压力容器腐蚀Word文档下载推荐.docx
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20H-
在含氧的碱性溶液中H9+1/209+2e〜
在酸性水溶液中有溶解氧存在时2H++1/202+2e-溶液中存在高价金属离子CuCu2++2e-Cu
有机化合物的还原RO+4e-+4H+RH2+H2O
R+2e-+2H+RH2
溶液中的氧化性酸或负离子还原
NOs+2H-+e-SNO2+H20
•5丄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:
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I使钝化膜破损、电位差、闭塞电池、PH值下降、C1离子进入、HC1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
碳钢的点蚀现象
•2•缝隙腐蚀
•现蒙・・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、螺栓帽和钏钉下的缝隙中积存的少量静止溶液有尖。
•不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感
■机理:
•Evans理论一-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0H■减少，C1•补充进入缝隙一一生成金属盐一一水解生成盐酸一一pH值降低一一腐蚀加剧
•避免缝隙腐蚀的措施
•与点蚀相同
•3•电偶腐蚀
•観理爾中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：
F-
•4•晶间腐蚀
•奥氏体和铁素体不锈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
•主要危筈一使金属破碎、强度丧失
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敏化时间/h
图8-33Incoloy800型合金的晶间腐蚀倾向与敏化条件的尖系
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•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）
•三公必娶条浮一应力（一般指拉应力）、腐蚀介质料敏感的材
•重要影响因素一泯殴、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力
•应力采派一工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等
•芳製特点一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
・洌理・・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:
•汽油稳定蒸馆塔顶冷凝器、加氢脫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
•7•氢腐蚀和高温损伤
■卑理•，钢暴露于高温高压氢环境中，氢吸附、渗透及丁散等过程
进入钢的内部，并于钢种的碳元素发生化学反应，生成甲烷
（CHQ,同时使钢的的局部发生脫碳现象。
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牛°
化学反应式IEsC+4H=3Fe+CH4氢腐蚀的判定:
奈耳逊強线（1997年版）发生的条件F忌度、氢分压
微观特征:
强脫碳现象
内部局部脫碳现象、晶界裂纹
典垩缓萱一合成氨装置中的氨合成塔
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•也腐蚀疲劳
•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，腐蚀加剧等。
下锈额在任何腐蚀介质中均可产生濮眶弟
・由于钢强度提高'
不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长'
则可断定原断裂为机械疲劳；
•如果提高了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为腐蚀疲劳。
•腐蚀疲劳既可以是仅有一条裂纹，也可以有多条裂纹并存（多处成核）
•根据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲劳区别开来
・9•磨损腐蚀
・流动的腐蚀介质对金属表面即发生腐蚀作用，又存在机械冲刷的条件下导致的金属破坏。
・主要原因是钝化膜的破损
•高速、湍流、气泡及固体粒子加速磨损腐蚀
厂10.硫酸露点腐蚀
含硫烟气中的SC）3冷凝后生成硫酸造成的腐蚀o
低浓度硫酸为还原性酸腐蚀形式主要是均匀腐蚀
5.1.4化学腐蚀
I•高温氧化金属在高温及环境中的氧作用下生成金属氧化物的过程
广义的氧化一一金属失去电子后化合价升高的现象
引起高温氧化的介质。
2、CO?
HOSO?
、H2S
2•咼温硫化咼温氧化的特殊形式
金属在含硫介质和高温共同作用下生成金属硫化物的过程。
・3
•在高温及含碳的环境气氛（如CO和绘类）中，环境中的碳化物在与钢接触时发生分解并生成游离碳，使钢表面的氧化膜破损5并渗入钢中生成碳化物的现象0—般在表面发生，碳的浓度在表面最大。
乙烯裂解炉炉管和合成氨装置的转化炉炉管有次现象发牛。
・4■脫碳
•主要发生在珠光体型的碳钢和低合全钢上
•在高温和介质环境中的。
2、H20＞比作用下发生在碳钢和低合金钢中的一种钢的表面脫碳现象。
・脫碳会造成：
表面硬度降低
•疲劳极限下降
5.2压力容器的应力腐蚀
■5.2.1应力腐蚀的定义及发生三要素
1）敏感的金属；
2）特定的腐蚀介质；
3）应力（一般指拉应力，压应力？
应力来源主要为焊接和冷变形残余应力。
应力集中的影响？
）
522矢于应力的描述
1）只要能使晶面滑移的应力就能引起应力腐蚀;
2）各种缺陷：
设计不当、机械和电弧损伤、热处理不当形成的表面裂纹、焊接缺陷（咬边、未熔合、未焊透、缺肉等）
统计结果表明，应力腐蚀幵裂事件中
80%是残余应力造成的，工作载荷造成的仅占20%o工作载荷造成应
力腐蚀开裂往往和设计不当有矢。
•5.2.3尖于介质与环境因素的描述
•介质浓度的影响（对奥氏体不锈钢）
•介质来源（污染、残留）
•平均浓度与局部浓缩
•介质状态（气液交替）
•结构因素（死角、缝隙）
•524尖于材料因素的描述
•产生应力腐蚀幵裂的材料和环境组合
材料环境
碳钢及低合金钢
NaOH溶液、NaOH・NazSiCh溶液，硝酸盐溶液，HCN港液，CO+CO2+H20溶液，CO7+HCN+H2S+NH3,液氧，H?
S溶液，海水，混酸（H2SO4+HNO3）CO3-2+HCO3
奥氏体不锈钢
氯化物溶液，海水，高温水，NaOH溶液连多硫酸，HC1,H2SO4+NaCl
马氏体不锈钢
海水、NaCl溶液，NaCl+HQ0溶液，NaOH溶液、NH?
溶液，硝酸、硫酸，H2SO4+HNO3溶液，HgS溶液，咼温和咼压水，咼温碱
蒙乃尔
75%NaOH的沸腾溶液，有机氯化物，汞化合物，大于427弋蒸汽，HF
鎳基合金熔融NaOH,HCN+杂质，260°
C以上的硫，427°
C以上的蒸汽
因科乃尔合金HF,NaOH溶液（260-427°
C）水蒸气+SO2,高浓度N&
S水溶液，浓缩的锅炉水
海水・盐水、有机酸・熔融NaOH，盐酸♦硫化铀，三氯乙烯，红色硝酸
•1•碳素钢压力容器的应力腐蚀开裂
•常用碳素钢如：
10号、20号、20g、Q235等强度低，焊接热影响区脆硬倾向小，发生应力腐蚀开裂的几率较低。
•主要介质：
硝酸盐溶液、液氨、湿硫化氢、氢氧酸
・2.低合金钢压力容器的应力腐蚀开裂
•压力容器常用低合金钢有：
16MnR、15MnVR、
18MnMoNb>
07MnCrMoVR等
主要的应力腐蚀开裂发生在湿硫化氢介质中氢褻刃
裂与应力腐蚀的区别
•3•锯银奥氏体不锈钢压力容器
•引起Cr-Ni奥氏体不锈钢晶间型应力腐蚀的介质和条件
介质
材料的热处理状态
备注
连四硫酸钾
（K2S4O6）
敏化态
水中仅含2ppm，至温下也可产生
连多硫酸
室温下也可产生
仅含氧的咼温水
固溶态
例如，288°
C沸水核反应堆条件下
pH>
10的碱性高温水
当有缝隙存在时
含NaOH的高温水1
固溶态1
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