压力容器腐蚀课件.ppt

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1、第五章压力容器腐蚀5.1金属材料腐蚀知识概述5.1.1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、腐蚀疲劳、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5.1.2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

2、(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））典型的阴极反应在酸性水溶液中2H++2e-H2在酸性水溶液中有溶解氧存在时2H++1/2O2+2e-H2O在脱气的碱性溶液中H2O+e-1/2H2+OH-溶液中存在高价金属离子CuCu2++2e-Cu在含氧的碱性溶液中H2O+1/2O2+2e-2OH-有机化合物的还原RO+4e-+4H+RH2+H2OR+2e-+2H+RH2

3、溶液中的氧化性酸或负离子还原NO3+2H-+e-NO2+H2O5.1.3压力容器常见的电化学腐蚀类型1.点蚀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轻微,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、保证介质流动顺畅铝的点蚀现象碳钢的点蚀现象2.缝隙腐蚀现象：一种特殊的点蚀现象,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：

4、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3.电偶腐蚀机理：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、采用阴极保护4.晶间腐蚀奥氏体和铁素体不锈

5、钢特有的一种腐蚀形式在晶界及附近区域发生选择性腐蚀主要危害——使金属破碎、强度丧失1Cr18Ni9晶间腐蚀　　Inconel800晶间腐蚀判定敏化的TTS曲线5.应力腐蚀破裂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、在扩展过程中一般会发生分叉现象6.氢致开裂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

6、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、裂纹有分段、并平行于钢板表面等特征。7.氢腐蚀和高温损伤机理：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纹的产生。化学反应式：Fe3C

7、+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、晶界裂纹典型装置——合成氨装置中的氨合成塔8.腐蚀疲劳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：宏观断口与疲劳断口有一定相似性，但断口上可见明显的腐蚀产物存在。裂纹越深、缺口效应越严重，尖端应力水平上升，腐蚀电位升高