設(shè)備腐蝕與防護(hù)

設(shè)備腐蝕與防護(hù)★

金屬材料腐蝕一、金屬腐蝕的定義

a、金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)（最常見(jiàn)的是液體和氣體）作用下，由于化學(xué)變化、電化學(xué)變化或物理溶解而產(chǎn)生的破壞。例如金屬構(gòu)件在大氣中的生銹；鋼鐵在軋制過(guò)程中因高溫下與空氣中的氧作用產(chǎn)生的大量的氧化皮?；どa(chǎn)中，金屬設(shè)備、機(jī)械等與腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)（如酸、堿、鹽等）接觸，尤其在高溫、高壓和高速流動(dòng)的條件下，各種腐蝕及其嚴(yán)重。

b、腐蝕的定義明確指出，金屬要發(fā)生腐蝕必須有外部介質(zhì)的作用，且這種作用是發(fā)生在金屬與介質(zhì)的相界上。因此，金屬的腐蝕是包括材料和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個(gè)具有反應(yīng)作用的體系。c、隨著非金屬材料特別是合成材料的迅速發(fā)展，它的破壞同樣引起了人們的關(guān)注。腐蝕定義擴(kuò)大到了所有的材料，即定義為“腐蝕是物質(zhì)由于與周圍環(huán)境作用而產(chǎn)生的損壞”?，F(xiàn)已把擴(kuò)大了的腐蝕定義應(yīng)用于塑料、陶瓷、木材、混凝土等材料的損壞中。但金屬及其合金至今仍然是最重要的結(jié)構(gòu)材料，金屬的腐蝕既普遍又嚴(yán)重，仍然是研究腐蝕問(wèn)題的核心。

d、從熱力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，絕大多數(shù)金屬在自然界中以化合物狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）存在。為了獲得純金屬，人們需要消耗大量的能量從礦物中去提煉（這就是冶金過(guò)程），因此，大多數(shù)金屬（處于不穩(wěn)定狀態(tài)）都具有自發(fā)地與周圍介質(zhì)發(fā)生作用又轉(zhuǎn)化為氧化物狀態(tài)（化合物）的傾向，即回復(fù)到它的自燃存在狀態(tài)（礦石）：

所以，金屬發(fā)生的腐蝕是一種自發(fā)傾向，且到處可見(jiàn)，是冶金過(guò)程的逆過(guò)程。所謂進(jìn)行腐蝕控制，并不是讓人們?nèi)ジ淖儫崃W(xué)的規(guī)律，實(shí)質(zhì)上是利用各種防腐措施把腐蝕的速度降低，控制在盡可能小的程度而已。金屬腐蝕過(guò)程冶金過(guò)程礦物（化合物狀態(tài)）二、金屬腐蝕速度的表示

a、金屬腐蝕的質(zhì)量指標(biāo)V：金屬腐蝕速度的質(zhì)量指標(biāo)是把金屬因腐蝕而發(fā)生的質(zhì)量變化，換成相當(dāng)于單位金屬表面于單位時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量變化數(shù)值。通常采用質(zhì)量損失法表示。

式中：V—腐蝕速度，g/m2·h；

W0—金屬的初始質(zhì)量，g；

Wt—金屬表面除去腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量，g；

S—金屬的表面積，m2;t—腐蝕進(jìn)行的時(shí)間，h;b、金屬腐蝕速度的深度指標(biāo)VL：

金屬腐蝕的深度是把金屬的厚度因腐蝕而減小的量，以線量單位表示，并換成為相當(dāng)于單位時(shí)間的數(shù)值。在衡量密度不同的各種金屬腐蝕程度時(shí)，此種指標(biāo)極為方便，可按下列公式將腐蝕的質(zhì)量損失指標(biāo)換算成腐蝕深度指標(biāo)。

式中：VL—腐蝕深度指標(biāo)，mm/a；

ρ—金屬的密度，g/m3

；

腐蝕的質(zhì)量指標(biāo)和深度指標(biāo)對(duì)于均勻的電化學(xué)腐蝕都可采用。此外，在腐蝕文獻(xiàn)上還有以mdd（毫克/分米2·天）、ipy（英寸/年）和mpy(密爾/年)作為質(zhì)量指標(biāo)和深度的指標(biāo)。這些單位之間可以互相換算。

工程上，根據(jù)金屬年腐蝕深度的不同，將金屬的耐蝕性分為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。耐蝕性評(píng)定耐蝕性等級(jí)腐蝕深度/(mm/a)耐蝕1<0.1可用20.1~1.0不可用3>1.0均勻腐蝕的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性評(píng)定耐蝕性等級(jí)腐蝕深度/(mm/a)耐蝕性評(píng)定耐蝕性等級(jí)腐蝕深度/(mm/a)I完全耐蝕1<0.001IV尚耐蝕60.1~0.5II很耐蝕20.001~0.00570.5~1.030.005~0.01V欠耐蝕81.0~5.0III耐蝕40.01~0.0595.0~1050.05~0.1VI不耐蝕10>10均勻腐蝕的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

由表可見(jiàn)，十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分得太細(xì)，且腐蝕深度也不都是與時(shí)間成線性關(guān)系，既是按試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果也難以精確地反映出實(shí)際情況。三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較簡(jiǎn)單，但在一些嚴(yán)格的場(chǎng)合又往往過(guò)于粗略，如對(duì)一些精密部件，雖然腐蝕率小于1.0mm/a，這樣的材料也不見(jiàn)得“可用”，故應(yīng)視具體情況而應(yīng)用。另外，還必須注意，對(duì)于高壓和處理劇毒、易燃、易爆物質(zhì)的設(shè)備，對(duì)均勻腐蝕的深度要求比普通設(shè)備要嚴(yán)格得多，選材時(shí)要從嚴(yán)選用。c、金屬腐蝕速度的的電流指標(biāo)ia

此指標(biāo)是以金屬電化學(xué)腐蝕過(guò)程的陽(yáng)極電流密度（A/cm2）的大小來(lái)衡量的金屬的電化學(xué)腐蝕速度的。根據(jù)法拉第定律可把電流指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)。d、金屬腐蝕的力學(xué)性能指標(biāo)Vm

對(duì)于許多特殊的局部腐蝕形式，如晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和氫脆等，常采用腐蝕前后的強(qiáng)度損失率來(lái)表示腐蝕程度。式中：VM—力學(xué)強(qiáng)度的損失率；

M0—腐蝕前材料的力學(xué)性能；

M—腐蝕后材料的力學(xué)性能；

常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：強(qiáng)度指標(biāo)（屈服極限、強(qiáng)度極限）、塑性指標(biāo)（延伸率、斷面收縮率）、剛性指標(biāo)（彈性模量）等。由于局部腐蝕一般都伴隨材料使脆性增大，所以用得多的是塑性指標(biāo)，用延伸率變化評(píng)定耐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表：耐蝕性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)延伸率的減小率/％耐蝕性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)延伸率的減小率/％耐蝕<5稍耐蝕10~20較耐蝕5~10不耐蝕>20延伸率變化評(píng)定耐蝕性的標(biāo)準(zhǔn)四、腐蝕分類

a、按腐蝕機(jī)理分類：電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕

b、按腐蝕破壞形式分類：均勻腐蝕、局部腐蝕、局部腐蝕：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫致開(kāi)裂、氫腐蝕、腐蝕疲勞、磨損腐蝕、成分選擇性腐蝕等

c、按腐蝕環(huán)境分類：高溫腐蝕、濕腐蝕、土壤腐蝕、沉淀腐蝕、堿腐蝕、酸腐蝕、釩腐蝕、氧腐蝕、鹽腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、連多硫酸腐蝕、海水腐蝕、硫化氫-氯化氫-水型腐蝕、硫化氫-氫型腐蝕、硫化氫-氧化物-水型腐蝕等

五、電化學(xué)腐蝕類型?1）點(diǎn)蝕?

點(diǎn)蝕現(xiàn)象孔蝕是高度局部的腐蝕形態(tài)。金屬表面的大部分不腐蝕或腐蝕輕微,只在局部發(fā)生一個(gè)或一些孔?？子写笥行?，一般孔表面直徑等于或小于孔深。?

點(diǎn)蝕機(jī)理：

Cl、Br、I使鈍化膜破損、電位差、閉塞電池、PH值下降、Cl離子進(jìn)入、HCl形成等?

防止點(diǎn)蝕的措施：（1）含Mo不銹鋼（2）酸洗鈍化（3）避免死角、保證介質(zhì)流動(dòng)順暢鋁的點(diǎn)蝕現(xiàn)象鋁的點(diǎn)蝕現(xiàn)象碳鋼的點(diǎn)蝕現(xiàn)象

2）縫隙腐蝕?

現(xiàn)象：一種特殊的點(diǎn)蝕現(xiàn)象,常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、螺栓帽和鉚釘下的縫隙中積存的少量靜止溶液有關(guān)。?

不銹鋼對(duì)縫隙腐蝕特別敏感?

機(jī)理：?Evans理論——內(nèi)外金屬離子濃度差形成濃差電池?Fontane-Greene——氧濃差理論，縫隙內(nèi)外氧的濃度差形成濃差電池作用?？p隙內(nèi)局部?jī)?yōu)先溶解，發(fā)生陰極和陽(yáng)極反應(yīng)。氧消耗使縫隙內(nèi)陰極反應(yīng)受抑制，生成的OH-減少，Cl-補(bǔ)充進(jìn)入縫隙——生成金屬鹽——水解生成鹽酸——pH值降低——腐蝕加劇?

避免縫隙腐蝕的措施?

與點(diǎn)蝕相同3）電偶腐蝕?

機(jī)理：兩種不同電位金屬電極構(gòu)成的宏觀原電池的腐蝕電位低的成為陽(yáng)極，腐蝕加劇。電位高的為陰極，腐蝕減輕。?

減少電偶腐蝕傾向的措施▲選用電位差小的金屬組合▲避免小陽(yáng)極、大陰極，減緩腐蝕速率▲用涂料、墊片等使金屬間絕緣▲采用陰極保護(hù)

4）晶間腐蝕奧氏體和鐵素體不銹鋼特有的一種腐蝕形式在晶界及附近區(qū)域發(fā)生選擇性腐蝕主要危害——使金屬破碎、強(qiáng)度喪失1Cr18Ni9晶間腐蝕5）應(yīng)力腐蝕破裂?

材料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的破裂，簡(jiǎn)稱：SCC(StrainCorrosioncrack)?

三個(gè)必要條件——應(yīng)力（一般指拉應(yīng)力）、腐蝕介質(zhì)、敏感的材料?

重要影響因素——溫度、介質(zhì)組分、材料成分、微觀組織狀態(tài)、應(yīng)力?

應(yīng)力來(lái)源——工作載荷、焊接殘余應(yīng)力、冷變形應(yīng)力、熱應(yīng)力等?

開(kāi)裂特點(diǎn)——與主要的應(yīng)力源應(yīng)力方向垂直、在擴(kuò)展過(guò)程中一般會(huì)發(fā)生分叉現(xiàn)象6）氫致開(kāi)裂?

濕硫化氫環(huán)境下的一種鋼的損傷形式?

機(jī)理：在濕硫化氫環(huán)境中鋼發(fā)生電化學(xué)腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的氫原子進(jìn)入鋼中,并在鋼的內(nèi)部缺陷部位(主要是非金屬夾雜物與金屬基體的界面)聚集成氫分子，使局部壓力升高到104MPa?

煉油裝置中容易發(fā)生氫致開(kāi)裂的設(shè)備：?

汽油穩(wěn)定蒸餾塔頂冷凝器、加氫脫硫裝置中的成品冷卻器、汽提塔塔頂冷凝器、油田集輸油管線?

氫致開(kāi)裂的特點(diǎn)?

主要在塑性?shī)A雜物部位開(kāi)裂、裂紋有分段、并平行于鋼板表面等特征。7）氫腐蝕和高溫?fù)p傷?機(jī)理：鋼暴露于高溫高壓氫環(huán)境中，氫吸附、滲透及擴(kuò)散等過(guò)程進(jìn)入鋼的內(nèi)部，并于鋼種的碳元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷（CH4），同時(shí)使鋼的的局部發(fā)生脫碳現(xiàn)象。隨著甲烷氣體在微觀缺陷部位（主要是晶界處）的聚集，導(dǎo)致內(nèi)壓升高并引發(fā)裂紋的產(chǎn)生。?化學(xué)反應(yīng)式：Fe3C+4H=3Fe+CH4?氫腐蝕的判定：奈耳遜曲線（1997年版）?發(fā)生的條件：溫度、氫分壓?微觀特征：表面——脫碳現(xiàn)象?內(nèi)部——局部脫碳現(xiàn)象、晶界裂紋?典型裝置——合成氨裝置中的氨合成塔8）腐蝕疲勞?

在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的破壞?

主要在振動(dòng)部件如：?

泵的軸、桿、螺旋漿軸、油氣井管以及承受交變熱應(yīng)力的換熱器管和鍋爐管上發(fā)生?

斷口特征：宏觀斷口與疲勞斷口有一定相似性，但斷口上可見(jiàn)明顯的腐蝕產(chǎn)物存在。裂紋越深、缺口效應(yīng)越嚴(yán)重，尖端應(yīng)力水平上升，腐蝕電位升高，腐蝕加劇等。?

不銹鋼在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生腐蝕疲勞由于鋼強(qiáng)度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為機(jī)械疲勞；?

如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質(zhì)的作用后，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長(zhǎng)，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。?

腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋，也可以有多條裂紋并存(多處成核)?

根據(jù)斷口特征可以準(zhǔn)確的把應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞區(qū)別開(kāi)來(lái)?

并多呈鋸齒狀和臺(tái)階狀；微觀上裂紋一般沒(méi)有分支且裂紋尖端較鈍9）磨損腐蝕?

流動(dòng)的腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬表面即發(fā)生腐蝕作用，又存在機(jī)械沖刷的條件下導(dǎo)致的金屬破壞。?

主要原因是鈍化膜的破損?

高速、湍流、氣泡及固體粒子加速磨損腐蝕10）硫酸露點(diǎn)腐蝕?

含硫煙氣中的SO3冷凝后生成硫酸造成的腐蝕。?

低濃度硫酸為還原性酸?

腐蝕形式主要是均勻腐蝕六、化學(xué)腐蝕1）高溫氧化——金屬在高溫及環(huán)境中的氧作用下生成金屬氧化物的過(guò)程廣義的氧化——金屬失去電子后化合價(jià)升高的現(xiàn)象引起高溫氧化的介質(zhì)——O2、CO2、H2O、SO2、H2S等

2）高溫硫化——高溫氧化的特殊形式金屬在含硫介質(zhì)和高溫共同作用下生成金屬硫化物的過(guò)程。3）滲碳在高溫及含碳的環(huán)境氣氛（如CO和烴類）中，環(huán)境中的碳化物在與鋼接觸時(shí)發(fā)生分解并生成游離碳，使鋼表面的氧化膜破損，并滲入鋼中生成碳化物的現(xiàn)象。一般在表面發(fā)生，碳的濃度在表面最大。乙烯裂解爐爐管和合成氨裝置的轉(zhuǎn)化爐爐管有次現(xiàn)象發(fā)生。4）脫碳主要發(fā)生在珠光體型的碳鋼和低合金鋼上在高溫和介質(zhì)環(huán)境中的O2、H2O、H2作用下發(fā)生在碳鋼和低合金鋼中的一種鋼的表面脫碳現(xiàn)象。脫碳會(huì)造成：表面硬度降低，疲勞極限下降。七、化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕

1、應(yīng)力腐蝕發(fā)生三要素

1)敏感的金屬;2)特定的腐蝕介質(zhì);3)應(yīng)力

2、關(guān)于應(yīng)力的描述

1）只要能使晶面滑移的應(yīng)力就能引起應(yīng)力腐蝕;2）各種缺陷：設(shè)計(jì)不當(dāng)、機(jī)械和電弧損傷、熱處理不當(dāng)形成的表面裂紋、焊接缺陷（咬邊、未熔合、未焊透、缺肉等）統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事件中80%是殘余應(yīng)力造成的，工作載荷造成的僅占20%。工作載荷造成應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂往往和設(shè)計(jì)不當(dāng)有關(guān)。

3、關(guān)于介質(zhì)與環(huán)境因素的描述介質(zhì)濃度的影響(對(duì)奧氏體不銹鋼)介質(zhì)來(lái)源(污染、殘留)平均濃度與局部濃縮介質(zhì)狀態(tài)(氣液交替)結(jié)構(gòu)因素（死角、縫隙）4、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的機(jī)理?

機(jī)械化學(xué)假設(shè)?

機(jī)械作用——使保護(hù)膜破裂，金屬活化（形成陽(yáng)極）?

化學(xué)作用——電化學(xué)腐蝕（陽(yáng)極溶解、陰極析氫）?

應(yīng)力腐蝕的機(jī)理很復(fù)雜，按照左景伊提出的理論，破裂的發(fā)生和發(fā)展可區(qū)分為三個(gè)階段：

①金屬表面生成鈍化膜或保護(hù)膜;②膜局部破裂，產(chǎn)生蝕孔或裂縫源;③裂縫內(nèi)發(fā)生加速腐蝕，在拉應(yīng)力作用下，以垂直方向深入金屬內(nèi)部。5、應(yīng)力腐蝕裂紋形貌特征?

分叉、樹(shù)根狀?

泥狀花樣、二次裂紋、扇形花樣、準(zhǔn)解理（或沿晶）等16MnR在硝酸鹽中的應(yīng)力腐蝕斷口奧氏體不銹鋼的沿晶應(yīng)力腐蝕斷口八、石油化工化工設(shè)備腐蝕破裂的六種重要形式1.濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂2.在堿溶液中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(堿脆)3.在液氨中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂4.在CO-CO2-H2O環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂5.氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂6.連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂1.濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

?

濕硫化氫對(duì)容器的損傷過(guò)程如下：

?

硫化氫在水中發(fā)生水解反應(yīng)：

?H2S—H++HS-

∣

→H++S--

?

水解后的硫化氫水溶液與鋼的表面接觸所發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程如下：

?

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe+++2e

?

陽(yáng)極反應(yīng)的二次過(guò)程：F+++S--→FeS

?

陰極反應(yīng)：2H++2e→2H+H2↑

∣

→2H（滲透）

4種表現(xiàn)形式：1）氫鼓泡（HB）2）氫致開(kāi)裂（HIC）3）應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂（SOHIC）4）硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSCC）HICSOHICHB1）氫鼓泡（HB）?

氫鼓泡是鋼中的一些平坦的、充滿氫的、不連續(xù)的空洞（如：氣孔、夾雜、分層、硫化物夾雜）。鼓泡經(jīng)常產(chǎn)生在軋制厚鋼板中，特別是那些由于硫化物夾雜被拉伸后而產(chǎn)生的帶狀微觀結(jié)構(gòu)。由于氫鼓泡而引起的對(duì)HIC的敏感性主要與厚鋼板的鋼中所含有的雜質(zhì)有關(guān)，硫含量越高的鋼越容易發(fā)生氫鼓泡。降低鋼的硫含量可以減輕鋼對(duì)氫鼓泡和對(duì)HIC的敏感性。加入鈣或稀土來(lái)控制硫化物數(shù)量和形狀有利于降低HIC敏感性。?

氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中（所以氰化物也稱為毒化劑）2）氫致開(kāi)裂（HIC）?

金屬內(nèi)部不同平面上或金屬表面的鄰近的氫鼓泡（HB）的相互連接而逐步形成的內(nèi)部開(kāi)裂稱為氫致開(kāi)裂（HIC）。形成HIC不需要有外部作用壓力。開(kāi)裂的驅(qū)動(dòng)力是由于氫鼓泡內(nèi)部壓力的累積而在氫鼓泡周圍形成的高壓。?

即使僅含有50ppmH2S這樣低濃度的水溶液也發(fā)現(xiàn)足以引起HIC3）應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂（SOHIC）?SOHIC就是大量的小的鼓泡由于氫致開(kāi)裂在局部的高拉應(yīng)力作用下在鋼板厚度方向上的連通。SOHIC是HIC的一個(gè)特別形式，經(jīng)常出現(xiàn)在母材的焊縫和熱影響區(qū)附近，因?yàn)樵趦?nèi)壓和焊后殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用下，在此處產(chǎn)生了最大的拉應(yīng)力。PWHT可以減輕SOHIC的產(chǎn)生和嚴(yán)重程度，但不能完全避免。4）硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSCC）?

硫化物應(yīng)力腐蝕通常容易發(fā)生在高強(qiáng)度（高硬度）鋼的焊接熔合區(qū)或低合金鋼的熱影響區(qū)處。?

對(duì)SCC的敏感性與滲透到鋼材內(nèi)的氫的量有關(guān)，這主要與PH值和水中的H2S含量這兩個(gè)環(huán)境因素有關(guān)。人們發(fā)現(xiàn)鋼中的氫溶解量在PH值接近中性的溶液中最低，而在PH值較低和較高的溶液中較高。在較低PH值中的腐蝕原因是因?yàn)镠2S，反之在高PH值中腐蝕是因?yàn)楦邼舛鹊亩蚧镫x子。若高PH值溶液中存在氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中。目前已知鋼材對(duì)SCC的敏感性隨H2S含量（H2S在氣相中的分壓，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量為1ppm這樣小濃度的水中也發(fā)現(xiàn)對(duì)SCC有敏感性。2.在堿液中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂?

堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(也稱為堿脆)是指金屬在拉應(yīng)力和介質(zhì)中的NaOH共同作用下產(chǎn)生的陽(yáng)極溶解型開(kāi)裂。堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂主要在碳鋼和低合金鋼設(shè)備上出現(xiàn)。堿應(yīng)力腐蝕裂紋主要產(chǎn)生在晶間。碳鋼和低合金鋼的堿腐蝕開(kāi)裂敏感性主要由堿液的濃度、金屬溫度和拉應(yīng)力水平所決定。堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂一般需要長(zhǎng)達(dá)幾年時(shí)間后才會(huì)出現(xiàn)，但如果增加堿液濃度或金屬溫度以加速開(kāi)裂速度則也有可能在幾天內(nèi)發(fā)生。碳鋼在金屬溫度小于46℃時(shí)不會(huì)出現(xiàn)腐蝕性開(kāi)裂。在46℃到82℃范圍之間，開(kāi)裂敏感性是堿液濃度的函數(shù)。超過(guò)82℃，開(kāi)裂敏感性也是堿液濃度的函數(shù)。堿濃度（wt）超過(guò)2%時(shí)，就有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。堿濃度（wt）超過(guò)5%時(shí)，發(fā)生堿應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的概率非常大。堿濃度小于5%時(shí)開(kāi)裂敏感性相對(duì)較低，但是如果存在局部堿液濃縮條件則開(kāi)裂的敏感性顯著增加。3.在液氨中的應(yīng)力腐蝕同時(shí)具備以下條件的屬氨應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的典型環(huán)境：?1）介質(zhì)為液態(tài)氨，其中的含水量低于0.2%并有可能受到O2或CO2的污染(N2也是必要的)；?2）介質(zhì)溫度高于-5℃。?

對(duì)碳鋼和低合金鋼而言，液氨中加入0.2%的水可起到緩蝕作用，從而可基本上避免斷裂的發(fā)生，但對(duì)抗拉強(qiáng)度高于800MPa的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，加水不能完全抑制裂紋的產(chǎn)生。?

氨應(yīng)力腐蝕裂紋屬陽(yáng)極溶解型，并一般是穿晶形式擴(kuò)展。4.在CO-CO2-H2O環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂?

發(fā)生的裝置：?

合成氨、制氫的脫碳系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)、氣瓶等?

機(jī)理：?

CO2溶于水后生成碳酸，pH值下降致3.3，再通入CO可起緩蝕劑的作用阻止了全面腐蝕的發(fā)生；?

應(yīng)力導(dǎo)致滑移形成臺(tái)階，新鮮金屬暴露，成為陽(yáng)極，吸附CO的表面成為陰極，陽(yáng)極發(fā)生溶解，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂發(fā)生5.氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（ClSCC）?ClSCC一般發(fā)生在金屬溫度高于（~65℃）的情況下。?

對(duì)ClSCC最敏感的是含Ni8%的奧氏體不銹鋼（如300SS系列，304，316等）。?

氯化物SCC的微觀形貌呈典型的穿晶及多分支特征。但有過(guò)沿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的報(bào)道。?

關(guān)于氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的5種假設(shè)?1）吸附理論——氯離子吸附在裂紋尖端?2）電化學(xué)理論——陽(yáng)極溶解?3）膜破壞理論——鈍化膜破損，局部溶解?4）腐蝕產(chǎn)物契入理論——腐蝕產(chǎn)物契入裂紋尖端?5）氫脆理論——?dú)渲麻_(kāi)裂（馬氏體不銹鋼，形變誘導(dǎo)馬氏體）

裂紋特征應(yīng)力腐蝕的宏觀裂紋均起自于不銹鋼表面且分布具有明顯的局部性；裂紋的走向與所受應(yīng)力，特別是與殘余應(yīng)力有密切關(guān)系；裂紋常呈龜裂和風(fēng)干木材狀，裂紋附近沒(méi)有塑性變形；除裂紋部位外，其它部位腐蝕輕微，且常有金屬光澤。應(yīng)力腐蝕裂紋的微觀形貌多為穿晶型，但也多見(jiàn)沿晶型和穿晶+沿晶混合型；裂紋的寬度較小，而擴(kuò)展較深，裂紋的縱深常較其寬度大幾個(gè)數(shù)量級(jí)；裂紋既有主干也有分支，典型裂紋多貌似落葉后的樹(shù)干和樹(shù)枝，裂紋尖端較銳利。斷口形貌應(yīng)力腐蝕的宏觀斷口多呈脆性斷裂。斷口的微觀形貌，穿晶型多為準(zhǔn)解理斷裂，并常見(jiàn)河流，扇形，魚(yú)骨，羽毛等花樣；而沿晶型則多為冰糖塊狀花樣。6.

連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂?

連多硫酸（H2SXO6）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是石油加行工業(yè)維護(hù)管理時(shí)需要重視的一個(gè)問(wèn)題，尤其是在催化裂化、脫硫、加氫裂化、催化重整裝置中更應(yīng)引起重視。?

在連多硫酸環(huán)境下，一些敏感材料（如18-8不銹鋼）在敏化熱處理或類似敏化溫度的焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域，會(huì)由于晶界碳化物（Cr23C6）的析出導(dǎo)致晶界貧鉻區(qū)的出現(xiàn)，從而使材料晶間迅速腐蝕和開(kāi)裂。?

裂紋總是在晶間出現(xiàn)和發(fā)展并且只需要相對(duì)較低的拉應(yīng)力水平。?1）奧氏體不銹鋼設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于硫化氫（H2S）的腐蝕在表面生成硫化鐵（FeS）。?2）停工、降溫并打開(kāi)設(shè)備后大氣中的水分和氧與腐蝕產(chǎn)物接觸反應(yīng)生成連多硫酸，反應(yīng)式為：?3FeS+5O2

—Fe2O3?FeO+3SO2?SO2+H2O—H2SO3?H2SO3+1/2O2

—H2SO4?H2SO4+FeS—FeSO4+H2S?H2SO4+H2S—mH2SxO6+nS中碳或高碳奧氏體不銹鋼如（304/304H和316/316H）的焊接熱影響區(qū)對(duì)SCC特別敏感。低碳含量（＜0.03%）在低于427℃情況下SCC的敏感性較低。含有穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼如321（含Ti）和347（含Nb）經(jīng)穩(wěn)定化熱處理后對(duì)PTA的SCC敏感性較低。根據(jù)NACERP01-70“煉油廠停工期間奧氏體不銹鋼設(shè)備連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的預(yù)防”標(biāo)準(zhǔn)中推薦的減少或消除PTA的方法，為了預(yù)防連多硫酸應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，應(yīng)在停工之后立即用堿性水或純堿溶液對(duì)設(shè)備進(jìn)行沖洗，并在停工期間用干燥的氮?dú)獯祾咴O(shè)備以防止空氣進(jìn)入。九、對(duì)應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用的化工設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)的幾項(xiàng)要求1、NaOH

溶液?

不進(jìn)行焊后或冷成型后消除應(yīng)力熱處理的碳鋼和低合金鋼在NaOH溶液中的使用溫度上限2、濕H2S應(yīng)力腐蝕?

（1）腐蝕環(huán)境?

同時(shí)符合以下各項(xiàng)條件時(shí)即為濕H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境?1)溫度小于等于（60+2P）℃;P為工作壓力（表壓，MPa）?2)H2S分壓大于等于0.00035MPa;(相當(dāng)于在常溫水中的溶解度約10PPm)?3)介質(zhì)中含有液相水或處于露點(diǎn)溫度以下；?4)pH值小于9或介質(zhì)中有氰化物存在。?

（2）材料要求及限制?

在濕硫化氫環(huán)境中使用的碳鋼和低合金鋼應(yīng)符合以下各項(xiàng)要求?1)標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度≤355MPa;?2)實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度≤630MPa;?3)熱處理狀態(tài)為：正火＋回火、退火、調(diào)質(zhì)?4)碳當(dāng)量：低碳鋼和碳錳鋼：≤0.44?

低合金鋼：≤0.44（計(jì)算公式不同）?5)硬度要求：低碳鋼：HV(10)≤220(單個(gè)值)?

低合金鋼：HV(10)≤245(單個(gè)值)?6)厚度大于20mm的鋼板超聲II級(jí)合格。?

（3）制造要求?1)冷變形?

變形量不大于２％時(shí)不需要進(jìn)行熱處理?

變形量2%~5%時(shí)進(jìn)行消應(yīng)處理?

變形量大于5%時(shí)應(yīng)進(jìn)行正火或退火處理?2)熱處理后不允許在接觸介質(zhì)的一側(cè)打鋼印?

（4）焊接要求?1)進(jìn)行工藝評(píng)定；?2)盡可能采用低強(qiáng)度的焊接材料；?3)限制焊接接頭的硬度；?4)熱處理前對(duì)起弧和打弧點(diǎn)進(jìn)行打磨0.3mm以上并表面探傷合格；?5)工藝評(píng)定試板焊縫應(yīng)在接觸介質(zhì)的一面進(jìn)行硬度測(cè)試；?6)焊接接頭不得留下封閉的中間空隙，必要時(shí)應(yīng)設(shè)排氣空；?7)不得進(jìn)行鐵素體鋼和奧氏體鋼的異種鋼焊接。?

（5）焊后熱處理?1)原則上應(yīng)盡可能進(jìn)行熱處理；?2)熱處理溫度盡可能取規(guī)范允許的上限；?3)盡可能在爐內(nèi)進(jìn)行整體熱處理（特別對(duì)帶有接管的容器筒節(jié)）；?4)實(shí)在無(wú)法進(jìn)行熱處理的應(yīng)采用接頭硬度不大于HB185的工藝施焊。?

(6)濕H2S嚴(yán)重腐蝕環(huán)境?

容器工作條件符合以下條件時(shí)為濕H2S嚴(yán)重腐蝕環(huán)境?1)工作壓力大于1.6MPa;?2)H2S-HCN共存，且HCN大于50ppm;?3)pH≤9?！髟跐馠2S嚴(yán)重腐蝕環(huán)境使用的化工設(shè)備用材的特殊要求：?1)化學(xué)成分S≤0.003%?P≤0.025%?2)板厚方向的斷面收縮率（Z向拉伸）:?φ≥35%(三個(gè)試樣平均值)?φ≥25%(單個(gè)試樣最低值)?3)必須進(jìn)行焊后熱處理。十、

防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施1）降低應(yīng)力?

熱處理——避免敏化現(xiàn)象發(fā)生（穩(wěn)定化、固溶）?

錘擊、噴丸——造成殘余壓應(yīng)力狀態(tài)2）材料選擇——采用含Ti、Nb的不銹鋼3）調(diào)整焊縫金屬的合金系統(tǒng)——得到合適的奧氏體+δ鐵素體的組織結(jié)構(gòu)，加入：Ni、Si、Mo等元素十一、

在用化工設(shè)備應(yīng)力腐蝕傾向的預(yù)測(cè)與檢驗(yàn)1）介質(zhì)、環(huán)境情況——特性、溫度、濃度、2）材料情況——選材是否合理3）熱處理情況——是否進(jìn)行、方法、范圍4）歷次檢驗(yàn)情況——客觀事實(shí)★

非金屬材料腐蝕

絕大多數(shù)非金屬材料是非金導(dǎo)體，就是少數(shù)導(dǎo)電的非金屬（如碳、石墨）在