氧浓差腐蚀电池-.doc

容器－腐蚀第五章压力容器腐蚀••腐蚀分类•a、按腐蚀机理分类：•电化学腐蚀、化学腐蚀•b、按腐蚀破坏形式分类：•均匀腐蚀、局部腐蚀•局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、氢致开裂、氢腐蚀、腐蚀疲惫、磨损腐蚀、成分选择性腐蚀等•c、按腐蚀环境分类：•高温腐蚀、湿腐蚀、土壤腐蚀、沉淀腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀、钒腐蚀、氧腐蚀、盐腐蚀、环烷酸腐蚀、氢腐蚀、硫化氢腐蚀、连多硫酸腐蚀、海水腐蚀、硫化氢-氯化氢-水型腐蚀、硫化氢-氢型腐蚀、硫化氢-氧化物-水型腐蚀等•金属电化学腐蚀原理与阴阳极反应•放入水或其他电解质中•有电极电位差存在•按伽凡尼电位序•钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钖(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)•可能导致电位差的因素•不同材料、同一材料内的化学或物理性质不均匀〔成分偏析、金相组织差异、残余应力〔焊接、冷变形〕〕•典型的阴极反应•压力容器常见的电化学腐蚀类型••点蚀现象孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部分不腐蚀或腐蚀稍微,只在局部发生一个或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直径等于或小于孔深。•点蚀机理：Cl、Br、I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、Cl离子进入、HCl形成等•防止点蚀的措施：1、含Mo不锈钢2、酸洗钝化3、避免死角、确保介质流动顺畅••现象：一种特别的点蚀现象,常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、螺栓帽和铆钉下的缝隙中积存的少量静止溶液有关。•不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感•机理：•Evans理论——内外金属离子浓度差形成浓差电池•Fontane-Greene——氧浓差理论，缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解，发生阴极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制，生成的OH-减少，Cl-补充进入缝隙——生成金属盐——水解生成盐酸——pH值降低——腐蚀加剧•避免缝隙腐蚀的措施•与点蚀相同••机理：两种不同电位金属电极构成的宏观原电池的腐蚀电位高的成为阳极，腐蚀加剧。电位低的为阴极，腐蚀减轻。•减少电偶腐蚀倾向的措施1、选用电位差小的金属组合2、避免小阳极、大阴极，减缓腐蚀速率3、用涂料、垫片等使金属间绝缘4、采纳阴极保护••奥氏体和铁素体不锈钢特有的一种腐蚀形式•在晶界及四周区域发生选择性腐蚀•主要危害——使金属破碎、强度丧失••材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称SCC(StrainCorrosioncrack)•三个必要条件——应力〔一般指拉应力〕、腐蚀介质、敏感的材料•重要影响因素——温度、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力•应力来源——工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等•开裂特点——与主要的应力源应力方向垂直、在扩大过程中一般会发生分叉现象••湿硫化氢环境下的一种钢的损伤形式•机理：在湿硫化氢环境中钢发生电化学腐蚀过程中产生的氢原子进入钢中,并在钢的内部缺陷部位(主要是非金属夹杂物与金属基体的界面)聚集成氢分子，使局部压力升高到104MPa•炼油装置中容易发生氢致开裂的设备：•汽油稳定蒸馏塔顶冷凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、汽提塔塔顶冷凝器、油田集输油管线•氢致开裂的特点•主要在塑性夹杂物部位开裂、裂痕有分段、并平行于钢板表面等特征。••机理：钢暴露于高温高压氢环境中，氢吸附、渗透及扩散等过程进入钢的内部，并于钢种的碳元素发生化学反应，生成甲烷〔CH4〕，同时使钢的的局部发生脱碳现象。随着甲烷气体在微观缺陷部位〔主要是晶界处〕的聚集，导致内压升高并引发裂痕的产生。•化学反应式：Fe3C+4H=3Fe+CH4•氢腐蚀的判定：奈耳逊曲线〔1997年版〕•发生的条件：温度、氢分压•微观特征：表面——脱碳现象•内部——局部脱碳现象、晶界裂痕•典型装置——合成氨装置中的氨合成塔••在交变应力和腐蚀介质共同作用下发生的破坏•主要在振动部件如：•泵的轴、杆、螺旋浆轴、油气井管以及承受交变热应力的换热器管和锅炉管上发生•断口特征：宏观断口与疲惫断口有一定相似性，但断口上可见显然的腐蚀产物存在。裂痕越深、缺口效应越严重，尖端应力水平上升，腐蚀电位升高，腐蚀加剧等。•不锈钢在任何腐蚀介质中均可产生腐蚀疲惫•由于钢强度提升，不锈钢疲惫断裂消失或寿命延长，则可肯定原断裂为机械疲惫；•如果提升了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后，不锈钢疲惫断裂消失或寿命延长，则可肯定原断裂为腐蚀疲惫。腐蚀疲惫裂痕钢在周期应力下的S---N曲线•腐蚀疲惫既可以是仅有一条裂痕，也可以有多条裂痕并存(多处成核)•依据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲惫区别开来•并多呈锯齿状和台阶状；微观上裂痕一般没有分支且裂痕尖端较钝••流动的腐蚀介质对金属表面即发生腐蚀作用，又存在