重慶壓力容器:壓力容器常見(jiàn)的電化學(xué)腐蝕類型

1.點(diǎn)蝕

表面生成鈍化膜而具有耐蝕性的金屬和合金，一旦表面膜被局部破壞而露出新鮮表面后，這部分的金屬就會(huì)迅速溶解而發(fā)生局部腐蝕。結(jié)果是金屬表面出現(xiàn)針狀或點(diǎn)狀，有一定深度的小孔，稱為點(diǎn)蝕。

點(diǎn)蝕的腐蝕機(jī)理是在中性溶液中的離子（例如Cl-）作用于表面鈍化膜，表面膜受破壞，因而發(fā)生點(diǎn)蝕。組織、夾雜物等金屬構(gòu)造上的不均勻部分易成為點(diǎn)蝕源。

減少點(diǎn)蝕傾向的措施有：

①選擇抗點(diǎn)蝕性能的材料，例如含鉬的不銹鋼；

②焊接表面進(jìn)行酸洗鈍化；

③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要避免死角，盡量使介質(zhì)不處在靜態(tài)。

2.縫隙腐蝕

浸在腐蝕介質(zhì)中的金屬構(gòu)件，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常常發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕，這種現(xiàn)象稱為縫隙腐蝕。這類腐蝕常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物以及螺栓棍和鉚釘下的縫隙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。減少縫隙腐蝕傾向的措施同點(diǎn)蝕。

3.點(diǎn)偶腐蝕

電偶腐蝕實(shí)質(zhì)上是由兩種不同的電極構(gòu)成的宏觀原電池的腐蝕。當(dāng)兩種不同金屬浸在導(dǎo)電性的溶液中時(shí)，兩種金屬之間通常存在著電位差，如果這些金屬互相接觸(或用導(dǎo)線連通》，該電位差將使電子在金屬間流動(dòng)。耐蝕性差的金屬成為陽(yáng)極，腐蝕增加，而耐蝕性好的金屬則為陰極，腐蝕減輕。這類形態(tài)稱為電偶腐蝕。

在工程技術(shù)中。采用不同金屬的組合幾乎是不可避免的。因此，人們?cè)谶x擇材料時(shí)，迫切要求了解某兩種金屬材料直接接觸，在實(shí)際使用中發(fā)生電偶腐蝕的程度如何，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定或根據(jù)電偶序確定。

減少電偶腐蝕傾向的措施有：

①盡量選用電位差小的金屬的組合；

②避免小陽(yáng)極，大陰極，減緩腐蝕速率；

③用涂料、墊片等使兩種金屬之間絕緣；

④采用陰極保護(hù)法。

4.晶間腐蝕

金屬的晶界非?；顫姡诰Ы缁蜞徑鼌^(qū)產(chǎn)生局部腐蝕，而晶粒的腐蝕則相對(duì)很小，這就是晶間腐蝕。晶間腐蝕使金屬碎裂（晶粒脫裂），同時(shí)便金屬喪失強(qiáng)度。晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)或晶界區(qū)某一合金元素的增多或減少而引起的。

5.應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

金屬在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的破裂，稱為應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）。

影響應(yīng)力腐蝕破裂的重要變量是溫度、介質(zhì)成分、材料成分和組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力。破裂方向一般與作用應(yīng)力垂直。應(yīng)力增大，則發(fā)生破裂的時(shí)間縮短。應(yīng)力來(lái)源于外加應(yīng)力、焊接和冷加工等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力等。

6.氫致開(kāi)裂

氫致開(kāi)裂的機(jī)理：當(dāng)鋼浸漬在含硫化氫的環(huán)境中，因腐蝕而產(chǎn)生的氫便滲入鋼中，原子狀氮擴(kuò)散到達(dá)非金屬夾雜物等界面，在其缺陷部位轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿託洌岣吡丝斩吹膬?nèi)壓，其壓力可達(dá)104MPa。在壓力作用下，沿夾雜物或偏析區(qū)呈線狀或臺(tái)階狀擴(kuò)展開(kāi)裂。

在煉油工業(yè)的汽油穩(wěn)定蒸餾塔頂冷凝器、加氫脫硫裝置的成品冷卻器、汽提塔塔頂冷凝器及油田集輸油管線，由于碳鋼及低合金鋼暴露在含硫化氫的環(huán)境中時(shí)，因腐蝕而生成的氫侵入鋼中，局部聚集，致使在鋼材軋制方向引成臺(tái)階狀開(kāi)裂的現(xiàn)象。氫致開(kāi)裂另一種表現(xiàn)為鼓泡。

7.氫腐蝕和高溫氫損傷

合成氨和石油加氫裂化裝置中的一些容器，工作溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度，壓力高達(dá)數(shù)十兆帕，介質(zhì)中氫氣分量較高。這類容器，如果設(shè)計(jì)、制造或使用不當(dāng)就有可能因氫的腐蝕而導(dǎo)致破裂。氫腐蝕發(fā)生在高溫高壓臨氫環(huán)境中，由于進(jìn)人鋼中的氫的作用，導(dǎo)致材料的化學(xué)成分變化、組織改變、力學(xué)性能劣化、并產(chǎn)生大量裂紋。解釋鋼的氫腐蝕的理論有多種，其中比較有說(shuō)服力的理論是：高溫高壓的氫進(jìn)人鋼中與滲碳體相互作用，生成甲烷，使鋼脫碳。因?yàn)殇摰闹饕獜?qiáng)化相滲碳體被氫還原了，所以強(qiáng)度大為降低。

氫腐蝕脫碳現(xiàn)象有兩種形式：一是氫和鋼表面的碳化合生成甲烷，引起鋼表面脫碳；二是氫滲透到鋼內(nèi)部，與滲碳體反應(yīng)生成甲烷。生成的甲烷不能從鋼中擴(kuò)散出去，而是聚集在晶界上，在某些位置形成壓力很高的氣泡，氣泡的數(shù)目和尺寸隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，氣泡擴(kuò)大和相互連接的結(jié)果形成出現(xiàn)在晶界上的裂紋。

影響氫腐蝕的因素主要有:溫度、氫分壓、合金成分、應(yīng)力等。一般情況下，碳素鋼在200℃以上的高壓氫環(huán)境中才會(huì)發(fā)生氫腐蝕。鋼中加入鉻、釩、鎢等能形成穩(wěn)定碳化物的元素，可提高鋼抗氫腐蝕的能力。奧氏體不銹鋼具有很好的抵抗氫腐蝕性能。

8.腐蝕疲勞

腐蝕疲勞是由交變應(yīng)力和腐蝕的共同作用引起的破裂。許多振動(dòng)部件如泵的軸和桿、螺旋漿軸油氣井管，以及由于溫度變化產(chǎn)生周期熱應(yīng)力的換熱器管和鍋爐等，都容易產(chǎn)生腐蝕疲勞。

腐蝕疲勞損傷有如下特征：

①材料抗疲勞性能降低；

②腐蝕疲勞性能與循環(huán)加載的頻率和波形強(qiáng)烈相關(guān)，通常說(shuō)來(lái)，循環(huán)加載的頻率越低，每一循環(huán)應(yīng)力與環(huán)境的共同作用時(shí)間愈長(zhǎng)，腐蝕疲勞便愈嚴(yán)重；

③壓力容器的鋼制受壓元件在產(chǎn)生腐蝕疲勞時(shí)，對(duì)表面微觀幾何特性以及機(jī)械應(yīng)力集中不敏感或較少敏感；

④腐蝕疲勞在宏觀上也表現(xiàn)出與常規(guī)疲勞不同的特征。在腐蝕疲勞條件下，往往同時(shí)有多條疲勞裂紋形成，并沿垂直于拉應(yīng)力的方向擴(kuò)展。

腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕的根本區(qū)別在于，一是載荷（拉應(yīng)力）在應(yīng)力腐蝕中基本上是恒定的而腐蝕疲勞是交變的；二是應(yīng)力腐蝕通常發(fā)生在敏感的材料和特定的環(huán)境條件下，不是所有的材料在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)中都發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂，與應(yīng)力腐蝕相比，腐蝕疲勞沒(méi)有這種選擇性，幾乎所有的金屬在任何腐蝕環(huán)境中都會(huì)產(chǎn)生腐蝕疲勞。

9.腐蝕磨損

流體對(duì)金屬表面同時(shí)產(chǎn)生磨損和腐蝕的破壞形態(tài)稱為磨損腐蝕。一般是在高速流體的沖擊作用下，使金屬表面的保護(hù)膜破損，破損處的金屬被加速腐蝕。高流速和湍流狀的流體，如果其中還含有氣泡或固體粒子，磨損腐蝕就會(huì)十分嚴(yán)重。外表特征是:呈局部性的溝潛、波紋、圓滑或山谷形，通常顯示方向性。

減少磨損腐蝕傾向的措施有：

①合理選材，選擇時(shí)應(yīng)首先考慮材料的耐蝕性，其次考慮材料的耐磨性；

②在介質(zhì)中添加緩蝕劑，過(guò)濾懸浮固體顆粒，降低操作溫度；

③在設(shè)計(jì)時(shí)考慮降低流速、減少湍流，加厚易損部位和使其易于拆換補(bǔ)修；

④采用堆焊耐蝕的硬質(zhì)金屬，采用犧牲陽(yáng)極等方法。

10.硫酸露點(diǎn)腐蝕

以重油或含硫瓦斯為燃料的鍋爐和工業(yè)加熱爐，常由于煙氣中生成的硫酸在空氣預(yù)熱器、煙道等溫度較低處凝聚而引起腐蝕，因此，這種現(xiàn)象被稱為硫酸露點(diǎn)腐蝕。

作為燃料使用的重油中，通常含有2%~3%的硫化物，由于燃燒而生成SO2，大約有1%~2%的SO2受煙灰和金屬氧化物等的催化作用，生成SO3。它再與燃燒氣體中所含的水分（約5%~10%）結(jié)合生成硫酸，于煙氣露點(diǎn)溫度附近或以下，在金屬表面凝結(jié)成硫酸溶液，腐蝕金屬。