重庆压力容器:压力容器常见的电化学腐蚀类型

1.点蚀

表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分的金属就会迅速溶解而发生局部腐蚀。结果是金属表面出现针状或点状，有一定深度的小孔，称为点蚀。

点蚀的腐蚀机理是在中性溶液中的离子（例如Cl-）作用于表面钝化膜，表面膜受破坏，因而发生点蚀。组织、夹杂物等金属构造上的不均匀部分易成为点蚀源。

减少点蚀倾向的措施有：

①选择抗点蚀性能的材料，例如含钼的不锈钢；

②焊接表面进行酸洗钝化；

③结构设计中要避免死角，尽量使介质不处在静态。

2.缝隙腐蚀

浸在腐蚀介质中的金属构件，在缝隙和其他隐蔽的区域内常常发生强烈的局部腐蚀，这种现象称为缝隙腐蚀。这类腐蚀常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物以及螺栓棍和铆钉下的缝隙积存的少量静止溶液有关。不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感。减少缝隙腐蚀倾向的措施同点蚀。

3.点偶腐蚀

电偶腐蚀实质上是由两种不同的电极构成的宏观原电池的腐蚀。当两种不同金属浸在导电性的溶液中时，两种金属之间通常存在着电位差，如果这些金属互相接触(或用导线连通》，该电位差将使电子在金属间流动。耐蚀性差的金属成为阳极，腐蚀增加，而耐蚀性好的金属则为阴极，腐蚀减轻。这类形态称为电偶腐蚀。

在工程技术中。采用不同金属的组合几乎是不可避免的。因此，人们在选择材料时，迫切要求了解某两种金属材料直接接触，在实际使用中发生电偶腐蚀的程度如何，可进行实验测定或根据电偶序确定。

减少电偶腐蚀倾向的措施有：

①尽量选用电位差小的金属的组合；

②避免小阳极，大阴极，减缓腐蚀速率；

③用涂料、垫片等使两种金属之间绝缘；

④采用阴极保护法。

4.晶间腐蚀

金属的晶界非常活泼，在晶界或邻近区产生局部腐蚀，而晶粒的腐蚀则相对很小，这就是晶间腐蚀。晶间腐蚀使金属碎裂（晶粒脱裂），同时便金属丧失强度。晶间腐蚀是由晶界的杂质或晶界区某一合金元素的增多或减少而引起的。

5.应力腐蚀开裂

金属在应力与腐蚀介质共同作用下产生的破裂，称为应力腐蚀破裂（SCC）。

影响应力腐蚀破裂的重要变量是温度、介质成分、材料成分和组织结构、应力。破裂方向一般与作用应力垂直。应力增大，则发生破裂的时间缩短。应力来源于外加应力、焊接和冷加工等产生的残余应力、热应力等。

6.氢致开裂

氢致开裂的机理：当钢浸渍在含硫化氢的环境中，因腐蚀而产生的氢便渗入钢中，原子状氮扩散到达非金属夹杂物等界面，在其缺陷部位转变为分子氢，提高了空洞的内压，其压力可达104MPa。在压力作用下，沿夹杂物或偏析区呈线状或台阶状扩展开裂。

在炼油工业的汽油稳定蒸馏塔顶冷凝器、加氢脱硫装置的成品冷却器、汽提塔塔顶冷凝器及油田集输油管线，由于碳钢及低合金钢暴露在含硫化氢的环境中时，因腐蚀而生成的氢侵入钢中，局部聚集，致使在钢材轧制方向引成台阶状开裂的现象。氢致开裂另一种表现为鼓泡。

7.氢腐蚀和高温氢损伤

合成氨和石油加氢裂化装置中的一些容器，工作温度高达数百摄氏度，压力高达数十兆帕，介质中氢气分量较高。这类容器，如果设计、制造或使用不当就有可能因氢的腐蚀而导致破裂。氢腐蚀发生在高温高压临氢环境中，由于进人钢中的氢的作用，导致材料的化学成分变化、组织改变、力学性能劣化、并产生大量裂纹。解释钢的氢腐蚀的理论有多种，其中比较有说服力的理论是：高温高压的氢进人钢中与渗碳体相互作用，生成甲烷，使钢脱碳。因为钢的主要强化相渗碳体被氢还原了，所以强度大为降低。

氢腐蚀脱碳现象有两种形式：一是氢和钢表面的碳化合生成甲烷，引起钢表面脱碳；二是氢渗透到钢内部，与渗碳体反应生成甲烷。生成的甲烷不能从钢中扩散出去，而是聚集在晶界上，在某些位置形成压力很高的气泡，气泡的数目和尺寸随时间的增长而增加，气泡扩大和相互连接的结果形成出现在晶界上的裂纹。

影响氢腐蚀的因素主要有:温度、氢分压、合金成分、应力等。一般情况下，碳素钢在200℃以上的高压氢环境中才会发生氢腐蚀。钢中加入铬、钒、钨等能形成稳定碳化物的元素，可提高钢抗氢腐蚀的能力。奥氏体不锈钢具有很好的抵抗氢腐蚀性能。

8.腐蚀疲劳

腐蚀疲劳是由交变应力和腐蚀的共同作用引起的破裂。许多振动部件如泵的轴和杆、螺旋浆轴油气井管，以及由于温度变化产生周期热应力的换热器管和锅炉等，都容易产生腐蚀疲劳。

腐蚀疲劳损伤有如下特征：

①材料抗疲劳性能降低；

②腐蚀疲劳性能与循环加载的频率和波形强烈相关，通常说来，循环加载的频率越低，每一循环应力与环境的共同作用时间愈长，腐蚀疲劳便愈严重；

③压力容器的钢制受压元件在产生腐蚀疲劳时，对表面微观几何特性以及机械应力集中不敏感或较少敏感；

④腐蚀疲劳在宏观上也表现出与常规疲劳不同的特征。在腐蚀疲劳条件下，往往同时有多条疲劳裂纹形成，并沿垂直于拉应力的方向扩展。

腐蚀疲劳与应力腐蚀的根本区别在于，一是载荷（拉应力）在应力腐蚀中基本上是恒定的而腐蚀疲劳是交变的；二是应力腐蚀通常发生在敏感的材料和特定的环境条件下，不是所有的材料在拉应力和腐蚀介质中都发生应力腐蚀破裂，与应力腐蚀相比，腐蚀疲劳没有这种选择性，几乎所有的金属在任何腐蚀环境中都会产生腐蚀疲劳。

9.腐蚀磨损

流体对金属表面同时产生磨损和腐蚀的破坏形态称为磨损腐蚀。一般是在高速流体的冲击作用下，使金属表面的保护膜破损，破损处的金属被加速腐蚀。高流速和湍流状的流体，如果其中还含有气泡或固体粒子，磨损腐蚀就会十分严重。外表特征是:呈局部性的沟潜、波纹、圆滑或山谷形，通常显示方向性。

减少磨损腐蚀倾向的措施有：

①合理选材，选择时应首先考虑材料的耐蚀性，其次考虑材料的耐磨性；

②在介质中添加缓蚀剂，过滤悬浮固体颗粒，降低操作温度；

③在设计时考虑降低流速、减少湍流，加厚易损部位和使其易于拆换补修；

④采用堆焊耐蚀的硬质金属，采用牺牲阳极等方法。

10.硫酸露点腐蚀

以重油或含硫瓦斯为燃料的锅炉和工业加热炉，常由于烟气中生成的硫酸在空气预热器、烟道等温度较低处凝聚而引起腐蚀，因此，这种现象被称为硫酸露点腐蚀。

作为燃料使用的重油中，通常含有2%~3%的硫化物，由于燃烧而生成SO2，大约有1%~2%的SO2受烟灰和金属氧化物等的催化作用，生成SO3。它再与燃烧气体中所含的水分（约5%~10%）结合生成硫酸，于烟气露点温度附近或以下，在金属表面凝结成硫酸溶液，腐蚀金属。