【正文】 進(jìn)行，兩種金屬的腐蝕電位相對關(guān)系也會改變。 一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序 鉑 金 石墨 鈦 銀 Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo) Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo) 188Mo不銹鋼 (鈍態(tài) ) 188不銹鋼 (鈍態(tài) ) 11~30%Cr不銹鋼 (鈍態(tài) ) Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(鈍態(tài) ) 鎳 (鈍態(tài) ) 銀焊藥 Monel(70Ni,32Cu) 銅鎳合金 (60~90Cu,40~11Ni) 青銅 銅 黃銅 陰極性 陽極性 Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe) Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn) Inconel(活態(tài) ) 鎳 (活態(tài) ) 錫 鉛 鉛 錫焊藥 188鉬不銹鋼 (活態(tài) ) 188不銹鋼 (活態(tài) ) 高鎳鑄鐵 13%Cr不銹鋼 鑄鐵 鋼或鐵 2024鋁 (,) 鎘 工業(yè)純鋁 (1100) 鋅 鎂和鎂合金 ? 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 Inconel800晶間腐蝕 晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū) ， 沿著晶界發(fā)展 ， 即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度 。 ?發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件 （ 1） 晶粒和晶界區(qū)的組織不同 ， 因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異 。 ——內(nèi)因 （ 2） 晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來 。 ——外因 敏化熱處理 不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不正確的熱處理 以后發(fā)生的，使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處 理叫做敏化熱處理。奧氏體不銹鋼的敏化熱處理 范圍為 450?C—850?C。當(dāng)奧氏體不銹鋼在這個溫 度范圍較長時間加熱 (如焊接 )或緩慢冷卻，就產(chǎn) 生了晶間腐蝕敏感性。鐵素體不銹鋼的敏化溫度 在 900?C以上，而在 700800?C退火可以消除晶間 腐蝕傾向。 ? 提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法 （ 1）固溶處理，避免敏化處理。 （ 2） 加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。 （ 3）降低含碳量，冶煉低碳 (C ? ﹪) 不銹鋼和超低碳(C+N ? ﹪) 不銹鋼。 晶界選擇性溶解理論 在強(qiáng)氧化性介質(zhì) (如濃硝酸 )中不銹鋼也會發(fā)生晶間腐蝕，但晶間腐蝕不是發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼上，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。用晶界區(qū)選擇性溶解理論來解釋。 當(dāng)晶界上析出了 σ 相 (FeCr金屬間化合物 )，或是有雜質(zhì) (如磷、硅 )偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，從而造成晶間腐蝕。而敏化加熱時析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集或者程度減輕，從而消除或減少晶間腐蝕傾向。 導(dǎo)致晶間腐蝕的常見介質(zhì) ： 容易使 CrNi奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的常見介質(zhì)種類很多，下面僅列出其中的一部分供參考。 硝酸 +鹽酸、硝酸、硝酸 +氫氟酸、硝酸 +醋酸 硝酸 +氯化物、 氟化物、硝酸 +硝酸鹽、磷酸 磷酸 +硝酸 、乳酸、磷酸 +硫酸、甲酸， 尿素甲銨液硫酸 +硝酸、硫酸、硫酸 +甲醇、硫酸銅 硫酸 +硫酸亞鐵、硫酸 +硫酸銨、氫氟酸、硫酸 +硫酸銅 人體液、硫酸鐵 +氫氟酸、氯化鐵 ? 材料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的破裂，簡稱SCC(Strain Corrosion crack) ? 三個必要條件 ——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)力來源 ——工作載荷、焊接殘余應(yīng)力、冷變形應(yīng)力、熱應(yīng)力等 ? 開裂特點(diǎn) ——與主要的應(yīng)力源應(yīng)力方向垂直、在擴(kuò)展過程中一般會發(fā)生分叉現(xiàn)象 ? 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 ? 氫致開裂的特點(diǎn) ? 主要在塑性夾雜物部位開裂、裂紋有分段、并平行于鋼板表面等特征。 ? 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 ? 在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的破壞 ? 是疲勞開裂的一種形式，在循環(huán)負(fù)荷和腐蝕的聯(lián)合作用下發(fā)生的。通常發(fā)生在應(yīng)力集中的部位，如表面的點(diǎn)蝕?？梢云鹗加诙鄠€部位。所有的材料均受影響。 ? 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。 ? ? 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)別開來 ? 并多呈鋸齒狀和臺階狀 ；微觀上裂紋一般 沒有分支 且裂紋 尖端較鈍 ? 不銹鋼 在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生 腐蝕疲勞 如何判斷機(jī)械疲勞和腐蝕疲勞？ ? 由于鋼強(qiáng)度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，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，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。 ?影響因素 １）材料、腐蝕性環(huán)境、循環(huán)應(yīng)力。 ２）因熱應(yīng)力、振動或差異熱膨脹，開裂更易在交變應(yīng)力作用下發(fā)生于點(diǎn)蝕或局部腐蝕的環(huán)境中。 ３）與純機(jī)械疲勞相比，腐蝕輔助疲勞沒有疲勞負(fù)載極限。腐蝕使疲勞可以在一個較低的應(yīng)力和循環(huán)次數(shù)下發(fā)生，通常導(dǎo)致多條并行裂紋的生長。 ４）開裂起始在應(yīng)力集中的位置，如點(diǎn)蝕、缺口、表面缺陷、截面變化或角焊縫。 腐蝕疲勞 ? 流動的腐蝕介質(zhì)對金屬表面即發(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 ? 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 化學(xué)腐蝕 ? ——金屬在高溫及環(huán)境中的氧作用下生成金屬氧化物的過程 ? 廣義的氧化 ——金屬失去電子后化合價升高的現(xiàn)象 ? 引起高溫氧化的介質(zhì) ——O CO H2O、 SO H2S等 ? —— 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程。 ? ? 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。 ?當(dāng)與含碳材料或滲碳環(huán)境接觸時，碳在高溫條件下被吸收進(jìn)材料中。 ?受影響材料 ：炭鋼、低合金鋼、不銹鋼、高鉻鎳合金。 ?影響因素： １）暴露與炭化環(huán)境、敏感材料、溫度大于 593℃ 。 ２）炭化環(huán)境：高的氣相碳（碳?xì)浠衔铮固?，富?CO、 CO甲烷、乙烷）和低的氧含量（很少的 O2或蒸汽）。 ３） 開始碳以很高的速度擴(kuò)散進(jìn)入部件，然后隨碳化深度的增加逐漸停止。 ４），碳在碳鋼和低合金鋼表面反應(yīng)生成一個硬脆結(jié)構(gòu)，冷卻時會開裂或破碎。 ５） 300系列其耐蝕性優(yōu)于碳鋼和低合金鋼。 ６） 碳化導(dǎo)致高溫蠕變延展性的降低、室溫機(jī)械性能（特別是強(qiáng)度 /延展性）的降低、焊接性能和耐蝕性能的降低。 ?受影響部位： 重整爐管、焦化爐管燒焦時、乙烯爐管等。 ?預(yù)防與減緩 １）滲碳深度通過金相檢查，檢查硬度增加和延性降低，晚期體積增加。 ２）一些合金鐵磁性會增加。 ３）選擇有抗?jié)B碳能力的合金，包括有強(qiáng)的表面氧化物或硫化物膜形成元素 (硅和鋁 )的合金。 ４）通過較低溫度和較高氧 /硫分壓降低碳的活性，硫抑制滲碳作用。 ?檢查 ： １）硬度、金相、渦流方法。 ２）磁性測量 (對奧氏體的 初期）。 ３）晚期用 RT、 UT、磁性。 1038℃ 下使用 3年后乙烯爐管 24年后的流化焦 化器中 304H旋風(fēng)器 ?由于碳和碳化物損失，只剩鐵基體導(dǎo)致鋼鐵強(qiáng)度損失。脫碳發(fā)生在高溫環(huán)境的熱處理過程中，包括暴露在火中或在高溫氣體環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼受影響。 脫碳會造成：表面硬度降低 疲勞極限下降 ? 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 O 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。 ? 影響因素： １）時間、溫度和工藝物流的碳活性。 ２）脫碳的程度和深度與溫度和暴露時間有關(guān)。 ３）淺的脫碳可以降低材料的強(qiáng)度，但對部件的整體性能沒有不利影響。 ４）導(dǎo)致室溫抗拉強(qiáng)度、疲勞極限和蠕變強(qiáng)度下降。 ? 受影響部位 １）所有暴露于高溫、熱處理或暴露于爐火的設(shè)備。 ２）含氫氣氛的爐管、加氫重整的管道與設(shè)備。 化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕 應(yīng)力腐蝕的定義及發(fā)生三要素 1) 敏感的金屬 。 2) 特定的腐蝕介質(zhì) 。 3) 應(yīng)力 (一般指拉應(yīng)力，壓應(yīng)力？應(yīng)力來源主要為焊接和冷變形殘余應(yīng)力。應(yīng)力集中的影響？ )。 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） ? 特征 (1) 主要是合金發(fā)生 SCC，純金屬極少發(fā)生 (2) 對環(huán)境的選擇性形成了所謂 “ SCC的材料 ― 環(huán)境組合 ” 。 (3) 只有拉應(yīng)力才引起 SCC，壓應(yīng)力反而會阻止或延緩SCC的發(fā)生。 (4) 裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)有晶間型，穿晶型，混合型。 (5) SCC有孕育期 ， 因此 SCC的破斷時間 tf可分為孕育期 ，發(fā)展期和快斷期三部分 。 (6)發(fā)生 SCC的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜 ，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生 SCC時均勻腐蝕速度很小 ，因此金屬失重甚微 。 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，應(yīng)力腐蝕開裂事件中 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)力腐蝕開裂往往和設(shè)計(jì)不當(dāng)有關(guān)。 關(guān)于介質(zhì)與環(huán)境因素的描述 介質(zhì)濃度的影響 (對奧氏體不銹鋼 ) 介質(zhì)來源 (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） ? 關(guān)于材料因素的描述 ? 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的材料和環(huán)境組合 材 料 環(huán) 境 碳鋼及低合金鋼 NaOH溶液 、 NaOHNa2SiO3溶液 ， 硝酸鹽溶液 ， HCN溶液 ， CO+CO2+H2O溶液 ， CO2+HCN+H2S+NH3， 液氧 ， H2S溶液 ， 海水 ， 混酸 （ H2SO4+HNO3） CO32+HCO3 奧氏體不銹鋼 氯化物溶液 ， 海水 ， 高溫水 ， NaOH溶液 連多硫酸 ， HCl， H2SO4+ NaCl H2S溶液 ， 馬氏體不銹鋼 海水 、 NaCl溶液 ， NaCl+H2O2溶液 ， NaOH溶液 、 NH3溶液 ，硝酸 、 硫酸 ， H2SO4+HNO3溶液 ， H2S溶液 ， 高溫和高壓水 ，高溫堿 蒙乃爾 75%NaOH的沸騰溶液 ， 有機(jī)氯化物 ， 汞化合物