腐蚀与磨损分析方法

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1、钢的腐蚀磨损失效及其分析方法郑文龙上海材料研究所机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会261、钢的腐蚀失效腐蚀的破坏性遍及国民经济和国防建设的各个部门，从日常生活、仓库储存、交通运输、通信、建筑、机械、化工、冶金、国防等，凡是使用金属材料的地方就有各种各样的腐蚀问题存在，而工业生产中，腐蚀问题尤为严重。腐蚀使完好的金属构件失效而最终导致设备的报废，甚至造成重大的伤亡事故，危害极大。因此，它已引起各国政府有关部门的日益不安和重视。1937年由壳牌公司（TheShellCompany）在布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上，有如下的一块展牌：当你读此展

2、牌时760公斤铁已被腐蚀掉即当你用不到5秒钟的时间来读这块牌时，将近一吨的铁变为废物。据统计，每年由于腐蚀造成的金属损失在一亿吨以上，占世界金属总产量的20-40%。金属与环境介质之间的化学或电化学作用，而引起变质和破坏，这个过程称为金属的腐蚀，其中包括上述因素与机械或生物等因素的共同作用。在大多数情况下，腐蚀是具有破坏性的，它不仅使金属材料遭到破坏，有进甚至危及生命。腐蚀在经济上造成的损失是巨大的，自1922年英国Hadfid发表文章指出钢铁由于生锈（包括防蚀和因腐蚀而更换的材料费在内）全世界一年损失额超过15亿美元，1975年的年腐蚀损失为70

3、0亿美元以来，许多国家的腐蚀工作者都在做这方面的调查工作。特别是Hoar委员会，表1-1列出了世界有关国家对因腐蚀而造成经济损失统计。从这统计数字看出，每年因腐蚀造成的损失总额达国民经济总收入（G、N、P）的1～4%，相当于全球人均40美元至50美元。同时，从一个国家（如美国）不同年份统计的结果来看，腐蚀损失额还在不断地增加。目前我国每年腐蚀掉的钢材超过500万吨。以上这些估计不包括无法计算、且通常数目很大的间接损失。这些间接损失来源于装置的损坏、爆炸及停产、产品的损失且环境的污染，甚至生命安全。例如：1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因腐

4、蚀性破坏而突然沉没，1974年日本沿海地区一石油化工厂的贮罐因腐蚀损坏，大量重油流出海面，造成这一地区的严重污染。世界上最大的石油钻井平台之一（由挪威制造）—亚历山大·基兰号，用于英国北海海洋石油钻采时，由于导管架处的一个圆洞为起源，在海水及海洋波浪载荷的共同作用下，发生腐蚀疲劳断裂，于1980年完全沉没，平台上的123个人员死亡，影响极大。26表1-1、世界有关国家对腐蚀造成经济损失的统计国别统计时间损失金额（亿美元）占国民经济总收入G、N、P（%）材料来源美国1949196619731975198619955510015082517003000

5、4～5UhligBaffelleMemorialInstotuteNBSBMI英国1957196912.527.53.5T.P.Itoar日本1949197419991.1925001～2Uhlig西德1969197652.396.3加拿大197510澳大利亚19734.71.5瑞典19754荷兰19680.7前苏联1987907～1059中国199933899中国国际腐蚀控制会议我国虽然还没有就腐蚀所引起的损失作过系统的调查与统计，但腐蚀现象的严重已相当惊人的：1979年某煤气公司的液化气厂的400M3液化气罐因腐蚀开裂，而引起爆炸，当场炸死30

6、余人，重伤50多人，仅一次损失650万元之多。70年代随着石油气田的开发，某气田由于天然气中硫化氢腐蚀造成设备突然破坏，引起天然气的井喷，发生重大的火灾事故，其损失是不可估量的。汽轮发电机的叶轮因应力腐蚀开裂而飞裂，造成重大事故，且现在还有许多叶轮及叶片发生开裂事故。这样的例子是不胜枚举的。26金属的腐蚀现象是非常复杂的腐蚀损失的种类繁多。根据金属腐蚀损坏的特征不同，可以把腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀也称为均匀腐蚀，局部腐蚀则包括穴状腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀和表面下腐蚀。工程上最常见的金属腐蚀有以下几种：均匀腐蚀；电偶腐蚀；隙缝腐蚀

7、；点腐蚀；晶间腐蚀；选择性腐蚀；磨损腐蚀（包括气蚀或称为空泡腐蚀和微动磨损）；应力腐蚀（SCC）；腐蚀疲劳（CF）和氢脆（HE）。1.1、均匀腐蚀GeneralCorrosion均匀腐蚀是普遍的一种腐蚀形式。它是在金属的整个暴露表面积上均匀地发生化学或电化学反应，宏观上表现为厚度的均匀变薄或金属构件完全破坏。图1-1被均匀腐蚀的圆杆。钢材的大气腐蚀，炉用钢的高温氧化、锌在稀硫酸的溶解等一般都为均匀腐蚀。均匀腐蚀可通过涂料、缓蚀剂、阴极保护及选择合适的材料，加以防止。1.2、电偶腐蚀（或称为异种金属接触腐蚀）（GalvanicCorrosion）在腐

8、蚀介质中或电介质溶液中，两种以上不同腐蚀电位的金属（包括石墨）相接触或通过结构中的金属导体构成回路，由于存在着电位的差异，