【正文】 ? （ 6）管道預(yù)定壽命的確定 ? 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面因素，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，確定管道的預(yù)定壽命。 ? （ 4）防腐蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì) ? 強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，在腐蝕環(huán)境下，只考慮安全系數(shù)和許用應(yīng)力是不夠的，還要考慮環(huán)境對(duì)強(qiáng)度的影響，特別像腐蝕疲勞破壞時(shí)更為必要。 ? d）控制腐蝕環(huán)境 ? 消除和控制環(huán)境中引起腐蝕的因素，腐蝕就能停止。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? c）采用犧牲陽(yáng)極 ? 采用一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金（通常為鋅、鎂或銘一鎂合金等）與受保護(hù)的金屬管道相連，使管道陰極極化，陰極金屬腐蝕消耗，從而實(shí)現(xiàn)防止金屬管道腐蝕的效果。接通電源后，直流電源便向管道施以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化，當(dāng)外加電流大于腐蝕電流時(shí)，受保護(hù)的管道表面就能保持一個(gè)足夠的負(fù)電位，阻止管道的腐蝕。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? b）陰極保護(hù) ? 即采用外部施加直流電源取得陰極極化，電位下降到局部陽(yáng)極的開(kāi)路電位時(shí)，局部的陽(yáng)極腐蝕電流就完全被抵消以防止金屬腐蝕的方法。因此，它具有熔結(jié)環(huán)氧粉未知數(shù)和擠塑纏繞聚乙烯的雙重優(yōu)點(diǎn)，又能克服其不足，是一種各項(xiàng)性能優(yōu)異的防腐層。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? 目前管線防腐使用最多的新型防腐材料有擠塑聚乙烯，熔給環(huán)氧粉末、三層 PE等。 ? 在化工生產(chǎn)中廣泛采用的保護(hù)隔離層有：橡膠襯里 , 塑料襯里 , 硅質(zhì)磚和石墨磚襯里，不銹鋼、鎳、鈦、銀等金屬襯里。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? ? 除了管道金屬防腐蝕的有關(guān)措施外，壓力管道的防腐蝕還應(yīng)注意以下幾個(gè)內(nèi)容： 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? (1) 正確的選用材料 ? 不同材料在不同環(huán)境中可能具有不同的耐蝕性能，對(duì)于特定環(huán)境，正確選用耐蝕性能較好并滿足其他條件的材料，以得到合理的使用壽命，這是防止或減輕腐蝕的重要方法。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（稱(chēng)緩蝕劑）來(lái)減少和防止金屬腐蝕。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? （ 3）改善腐蝕環(huán)境 ? 改善環(huán)境對(duì)減少和防止腐蝕有重要意義。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類(lèi)。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 ? 管道防腐蝕的方法很多，主要有改善管道本體金屬的本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)等。 腐蝕防護(hù)的基本途徑 （ 1） 改善金屬的本質(zhì) ：如不銹鋼、鎳基合金 從材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性和控制腐蝕動(dòng)力學(xué)兩個(gè)角度出發(fā)提高材料的抗蝕性； （ 2） 改變環(huán)境（介質(zhì)處理） ： 降低環(huán)境的腐蝕性，如除去大氣中的 SO2，在水溶液中除 O2，改變?nèi)芤旱?pH值，在環(huán)境中加入緩蝕劑等； （ 3） 采用覆蓋層 ： 采用金屬和非金屬涂層、改變材料的表面結(jié)構(gòu)，使材料表面具有耐蝕的特性； 采用襯里、防銹油、防銹紙等，將材料與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi) 第三節(jié)、壓力管道防腐蝕的主要方法 （ 4） 采用電化學(xué)保護(hù)（電保護(hù)） ： 對(duì)于金屬的電化學(xué)腐蝕可通過(guò)陰極極化降低氧化反應(yīng)速度，或通過(guò)實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極鈍化來(lái)以達(dá)到防腐目的； （ 5） 正確選材和合理設(shè)計(jì) ： 為了防止腐蝕發(fā)生，必須重視正確選材和合理設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)做到材料匹配和結(jié)構(gòu)合理、結(jié)構(gòu)間連接應(yīng)盡可能防止縫隙產(chǎn)生等； (6) 腐蝕與防護(hù)的管理與教育 : 主觀上重視。 （ 1）形成氣泡 （ 2）氣泡破滅，膜破壞 （ 3）重新成膜 （ 4）形成新氣泡 （ 5）氣泡破滅，膜毀壞 （ 6）重新成膜 空泡腐蝕各步驟示意圖 （根據(jù) Henlee） 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機(jī)理 ? ? 對(duì)于含水蒸氣的熱腐蝕性管道，在保溫層終止處或破損處的內(nèi)壁，由于溫度局部降至露點(diǎn)以下，發(fā)生冷凝現(xiàn)象，從而造成冷凝液腐蝕。氣泡的反復(fù) 生成和破滅產(chǎn)生很大的機(jī)械力使表面膜局部毀壞 ，裸露出的金屬受介質(zhì)腐蝕形成蝕坑。湍流形成的切應(yīng)力使表面膜破壞，不規(guī)則的表面使流動(dòng)方向更為紊亂，產(chǎn)生更強(qiáng)的切應(yīng)力，在磨損和腐蝕的協(xié)同作用下形成腐蝕坑 （ a） （ b） （ c） （ d） 湍流造成磨損腐蝕坑的機(jī)理 ●● 空泡腐蝕 空泡腐蝕 (Cavitation erosion)又叫氣蝕、穴蝕。 (2)表面膜的保護(hù)性能和損壞后的修復(fù)能力，對(duì)材料耐磨損腐蝕性能有決定性的作用。 (4)液體中含量懸浮固體顆粒 (如泥漿、料漿 )或氣泡，氣體中含有微液滴 (如蒸氣中含冷凝水滴 )，都使磨損腐蝕破壞加重。流動(dòng)也能消除液體停滯而使孔蝕等局部腐蝕不發(fā)生。當(dāng)腐蝕性流體在彎頭、三通、變徑管等處突然改變方向，對(duì)金屬及金屬表面的鈍化膜產(chǎn)生機(jī)械沖刷破壞作用，同時(shí)又對(duì)不斷露出的金屬表層發(fā)生激烈的電化學(xué)腐蝕，而造成的腐蝕損傷。 ? 在一定的介質(zhì)中，應(yīng)力腐蝕裂紋尖端的溶液酸度是較高的，總是高于整體環(huán)境的平均值。 腐蝕疲勞 ? 腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕的不同點(diǎn)： ? 應(yīng)力腐蝕是在特定的材料與介質(zhì)組合下才發(fā)生的，而腐蝕疲勞卻沒(méi)有這個(gè)限制，它在任何介質(zhì)中均會(huì)出現(xiàn)。 ４）硫化環(huán)境，裂紋有相近的外觀，充滿硫化物垢。在橫截面，裂紋可能表現(xiàn)為有大量波辮的球根狀。 ３）在循環(huán)鍋爐，損傷首先發(fā)生在支柱附件的水側(cè)。 ４）開(kāi)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。 ３）與純機(jī)械疲勞相比，腐蝕輔助疲勞沒(méi)有疲勞負(fù)載極限。 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 ? 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(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 ?影響因素 １）材料、腐蝕性環(huán)境、循環(huán)應(yīng)力。 (4)與應(yīng)力腐蝕破裂相比，腐蝕疲勞裂紋主要為穿晶型。 (2)環(huán)境條件 (腐蝕介質(zhì)條件種類(lèi)、溫度、 pH、氧含量等 )對(duì)材料的腐蝕疲勞行為都有顯著影響。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。所有的材料均受影響。通常發(fā)生在應(yīng)力集中的部位，如表面的點(diǎn)蝕。 高溫氫侵蝕 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式 及機(jī)理 ? 腐蝕疲勞 ? 腐蝕疲勞特點(diǎn)：材料或零件在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下造成的失效叫做腐蝕疲勞。碳化物的損失導(dǎo)致強(qiáng)度的整體損失。 ? 化學(xué)反應(yīng)式： Fe3C + 4H = 3Fe + CH4 ? 氫腐蝕的判定 ：尼爾森曲線 ? 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 ?由于暴露在高溫和高壓氫中造成的。 ? 氫腐蝕 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。鋼中的滲碳體在高溫下與氮?dú)庾饔蒙杉淄椋? ? Fe3C＋ 2H2→ 3Fe 十 CH4 ↑ ? 反應(yīng)結(jié)果導(dǎo)致表面層的滲碳體減少，而碳便從鄰近的尚未反應(yīng)的金屬層逐漸擴(kuò)散到這一反應(yīng)區(qū)，于是有一定厚度的金屬層因缺碳而變?yōu)殍F素體。 ? 焊后保溫及熱處理就是利用高溫下氫能從鋼中擴(kuò)散逸出的原理，用來(lái)降低焊縫中氫含量，它是改善焊接接頭力學(xué)性能的有效措施。 ? 氫脆是一種延遲斷裂，斷裂遲延的時(shí)間可以?xún)H幾分鐘，也可能幾天。鋼材的強(qiáng)度愈高 (所承受的應(yīng)力愈大 )，對(duì)氫脆愈敏感。 ? 氫對(duì)鋼材的脆化過(guò)程是一個(gè)微觀裂紋在高應(yīng)力作用下的擴(kuò)展過(guò)程。 ? 鈦材的氫脆敏感性也很強(qiáng)。氫脆是可逆的。即延伸率、斷面收縮率顯著下降．高強(qiáng)度鋼尤其嚴(yán)重。氫致開(kāi)裂的特點(diǎn)是不需外加應(yīng)力的誘導(dǎo)。 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機(jī)理 ? 氫鼓泡： 因氫在鋼板分層處聚集引起的； 128 低強(qiáng)度鋼在濕 H2S環(huán)境中的氫鼓泡 濕硫化氫引起的氫致開(kāi)裂 基于與氫鼓泡相同的機(jī)理。 ? 金屬材料由于受到含氫氣氛的作用而引起的斷裂，統(tǒng)稱(chēng)為氫脆斷裂或氫致開(kāi)裂。 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 染色滲透檢驗(yàn)表明焊縫 周?chē)嬖诖罅康牧鸭y 晶間開(kāi)裂和晶粒脫落 304不銹鋼催化劑回收 管線和法蘭的 PT檢查 靠近法蘭的催化劑回收線的橫 截面顯示在焊縫 HAZ區(qū)有裂紋， 第二節(jié)、壓力管道的腐蝕的主要形式及機(jī)理 ? ? 氫對(duì)鋼鐵材料的危害性較大 ? 氫滲透進(jìn)入金屬內(nèi)部而造成的金屬性能劣化稱(chēng)為氫損傷，也叫氫破壞。這種熱處理可以降低潛在的敏化問(wèn)題，尤其是 321。常用用化學(xué)穩(wěn)定級(jí)別（ 321和 347，鎳基合金 825和 625）。 ３）如果在 538℃ 中暴露幾小時(shí)或長(zhǎng)期在 400℃ 以上操作，L級(jí)別也會(huì)發(fā)生敏化。 ?預(yù)防與減緩 １）停工過(guò)程或停工后立即用堿或蘇打水溶液沖洗設(shè)備以中和含硫酸，或在停工中用干燥的氮?dú)饣虻獨(dú)?/氨保護(hù)，以防止接觸空氣 。 ?在停工期間設(shè)備表面的硫化物垢、空氣和水形成連多硫酸，作用在敏化的奧氏體不銹鋼的焊縫或高應(yīng)力區(qū)引起的開(kāi)裂；開(kāi)裂可能在短短幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)迅速擴(kuò)展穿過(guò)管道和部件的壁厚。 低碳含量 （ ＜ %） 在低于 427℃ 情況下 SCC的敏感性較低 。 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） 。 232℃ 蒸汽環(huán)境 下操作的 316L管 束的殼程側(cè)開(kāi)裂， 蜘蛛網(wǎng)狀的開(kāi)裂外觀 細(xì)小的分 支裂紋 穿晶開(kāi)裂模式 多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 在連多硫酸環(huán)境下 ， 一些敏感材料 （ 如 188不銹鋼 ） 在敏化熱處理或類(lèi)似敏化溫度的焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域 ， 會(huì)由于晶界敏化 ，從而使材料晶間迅速腐蝕和開(kāi)裂 。 ３）避免允許有氯化物可能聚集或沉積的停滯區(qū)的設(shè)計(jì)。 ?預(yù)防與減緩 １）用含氯化物低的水試壓，并盡快干燥。 ３） 300系列的焊縫含有一些鐵素體，通常更耐氯化物 SCC。 ?損傷外觀或形貌 １）裂紋的特征是有許多分支，目測(cè)可以發(fā)現(xiàn)表面龜裂現(xiàn)象。 10)低鎳不銹鋼，如雙相鋼，耐蝕性比 300系列要高，但也會(huì)被腐蝕。 ９）敏感性最高的是含鎳 8%到 12%。高應(yīng)力或冷加工的部件，如膨脹波紋管，開(kāi)裂的可能性十分高。 ６）開(kāi)裂通常發(fā)生在金屬溫度高于 60℃ 環(huán)境。在低 pH值，通常均勻腐蝕為主。干濕或蒸汽和水的交替變換也會(huì)有助于開(kāi)裂。 ３）沒(méi)有最小氯離子限制，因?yàn)槁入x子會(huì)發(fā)生濃縮。 ?影響因素 １）氯化物含量、 pH、溫度、應(yīng)力、氧的存在和合金成分。 ?所有 300系列都敏感。 ?300系列和一些鎳基合金在拉伸應(yīng)力、溫度和含氯化物水溶液的共同作用下的環(huán)境開(kāi)裂。 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 —— 氫致開(kāi)裂（馬氏體不銹鋼，形變誘導(dǎo)馬氏體） 裂紋特征 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； 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?。? 斷口形貌 應(yīng)力腐蝕的宏觀斷口多呈脆性斷裂。 氯化物 SCC的微觀形貌呈典型的穿晶及多分支特征。 COCO2H2O環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 機(jī)理： CO2溶于水后生成碳酸， pH值下降致 ，再通入 CO可起緩蝕劑的作用阻止了全面