蝕的定義及其特征2.1 Initiation of pits 蝕孔的形核蝕孔的

10、形核n孔蝕電位或破裂電位、擊穿電位（孔蝕電位或破裂電位、擊穿電位（Vbr）。）。n2.1.12.1.1鈍化膜破壞理論：小孔的發(fā)生是當(dāng)腐蝕性陰離子（如鈍化膜破壞理論：小孔的發(fā)生是當(dāng)腐蝕性陰離子（如ClCl- -）在鈍化膜上吸附以后，由于在鈍化膜上吸附以后，由于ClCl- -半徑小而穿過鈍化膜，進(jìn)入膜半徑小而穿過鈍化膜，進(jìn)入膜內(nèi)后內(nèi)后“污染了鈍化膜污染了鈍化膜”，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的感應(yīng)離子導(dǎo)電，于是，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的感應(yīng)離子導(dǎo)電，于是此膜在一定點(diǎn)上變得能夠維持高的電流密度，并能使陽離子此膜在一定點(diǎn)上變得能夠維持高的電流密度，并能使陽離子雜亂移動(dòng)而活躍起來，當(dāng)膜雜亂移動(dòng)而活躍起來，當(dāng)膜- -溶液界面的電場達(dá)到

11、某一臨界值溶液界面的電場達(dá)到某一臨界值時(shí)就發(fā)生點(diǎn)蝕。時(shí)就發(fā)生點(diǎn)蝕。n2.1.22.1.2吸附理論：點(diǎn)蝕的發(fā)生是由于氯離子和氧的競爭吸附結(jié)吸附理論：點(diǎn)蝕的發(fā)生是由于氯離子和氧的競爭吸附結(jié)果而造成的。當(dāng)金屬表面上氧的吸附點(diǎn)被氯離子所替代時(shí)，果而造成的。當(dāng)金屬表面上氧的吸附點(diǎn)被氯離子所替代時(shí)，就發(fā)生點(diǎn)蝕。就發(fā)生點(diǎn)蝕。2. Mechanism of pitting 孔蝕的機(jī)理孔蝕的機(jī)理鋁合金蝕孔的成長鋁合金蝕孔的成長o2.2 Development of pits 孔蝕的發(fā)展孔蝕的發(fā)展n2.2.1 閉塞電池的形成閉塞電池的形成 p陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：p陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： p總的反應(yīng)：總的反應(yīng)： n2

12、.2.2閉塞電池的自催化閉塞電池的自催化( Autocatalytic )過程過程 p隨著腐蝕的發(fā)展，蝕孔內(nèi)隨著腐蝕的發(fā)展，蝕孔內(nèi)Al3+濃集，為了保持電中性而受到正濃集，為了保持電中性而受到正離子的吸引，離子的吸引，Cl-等向孔內(nèi)遷移、富集；等向孔內(nèi)遷移、富集；pAl 3+發(fā)生水解反應(yīng)，并使蝕孔內(nèi)溶液酸化，溶液的酸化又進(jìn)發(fā)生水解反應(yīng)，并使蝕孔內(nèi)溶液酸化，溶液的酸化又進(jìn)一步加速了腐蝕的發(fā)展。一步加速了腐蝕的發(fā)展。2. Mechanism of pitting 孔蝕的機(jī)理孔蝕的機(jī)理eAlAl33OHeOHO44222OHOAlOHAlOHOAl23232262)(463o隨著孔蝕的發(fā)展，蝕孔的隨

13、著孔蝕的發(fā)展，蝕孔的加深，也會(huì)發(fā)生孔蝕不斷加深，也會(huì)發(fā)生孔蝕不斷減速最終停止發(fā)展的現(xiàn)象。減速最終停止發(fā)展的現(xiàn)象。n“環(huán)狀陽極極化曲線環(huán)狀陽極極化曲線”n 在孔蝕電位在孔蝕電位V Vbrbr以上，孔以上，孔蝕會(huì)迅速發(fā)生發(fā)展；蝕會(huì)迅速發(fā)生發(fā)展；n 電位在電位在V VbrbrV Vp p之間，之間，已經(jīng)形成的蝕孔繼續(xù)發(fā)展，已經(jīng)形成的蝕孔繼續(xù)發(fā)展，但不會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔；但不會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔；n 電位在電位在V Vp p以下，則蝕孔以下，則蝕孔不能發(fā)生，已形成的蝕孔停不能發(fā)生，已形成的蝕孔停止發(fā)展，進(jìn)入鈍態(tài)。止發(fā)展，進(jìn)入鈍態(tài)。3. Repassivity of Pitting 孔蝕的再鈍化特點(diǎn)孔蝕的再鈍化特

14、點(diǎn)o4.1 Environmental effect 環(huán)境因素環(huán)境因素n4.1.1 介質(zhì)的類型（介質(zhì)的類型（不銹鋼不銹鋼Cl；CuSO4 2 ）n4.1.2 介質(zhì)濃度（介質(zhì)濃度（超過一定濃度才發(fā)生超過一定濃度才發(fā)生 ）n4.1.3 介質(zhì)中其他陰離子的作用介質(zhì)中其他陰離子的作用p（對不銹鋼的緩蝕效果對不銹鋼的緩蝕效果：OHNO3 AC SO4 2 ClO4）n4.1.4 介質(zhì)溫度的影響介質(zhì)溫度的影響n4.1.5 溶液溶液pH值的影響值的影響pPH10時(shí)孔蝕電位迅速上升，發(fā)生難度增加時(shí)孔蝕電位迅速上升，發(fā)生難度增加o4.2 Metallurgical Variables 冶金因素冶金因素n不銹鋼中

15、含不銹鋼中含Mo、Ni及高及高Cr耐孔蝕耐孔蝕n奧氏體優(yōu)于鐵素體、馬氏體奧氏體優(yōu)于鐵素體、馬氏體n減少減少C、S夾雜物夾雜物4. Influencing factors of pitting 影響孔蝕的因素影響孔蝕的因素n5.1 5.1 改善介質(zhì)條件：降低溶液中的改善介質(zhì)條件：降低溶液中的ClCl- -含量，減少氧化劑，含量，減少氧化劑，降低溫度，提高降低溫度，提高pHpH值等都可以減少孔蝕的發(fā)生。值等都可以減少孔蝕的發(fā)生。n5.2 5.2 選用耐孔蝕的合金材料：選用奧氏體不銹鋼、雙相不選用耐孔蝕的合金材料：選用奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼以及高純鐵素體不銹鋼等耐孔蝕性能好的材料。銹鋼以及高純鐵素

16、體不銹鋼等耐孔蝕性能好的材料。n5.3 5.3 電化學(xué)保護(hù)：利用陰極保護(hù)，陰極極化使電位低于電化學(xué)保護(hù)：利用陰極保護(hù)，陰極極化使電位低于V Vbrbr，使材料處于穩(wěn)定鈍化區(qū)。使材料處于穩(wěn)定鈍化區(qū)。n5.4 5.4 對合金表面進(jìn)行鈍化處理，提高材料鈍態(tài)穩(wěn)定性。對合金表面進(jìn)行鈍化處理，提高材料鈍態(tài)穩(wěn)定性。n5.5 5.5 使用緩蝕劑：對封閉系統(tǒng)使用緩蝕劑最有效。用于不使用緩蝕劑：對封閉系統(tǒng)使用緩蝕劑最有效。用于不銹鋼的常用緩蝕劑有硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽和堿，最有銹鋼的常用緩蝕劑有硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽和堿，最有效的是亞硝酸鈉。緩蝕劑的加入量要適宜。效的是亞硝酸鈉。緩蝕劑的加入量要適宜。5. Pre

17、vention of Pitting 防止孔蝕的措施防止孔蝕的措施1. Concept of crevice corrosion 縫隙腐蝕的概念縫隙腐蝕的概念2. Characteristics of crevice corrosion 縫隙腐蝕的特征縫隙腐蝕的特征3. Mechanism of crevice corrosion 縫隙腐蝕的機(jī)理縫隙腐蝕的機(jī)理碳鋼在中性海水中的縫隙腐蝕示意圖碳鋼在中性海水中的縫隙腐蝕示意圖4. Comparison of pitting and crevice corrosion 孔蝕與縫蝕的異同點(diǎn)孔蝕與縫蝕的異同點(diǎn)pV5. Influencing facto

18、rs of crevice corrosion 影響縫隙腐蝕的因素影響縫隙腐蝕的因素6. Prevention of crevice corrosion 防止縫隙腐蝕的措施防止縫隙腐蝕的措施防止縫隙腐蝕的措施防止縫隙腐蝕的措施 Section 5 Selective Corrosion 選擇性腐蝕選擇性腐蝕Selective Corrosion is the removal of one element from a solid alloy by corrosion processes. (合金在腐蝕過程中，腐蝕介質(zhì)不合金在腐蝕過程中，腐蝕介質(zhì)不是按合金的比例侵蝕，而是發(fā)生了其中某種是按合金的

19、比例侵蝕，而是發(fā)生了其中某種成分的選擇性溶解，使合金的機(jī)械強(qiáng)度下降，成分的選擇性溶解，使合金的機(jī)械強(qiáng)度下降，這種腐蝕形態(tài)稱之為成分選擇腐蝕，或稱為這種腐蝕形態(tài)稱之為成分選擇腐蝕，或稱為選擇性腐蝕選擇性腐蝕)。 1. Dezincification 黃銅脫鋅黃銅脫鋅 1.1 The concept of dezincification黃銅脫黃銅脫鋅的概念鋅的概念 1.1.1 Layer-type dezincification 層狀脫鋅：又層狀脫鋅：又稱為均勻脫鋅，黃銅表面象是被一層層地剝走似的。稱為均勻脫鋅，黃銅表面象是被一層層地剝走似的。 1.1.2 Plug-type dezincific

20、ation 栓狀脫鋅：又稱栓狀脫鋅：又稱為局部脫鋅（或帶狀脫鋅），在黃銅的局部表面，由為局部脫鋅（或帶狀脫鋅），在黃銅的局部表面，由于鋅的溶解形成蝕孔，蝕孔有時(shí)被腐蝕產(chǎn)物覆蓋。于鋅的溶解形成蝕孔，蝕孔有時(shí)被腐蝕產(chǎn)物覆蓋。 1.2 The mechanism of dezincification 黃銅脫鋅腐蝕的機(jī)理黃銅脫鋅腐蝕的機(jī)理 1.2.1 鋅選擇溶解理論鋅選擇溶解理論：這種理論認(rèn)為僅是合金表這種理論認(rèn)為僅是合金表層中的鋅作為腐蝕電池的陽極發(fā)生選擇性溶解，層中的鋅作為腐蝕電池的陽極發(fā)生選擇性溶解，表面層稍里處的鋅原子通過表面層上的空位經(jīng)擴(kuò)表面層稍里處的鋅原子通過表面層上的空位經(jīng)擴(kuò)散抵達(dá)溶解反

21、應(yīng)的地點(diǎn)繼續(xù)被溶解，留下疏松的散抵達(dá)溶解反應(yīng)的地點(diǎn)繼續(xù)被溶解，留下疏松的銅層銅層。（銅在稀鹽酸中的腐蝕）。（銅在稀鹽酸中的腐蝕） 1.2.2 溶解溶解-沉積理論：沉積理論：這種理論認(rèn)為腐蝕時(shí)銅和鋅這種理論認(rèn)為腐蝕時(shí)銅和鋅一起以金屬離子的形式進(jìn)入溶液，由于銅離子的一起以金屬離子的形式進(jìn)入溶液，由于銅離子的析出電位比合金的腐蝕電位高，所以銅離子很快析出電位比合金的腐蝕電位高，所以銅離子很快便在靠近溶解地點(diǎn)的黃銅表面上以純銅的形式重便在靠近溶解地點(diǎn)的黃銅表面上以純銅的形式重新沉積。新沉積。 。（銅在濃鹽酸中的腐蝕）。（銅在濃鹽酸中的腐蝕） 1.3 Influencing factors and co

22、ntrolling measurements 影響因素與控制方法影響因素與控制方法 1.3.1介質(zhì)中的溶解氧有促進(jìn)脫鋅的作用，但即使在缺氧的介質(zhì)中的溶解氧有促進(jìn)脫鋅的作用，但即使在缺氧的介質(zhì)中，脫鋅的作用亦能夠進(jìn)行。因?yàn)殇\是相當(dāng)活潑的金介質(zhì)中，脫鋅的作用亦能夠進(jìn)行。因?yàn)殇\是相當(dāng)活潑的金屬，在純水中能夠通過水的陰極還原生成氫氣和氫氧根離屬，在純水中能夠通過水的陰極還原生成氫氣和氫氧根離子。子。 1.3.2 溶液的滯流狀態(tài)，含氯離子，或黃銅表面上有疏松溶液的滯流狀態(tài)，含氯離子，或黃銅表面上有疏松的垢層或沉積物都能促進(jìn)腐蝕，反之則減輕腐蝕。的垢層或沉積物都能促進(jìn)腐蝕，反之則減輕腐蝕。 1.3.3黃銅

23、的含鋅量越高，其脫鋅傾向和腐蝕速度越大。在黃銅的含鋅量越高，其脫鋅傾向和腐蝕速度越大。在自然條件下，多半是在含鋅量高于自然條件下，多半是在含鋅量高于15%的黃銅上發(fā)現(xiàn)脫鋅。的黃銅上發(fā)現(xiàn)脫鋅。 1.3.4黃銅中加入少量的砷、銻、錫、磷等可使脫鋅敏感性黃銅中加入少量的砷、銻、錫、磷等可使脫鋅敏感性下降。主要是它們起到下降。主要是它們起到“緩蝕劑緩蝕劑”的作用，在黃銅表面形的作用，在黃銅表面形成保護(hù)性膜，抑制脫鋅過程的進(jìn)行。成保護(hù)性膜，抑制脫鋅過程的進(jìn)行。 2. Graphitization of gray cast iron 灰口鑄鐵石墨化灰口鑄鐵石墨化 灰鑄鐵中的石墨以片層狀分布于鐵素體內(nèi)，在鹽

24、灰鑄鐵中的石墨以片層狀分布于鐵素體內(nèi)，在鹽水、礦水、土壤及極稀的酸性溶液中發(fā)生鐵素體水、礦水、土壤及極稀的酸性溶液中發(fā)生鐵素體的選擇性腐蝕，作為陰極相的石墨殘留下來，結(jié)的選擇性腐蝕，作為陰極相的石墨殘留下來，結(jié)果使灰鑄鐵似乎變成了石墨，故稱為灰鑄鐵石墨果使灰鑄鐵似乎變成了石墨，故稱為灰鑄鐵石墨化腐蝕。化腐蝕。 灰鑄鐵石墨化產(chǎn)生的原因：灰鑄鐵石墨化產(chǎn)生的原因：在腐蝕介質(zhì)中組成了在腐蝕介質(zhì)中組成了以鐵素體為陽極、片狀的石墨為陰極的高效腐蝕以鐵素體為陽極、片狀的石墨為陰極的高效腐蝕電池，經(jīng)選擇性腐蝕以后，成為石墨、空隙和鐵電池，經(jīng)選擇性腐蝕以后，成為石墨、空隙和鐵銹構(gòu)成的多孔體，使鑄鐵喪失原有的金屬

25、屬性和銹構(gòu)成的多孔體，使鑄鐵喪失原有的金屬屬性和性能。性能。3. The Characteristics of SCC - 應(yīng)力腐蝕開裂的特征應(yīng)力腐蝕開裂的特征 3.1 Stages of Stress Corrosion Cracking 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕開裂的幾個(gè)階段開裂的幾個(gè)階段 3.1.1 裂紋萌生期：由腐蝕引起裂紋或坑蝕階段。裂紋萌生期：由腐蝕引起裂紋或坑蝕階段。 3.1.2 裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展期：裂紋成核后直至發(fā)展到臨界尺寸所裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展期：裂紋成核后直至發(fā)展到臨界尺寸所經(jīng)歷時(shí)間。經(jīng)歷時(shí)間。 3.1.3 裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展期：裂紋達(dá)到臨界尺寸后，由純力學(xué)裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展期：裂紋達(dá)到臨界尺寸后，

26、由純力學(xué)作用裂紋失穩(wěn)導(dǎo)致斷裂。作用裂紋失穩(wěn)導(dǎo)致斷裂。 3.2 The Characteristics of SCC 應(yīng)力腐蝕裂紋特點(diǎn)應(yīng)力腐蝕裂紋特點(diǎn) 應(yīng)力腐蝕裂紋有沿晶型、穿晶型和混合型三種類型應(yīng)力腐蝕裂紋有沿晶型、穿晶型和混合型三種類型 應(yīng)力腐蝕裂紋的主要特點(diǎn)是：裂紋起源于表面；裂紋的長應(yīng)力腐蝕裂紋的主要特點(diǎn)是：裂紋起源于表面；裂紋的長寬不成比例，相差幾個(gè)數(shù)量級；裂紋擴(kuò)展方向一般垂直于寬不成比例，相差幾個(gè)數(shù)量級；裂紋擴(kuò)展方向一般垂直于主拉應(yīng)力方向；裂紋一般呈樹枝狀。主拉應(yīng)力方向；裂紋一般呈樹枝狀。 3.3 Crack Morphology 裂紋斷口裂紋斷口 應(yīng)力腐蝕斷裂從宏觀上屬于脆性斷裂，

27、在斷裂面微觀尺度應(yīng)力腐蝕斷裂從宏觀上屬于脆性斷裂，在斷裂面微觀尺度上可觀察到明顯的塑性流變的痕跡。由于腐蝕介質(zhì)的作用，上可觀察到明顯的塑性流變的痕跡。由于腐蝕介質(zhì)的作用，斷口表面顏色暗淡，顯微斷口上往往可見腐蝕坑及二次裂斷口表面顏色暗淡，顯微斷口上往往可見腐蝕坑及二次裂紋。紋。 4. The mechanism of SCC 應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理 4.1 Anodic dissolution theory 陽極溶解理論陽極溶解理論 裂紋尖端的應(yīng)力集中使晶界、滑移帶、相界面等處產(chǎn)生變裂紋尖端的應(yīng)力集中使晶界、滑移帶、相界面等處產(chǎn)生變形，或者將裂紋拉開，使之成為新的活性陽極，形成裂紋形

28、，或者將裂紋拉開，使之成為新的活性陽極，形成裂紋尖端大陰極小陽極的閉塞腐蝕電池，由于閉塞電池的自催尖端大陰極小陽極的閉塞腐蝕電池，由于閉塞電池的自催化作用使裂紋前沿具有非常大的溶解速度?；饔檬沽鸭y前沿具有非常大的溶解速度。 4.2 Film rupture theory 膜破裂理論膜破裂理論 腐蝕產(chǎn)物膜在應(yīng)力作用下引起破壞、裸露出活性金屬基體，腐蝕產(chǎn)物膜在應(yīng)力作用下引起破壞、裸露出活性金屬基體，與膜未破裂處構(gòu)成大陰極小陽極的腐蝕電池。與膜未破裂處構(gòu)成大陰極小陽極的腐蝕電池。 4.3 Hydrogen embrittlement mechanisms 氫脆理論氫脆理論 強(qiáng)調(diào)氫在應(yīng)力腐蝕中起著重

29、要的作用，裂紋尖端溶液酸化，強(qiáng)調(diào)氫在應(yīng)力腐蝕中起著重要的作用，裂紋尖端溶液酸化，氫離子濃度提高，在裂紋尖端微陰極上被還原以后，變成氫離子濃度提高，在裂紋尖端微陰極上被還原以后，變成吸附氫原子向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，使裂尖區(qū)脆化，張應(yīng)力使裂吸附氫原子向金屬內(nèi)部擴(kuò)散，使裂尖區(qū)脆化，張應(yīng)力使裂尖區(qū)脆斷，促進(jìn)裂紋擴(kuò)張，等等。尖區(qū)脆斷，促進(jìn)裂紋擴(kuò)張，等等。應(yīng)力腐蝕開裂模型應(yīng)力腐蝕開裂模型 5. Influencing factors and prevention of SCC 影響因素及防止措施影響因素及防止措施 5.1 合理選材合理選材 5.2 控制應(yīng)力分布控制應(yīng)力分布 5.3 控制腐蝕介質(zhì)控制腐蝕介質(zhì) 5.

30、4 電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)Section 8 Corrosion Fatigue 腐蝕疲勞腐蝕疲勞v1. Concept of corrosion fatigue腐蝕疲勞的概念腐蝕疲勞的概念金屬在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力共同作用下引起的破壞金屬在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力共同作用下引起的破壞為腐蝕疲勞。為腐蝕疲勞。v2. The characteristics of corrosion fatigue 腐蝕腐蝕疲勞的特點(diǎn)疲勞的特點(diǎn)2.1腐蝕疲勞沒有材料與介質(zhì)之間明確限定的組合關(guān)腐蝕疲勞沒有材料與介質(zhì)之間明確限定的組合關(guān)系，可以在大多數(shù)水溶性介質(zhì)中發(fā)生。系，可以在大多數(shù)水溶性介質(zhì)中發(fā)生。2.2疲勞腐蝕無下限臨界

31、應(yīng)力值。疲勞腐蝕無下限臨界應(yīng)力值。2.3 腐蝕疲勞裂紋多為穿晶型，斷口疲勞區(qū)有腐蝕產(chǎn)腐蝕疲勞裂紋多為穿晶型，斷口疲勞區(qū)有腐蝕產(chǎn)物。物。2.4 腐蝕疲勞不受電位區(qū)段的限制，可以在活化區(qū)也腐蝕疲勞不受電位區(qū)段的限制，可以在活化區(qū)也可以在鈍化區(qū)發(fā)生?？梢栽阝g化區(qū)發(fā)生。v3. The mechanism of corrosion fatigue 腐蝕疲腐蝕疲勞機(jī)理勞機(jī)理一般認(rèn)為，金屬在交變應(yīng)力的作用下，某些部位先一般認(rèn)為，金屬在交變應(yīng)力的作用下，某些部位先產(chǎn)生塑性變形，造成表面電化學(xué)性質(zhì)的不均勻，形產(chǎn)生塑性變形，造成表面電化學(xué)性質(zhì)的不均勻，形成腐蝕電池。金屬應(yīng)變部位為陽極而未變形處為陰成腐蝕電池。金屬

32、應(yīng)變部位為陽極而未變形處為陰極，陽極腐蝕生成微裂紋，裂紋在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)極，陽極腐蝕生成微裂紋，裂紋在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下沿滑移面擴(kuò)展，故多產(chǎn)生穿晶開裂。共同作用下沿滑移面擴(kuò)展，故多產(chǎn)生穿晶開裂。4. Influencing factors of corrosion fatigue 影響腐蝕疲勞的因素影響腐蝕疲勞的因素v4.1 Mechanics factors 力學(xué)因素力學(xué)因素4.1.1 Stress cycle parameters 應(yīng)力循環(huán)參數(shù)應(yīng)力循環(huán)參數(shù)v 應(yīng)力循環(huán)頻率應(yīng)力循環(huán)頻率v 應(yīng)力不對稱系數(shù)應(yīng)力不對稱系數(shù)4.1.2 Types of corrosion loading 疲勞

33、加載方式疲勞加載方式v 扭轉(zhuǎn)疲勞扭轉(zhuǎn)疲勞 旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞 擠壓疲勞擠壓疲勞4.1.3 Stress concentration 應(yīng)力集中應(yīng)力集中v4.2 Environmental effect 環(huán)境因素的影響環(huán)境因素的影響 4.2.1 Temperature 溫度：隨溫度的升高，材料的溫度：隨溫度的升高，材料的耐腐蝕疲勞性能下降，而對純疲勞性能的影響較小。耐腐蝕疲勞性能下降，而對純疲勞性能的影響較小。 4.2.2 Corrosive medium 介質(zhì)的腐蝕性：介質(zhì)的腐介質(zhì)的腐蝕性：介質(zhì)的腐蝕性越強(qiáng)，腐蝕疲勞強(qiáng)度越低。蝕性越強(qiáng)，腐蝕疲勞強(qiáng)度越低。fR4.3 Material eff

34、ect 材料因素的影響材料因素的影響v4.3.1 Corrosion resistance 材料的耐蝕材料的耐蝕v4.3.2 Microstructure 組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)v4.3.3 Superficial state 表面狀態(tài)表面狀態(tài)v5. Prevention of corrosion fatigue 腐蝕腐蝕疲勞防止措施疲勞防止措施合理選材，降低應(yīng)力，采用緩蝕劑和保護(hù)涂合理選材，降低應(yīng)力，采用緩蝕劑和保護(hù)涂層及電化學(xué)保護(hù)層及電化學(xué)保護(hù)。v腐蝕疲勞腐蝕疲勞（案例）（案例）-抽油桿腐蝕疲勞斷裂抽油桿腐蝕疲勞斷裂腐蝕溝槽腐蝕溝槽裂紋源區(qū)裂紋源區(qū)裂紋擴(kuò)展區(qū)裂紋擴(kuò)展區(qū)瞬斷區(qū)瞬斷區(qū)剪切唇剪切唇腐蝕

35、溝槽區(qū)腐蝕溝槽區(qū)Section 9 Erosion corrosion 磨損腐蝕磨損腐蝕n1. The concept of erosion corrosionn 磨損腐蝕的概念磨損腐蝕的概念nErosion corrosion is the acceleration or increase in rate of deterioration or attack on a metal because of relative movement between a corrosive fluid and metal surface 磨損腐蝕是指在磨損和腐蝕的綜合磨損腐蝕是指在磨損和腐蝕的綜合作用下材

36、料發(fā)生的加速腐蝕破壞。作用下材料發(fā)生的加速腐蝕破壞。 摩振腐蝕、湍流腐蝕和空泡腐蝕摩振腐蝕、湍流腐蝕和空泡腐蝕n2. Fretting corrosion 摩振腐蝕摩振腐蝕n定義：摩振腐蝕又叫微動(dòng)腐蝕、摩擦氧化，指在有氧氣存在定義：摩振腐蝕又叫微動(dòng)腐蝕、摩擦氧化，指在有氧氣存在的氣體環(huán)境中，加有載荷的固體相互接觸的表面之間由于振的氣體環(huán)境中，加有載荷的固體相互接觸的表面之間由于振動(dòng)或滑動(dòng)所產(chǎn)生的腐蝕。動(dòng)或滑動(dòng)所產(chǎn)生的腐蝕。n2.1 Requirements for fretting corrosion 產(chǎn)生摩振產(chǎn)生摩振腐蝕的條件腐蝕的條件n2.1.1 承受載荷的界面存在振動(dòng)或滑動(dòng)。承受載荷的界

37、面存在振動(dòng)或滑動(dòng)。n2.1.2 載荷和相對運(yùn)動(dòng)使界面產(chǎn)生滑移和變形。載荷和相對運(yùn)動(dòng)使界面產(chǎn)生滑移和變形。n2.1.3 有腐蝕介質(zhì)參與作用。有腐蝕介質(zhì)參與作用。n2.2 The mechanisms of fretting corrosion 摩振腐蝕摩振腐蝕機(jī)理機(jī)理n2.2.1 Wear-oxidation theories 磨損磨損-氧化理論氧化理論n2.2.2 Oxidation-wear 氧化磨損理論氧化磨損理論氧化磨損理論示意圖氧化磨損理論示意圖磨損氧化理論示意圖磨損氧化理論示意圖n2.3 Prevention of fretting Corrosion 防止措施防止措施n2.3.1

38、增大載荷，使組合件的接觸面之間不產(chǎn)生振動(dòng)或滑動(dòng)。增大載荷，使組合件的接觸面之間不產(chǎn)生振動(dòng)或滑動(dòng)。n2.3.2 選用耐磨材料或鍍覆合適的耐磨層。選用耐磨材料或鍍覆合適的耐磨層。n2.3.3 改善摩擦條件，如環(huán)境中除氧，加入潤滑劑或還原劑改善摩擦條件，如環(huán)境中除氧，加入潤滑劑或還原劑。3. Turbulence Corrosion 湍流腐蝕湍流腐蝕n3.1 Concept of turbulence corrosion 湍流湍流腐蝕的概念腐蝕的概念n又叫沖擊腐蝕（沖蝕），指腐蝕性流體與金屬表面間又叫沖擊腐蝕（沖蝕），指腐蝕性流體與金屬表面間相互運(yùn)動(dòng)而引起的金屬的加速腐蝕。相互運(yùn)動(dòng)而引起的金屬的加速

39、腐蝕。n3.2 Influencing 影響因素影響因素n金屬或合金的性質(zhì)金屬或合金的性質(zhì)n腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)n其它腐蝕形式的共同作用其它腐蝕形式的共同作用n3.3 The prevention of turbulence corrosion 湍流腐蝕的防范措施湍流腐蝕的防范措施n3.3.1 合理選材合理選材n3.3.2 正確設(shè)計(jì)正確設(shè)計(jì)n3.3.2 優(yōu)化介質(zhì)優(yōu)化介質(zhì)4. Cavitation corrosion 空泡腐蝕空泡腐蝕n 空泡腐蝕又稱空蝕、汽蝕，空泡腐蝕又稱空蝕、汽蝕，是沖擊腐蝕的一種特殊形式。其是沖擊腐蝕的一種特殊形式。其產(chǎn)生的原因是流體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的湍流、氣泡和空腔，氣