金屬(shu)腐蝕的(de)(de)(de)危(wei)(wei)害性(xing)是(shi)十分(fen)普遍的(de)(de)(de)，而(er)(er)且(qie)也是(shi)十分(fen)嚴重的(de)(de)(de)。腐蝕會造(zao)成重大(da)的(de)(de)(de)直(zhi)接或間接損失，會造(zao)成災難性(xing)重大(da)事故(gu)，而(er)(er)且(qie)危(wei)(wei)及(ji)人身安(an)全。因腐蝕而(er)(er)造(zao)成的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)設(she)備和管道(dao)的(de)(de)(de)跑(pao)、冒、滴、漏，會影響(xiang)生產(chan)(chan)裝置的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)周期和設(she)備壽(shou)命，增加生產(chan)(chan)成本，同時還會因有毒物質的(de)(de)(de)泄漏而(er)(er)污染環境(jing)，危(wei)(wei)及(ji)人類健康。

根據腐蝕發(fa)生的機理分(fen)類

根據腐蝕(shi)發生的(de)機理(li)，可將其分為化學(xue)腐蝕(shi)、電化學(xue)腐蝕(shi)和物理(li)腐蝕(shi)三大類。

1

化學腐蝕（Chemical Corrosion）

化學腐蝕是指金(jin)屬(shu)表面與非電解質直接發生純化學作用而(er)引起(qi)的破壞(huai)。金(jin)屬(shu)在高(gao)溫氣體中(zhong)的硫腐蝕、金(jin)屬(shu)的高(gao)溫氧(yang)化均屬(shu)于(yu)化學腐蝕。

2

電化學(xue)腐蝕（Electrochemical Corrosion）

電化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)蝕是指金(jin)屬(shu)(shu)表面與離子導電的介(jie)質發生電化(hua)(hua)學(xue)反應而引起的破(po)壞。電化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)蝕是最(zui)(zui)普遍、最(zui)(zui)常見的腐(fu)蝕，如金(jin)屬(shu)(shu)在大(da)氣、海水、土(tu)壤和各種電解質溶液中的腐(fu)蝕都屬(shu)(shu)此類。

3

物理腐蝕(shi)（Physical Corrosion）

物理腐蝕是指金(jin)(jin)屬(shu)由于單純的物理溶解(jie)而(er)引(yin)起的破壞。其特點(dian)(dian)是：當低(di)熔(rong)點(dian)(dian)的金(jin)(jin)屬(shu)溶入金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)中時，會對金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)產(chan)生“割(ge)裂(lie)”作用。由于低(di)熔(rong)點(dian)(dian)的金(jin)(jin)屬(shu)強(qiang)度一(yi)般(ban)較(jiao)低(di)，在(zai)受力(li)狀(zhuang)態下它將優先斷裂(lie)，從而(er)成為(wei)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的裂(lie)紋源。應該(gai)說，這種(zhong)腐蝕在(zai)工程中并不多見。

根據(ju)腐蝕形態分類(lei)

按(an)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形態分類，可分為全(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)三(san)大類。

1

全面腐蝕（General Corrosion）

全面腐(fu)蝕也稱均(jun)勻腐(fu)蝕，是在管(guan)道較大面積上產生的(de)程度基(ji)本相同的(de)腐(fu)蝕。均(jun)勻腐(fu)蝕是危險性最小(xiao)的(de)一種腐(fu)蝕。

① 工程(cheng)中往(wang)往(wang)是給(gei)出足(zu)夠的(de)腐蝕余量(liang)就能保證材料(liao)的(de)機械強度和使用壽命。

② 均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)常用(yong)單位時間內腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質對金屬(shu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)深度或金屬(shu)構件的壁(bi)厚減薄量（稱為(wei)(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率(lv)）來(lai)評定。SH3059標準(zhun)中規(gui)定：腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率(lv)不(bu)超過0.05mm/a的材(cai)(cai)(cai)料(liao)為(wei)(wei)充分(fen)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)；腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)0.05～0.1mm/a的材(cai)(cai)(cai)料(liao)為(wei)(wei)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)；腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)0.1～0.5mm/a的材(cai)(cai)(cai)料(liao)為(wei)(wei)尚耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)；腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)(su)率(lv)超過0.5mm/a的材(cai)(cai)(cai)料(liao)為(wei)(wei)不(bu)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。

2

局部腐蝕（Local Corrosion）

局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)又(you)稱非均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)，其(qi)危害性遠比均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)大，因為均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)容易(yi)被(bei)發(fa)覺，容易(yi)設防(fang)，而(er)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)則難以預測和預防(fang)，往往在沒有先兆的情況下，使金屬構件突然(ran)發(fa)生(sheng)破壞(huai)，從(cong)而(er)造成重(zhong)大火(huo)災或人身傷亡事故。局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)很普遍，據統計，均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)占整個腐(fu)(fu)蝕(shi)中的17.8%，而(er)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)則占80%左(zuo)右。

（1）點(dian)蝕（Pitting）

① 集中在全局表面個別小點上的(de)深度較(jiao)大(da)的(de)腐蝕(shi)(shi)稱為點蝕(shi)(shi)，也(ye)稱孔蝕(shi)(shi)。蝕(shi)(shi)孔直徑等(deng)于或小于深度。蝕(shi)(shi)孔形態如圖(tu)1所示。

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圖1 點蝕孔的(de)各種剖面形狀（選(xuan)自ASTM標準(zhun)）

② 點蝕是(shi)管(guan)道(dao)(dao)最(zui)具有破(po)壞性(xing)的(de)(de)隱藏的(de)(de)腐蝕形態之一。奧氏(shi)體不銹鋼(gang)管(guan)道(dao)(dao)在輸(shu)送含(han)氯離(li)子(zi)或(huo)溴(xiu)離(li)子(zi)的(de)(de)介質時最(zui)容易產生(sheng)(sheng)點蝕。不銹鋼(gang)管(guan)道(dao)(dao)外壁如果常被海水或(huo)天然水潤濕，也(ye)會產生(sheng)(sheng)點蝕，這是(shi)因(yin)為海水或(huo)天然水中含(han)有一定的(de)(de)氯離(li)子(zi)。

③ 不銹(xiu)鋼的點(dian)蝕過程可(ke)分為蝕孔(kong)(kong)的形成和蝕孔(kong)(kong)的發展(zhan)兩個(ge)階段。

鈍化膜的不完整部(bu)位（露頭位錯、表(biao)面(mian)缺陷等）作(zuo)為點(dian)蝕(shi)(shi)源(yuan)，在某(mou)一段時間(jian)內(nei)呈活性(xing)狀(zhuang)態，電(dian)位變負，與其(qi)鄰近表(biao)面(mian)之間(jian)形成(cheng)微電(dian)池(chi)，并(bing)且(qie)具有(you)大陰極(ji)小陽極(ji)面(mian)積(ji)比，使點(dian)蝕(shi)(shi)源(yuan)部(bu)位金屬迅速溶解，蝕(shi)(shi)孔開始(shi)形成(cheng)。

已形成的蝕孔隨著腐蝕的繼續進行。小孔內積累了過量的正電荷，引起外部 Cl- 的(de)遷入以保持電中性，繼之孔(kong)(kong)內(nei)氯化物濃(nong)度增高。由于氯化物水解使孔(kong)(kong)內(nei)溶(rong)液酸化，又進一步(bu)加速孔(kong)(kong)內(nei)陽極的(de)溶(rong)解。這(zhe)種自催化作用(yong)的(de)結果(guo)，使蝕孔(kong)(kong)不斷(duan)地向(xiang)深處發展，如(ru)圖(tu)2所(suo)示(shi)。

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圖2 點蝕孔生長機理

④ 溶液滯留容易產生點蝕(shi)(shi)；增(zeng)加流速會(hui)降低點蝕(shi)(shi)傾向，敏(min)化處理及冷加工(gong)會(hui)增(zeng)加不銹鋼(gang)點蝕(shi)(shi)的傾向；固溶處理能(neng)提高不銹鋼(gang)耐點蝕(shi)(shi)的能(neng)力。鈦的耐點蝕(shi)(shi)能(neng)力高于奧氏體不銹鋼(gang)。

⑤ 碳鋼管(guan)道也(ye)發(fa)(fa)生點蝕(shi)，通常(chang)是在蒸汽(qi)(qi)系統（特別是低(di)壓蒸汽(qi)(qi)）和熱水系統，遭(zao)受溶解氧的(de)腐蝕(shi)，溫度在80～250℃間最為嚴(yan)(yan)重。雖然(ran)蒸汽(qi)(qi)系統是除氧的(de)，但(dan)由于操作控制不(bu)嚴(yan)(yan)格，很難保證(zheng)溶解氧量不(bu)超標，因(yin)此溶解氧造成碳鋼管(guan)道產(chan)生點蝕(shi)的(de)情況經常(chang)會發(fa)(fa)生。

（2）縫隙腐蝕(shi)（Crevice Corrosion）

當管道輸送的物料為電解質溶(rong)液時，在(zai)管道內(nei)表面(mian)的縫(feng)隙(xi)(xi)處(chu)，如法(fa)蘭墊片處(chu)、單面(mian)焊未焊透處(chu)等，均會產(chan)(chan)生縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)。一些(xie)鈍性(xing)金(jin)屬如不銹鋼、鋁、鈦等，容易產(chan)(chan)生縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)。

縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)機理(li)，一般認為(wei)是濃(nong)差(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)電池的(de)(de)原(yuan)理(li)，即由于縫隙內和周圍溶液(ye)之(zhi)間氧(yang)濃(nong)度或金屬(shu)離(li)子濃(nong)度存在差(cha)異造成(cheng)的(de)(de)。縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)在許多介質中發生，但以含氯化物的(de)(de)溶液(ye)中最(zui)嚴(yan)重(zhong)，其(qi)機理(li)不僅(jin)是氧(yang)濃(nong)差(cha)電池的(de)(de)作(zuo)用，還(huan)有像點蝕(shi)那樣(yang)的(de)(de)自催化作(zuo)用，如圖3所示。

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圖(tu)3 縫隙腐蝕的機理(li)

（3）焊接接頭的腐蝕

通常發生于不銹鋼管道，有三種腐蝕形式。

① 焊肉被腐蝕(shi)成(cheng)海綿狀，這是奧氏體不銹鋼發生的δ鐵素體選(xuan)擇(ze)性腐蝕(shi)。

為改善焊(han)接性(xing)能，奧(ao)氏體不(bu)銹鋼通常要(yao)求焊(han)縫含有3%～10%的鐵(tie)素(su)體組織，但在(zai)(zai)某些強腐蝕(shi)性(xing)介質中則會發(fa)生(sheng)(sheng)δ鐵(tie)素(su)體選擇性(xing)腐蝕(shi)，即腐蝕(shi)只發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)δ鐵(tie)素(su)體相（或進(jin)一步分(fen)解為σ相），結果呈海綿狀(zhuang)。

② 熱影響區(qu)腐蝕。造(zao)成這種腐蝕的原(yuan)因，是(shi)焊接過程中這里的溫度(du)正(zheng)好處在敏化(hua)區(qu)，有充分的時間(jian)析出碳化(hua)物，從(cong)而產生了晶間(jian)腐蝕。

晶(jing)間腐蝕(shi)是(shi)腐蝕(shi)局限在(zai)晶(jing)界和晶(jing)界附近(jin)而晶(jing)粒本(ben)身(shen)腐蝕(shi)比(bi)較小的一種腐蝕(shi)形(xing)態，其(qi)結果將(jiang)造成(cheng)晶(jing)粒脫落或使材料機械強(qiang)度降低。

晶間腐蝕的機理是“貧鉻理論”。不銹鋼因含鉻而有很高的耐蝕性，其含鉻量必須要超過12%，否則其耐蝕性能和普通碳鋼差不多。不銹鋼在敏化溫度范圍內（450～850℃），奧氏體中過飽和固溶的碳將和鉻化合成 Cr 23 C 6 ，沿晶界沉淀析出。由于奧氏體中鉻的擴散速度比碳慢，這樣，生成 Cr 23 C 6 所需的鉛(qian)必然從晶(jing)界(jie)(jie)附(fu)(fu)近(jin)獲取，從而造成晶(jing)界(jie)(jie)附(fu)(fu)近(jin)區(qu)域貧鉻(ge)(ge)。如果含鉻(ge)(ge)量降到12%（鈍化所需極(ji)(ji)限含鉻(ge)(ge)量）以下，則貧鉻(ge)(ge)區(qu)處(chu)于活化狀態，作為陽極(ji)(ji)，它和晶(jing)粒(li)之(zhi)間構成腐(fu)蝕(shi)原電池，貧鉻(ge)(ge)區(qu)陽極(ji)(ji)面積(ji)小，晶(jing)粒(li)陰極(ji)(ji)面積(ji)大，從而造成晶(jing)界(jie)(jie)附(fu)(fu)近(jin)貧鉻(ge)(ge)區(qu)的嚴重腐(fu)蝕(shi)。

③ 熔合線處(chu)的刀口腐蝕，一般(ban)發生(sheng)在用Nb及Ti穩(wen)定(ding)的不銹鋼（347及321）。刀口腐蝕大(da)多(duo)發生(sheng)在氧化性(xing)介質(zhi)中。刀口腐蝕示(shi)意(yi)如圖(tu)4所示(shi)。

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圖4 刀口腐蝕

（4）磨損腐蝕

也(ye)稱(cheng)沖(chong)刷(shua)腐(fu)蝕(shi)(shi)。當腐(fu)蝕(shi)(shi)性流體(ti)(ti)在彎頭、三通等拐彎部位(wei)突然改變方(fang)向，它對(dui)金(jin)屬(shu)(shu)及(ji)金(jin)屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)的鈍化(hua)膜或腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物層產(chan)生機械沖(chong)刷(shua)破壞作用，同時又對(dui)不斷露出(chu)的金(jin)屬(shu)(shu)新鮮(xian)表(biao)面(mian)發(fa)生激(ji)烈的電化(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)，從而造成(cheng)比(bi)其他部位(wei)更為(wei)嚴重的腐(fu)蝕(shi)(shi)損傷。這種損傷是金(jin)屬(shu)(shu)以其離子或腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物從金(jin)屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)脫(tuo)離，而不是像純粹的機械磨損那樣以固體(ti)(ti)金(jin)屬(shu)(shu)粉末脫(tuo)落。

如果流體中夾有氣泡或固體懸浮物時，則最易發生磨損腐蝕。不銹鋼的鈍化膜耐磨損腐蝕性能較差，鈦則較好。蒸汽系統、H 2S-H 2O系統對碳鋼管道(dao)彎頭、三(san)通的磨損腐蝕(shi)均較(jiao)嚴重。

（5）冷凝液腐蝕

對于(yu)含水(shui)蒸氣的熱腐蝕性氣體(ti)管(guan)道，在保溫層中止處或破損處的內壁，由于(yu)局部(bu)溫度降(jiang)至露點以下，將發(fa)生冷(leng)凝現象，從而造成(cheng)冷(leng)凝液(ye)腐蝕，即露點腐蝕。

（6）涂層破損處的局(ju)部大氣銹蝕

對于化工廠(chang)的(de)碳(tan)鋼管線，這種腐蝕有(you)時會(hui)很嚴重，因(yin)為化工廠(chang)區(qu)的(de)大(da)(da)氣(qi)中常常含(han)有(you)酸性氣(qi)體(ti)，比自然大(da)(da)氣(qi)的(de)腐蝕性強得多。

3

應力腐蝕（Stress Corrosion）

金屬(shu)材料(liao)在拉應(ying)力(li)(li)(li)和特定腐(fu)蝕(shi)(shi)介質的(de)(de)(de)共同作用下發(fa)生的(de)(de)(de)斷裂破壞，稱為應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)破裂。發(fa)生應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)破裂的(de)(de)(de)時間有長有短(duan)，有經過幾天(tian)就開裂的(de)(de)(de)，也有經過數年(nian)才開裂的(de)(de)(de)，這說明應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)破裂通(tong)常有一個或(huo)長或(huo)短(duan)的(de)(de)(de)孕(yun)育期(qi)。

應力(li)腐蝕裂紋呈枯樹(shu)枝狀(zhuang)，大體(ti)上沿著垂直于拉應力(li)的(de)方向發展。裂紋的(de)微(wei)觀形(xing)態有穿晶(jing)型、晶(jing)間型（沿晶(jing)型）和兩者(zhe)兼有的(de)混合型。

應力(li)(li)的(de)來源，對于管道來說，焊接(jie)、冷加工及安裝時殘(can)余應力(li)(li)是(shi)主要的(de)。

并(bing)不是任何的(de)金屬(shu)與介質的(de)共(gong)同作用(yong)都(dou)引起(qi)應力腐(fu)蝕破裂(lie)。其中金屬(shu)材(cai)料只有(you)在某些(xie)特定的(de)腐(fu)蝕環境(jing)中，才發生(sheng)應力腐(fu)蝕破裂(lie)。表1列(lie)出了容易引起(qi)應力腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)的(de)管道(dao)金屬(shu)材(cai)料和腐(fu)蝕環境(jing)的(de)組合。

表1 易(yi)產生應力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)的金屬(shu)材料和腐(fu)蝕(shi)環境組合（選自SH 3059附錄E）

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（1）堿脆

金(jin)屬在堿(jian)液(ye)中的(de)應力(li)腐蝕破(po)裂稱堿(jian)脆。碳(tan)鋼(gang)、低合(he)金(jin)鋼(gang)、不銹鋼(gang)等多(duo)種金(jin)屬材(cai)料(liao)皆可發(fa)生(sheng)堿(jian)脆。碳(tan)鋼(gang)（含低合(he)金(jin)鋼(gang)）發(fa)生(sheng)堿(jian)脆的(de)趨勢如圖(tu)5所示。

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圖5 碳鋼在堿液中的應力腐蝕破(po)裂區(qu)

由圖5可(ke)知，氫氧化(hua)鈉(na)(na)濃(nong)(nong)(nong)度(du)在(zai)5%以(yi)(yi)上的(de)(de)全(quan)部(bu)濃(nong)(nong)(nong)度(du)范圍內碳鋼(gang)幾乎都可(ke)能產生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)，堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)的(de)(de)最(zui)(zui)低溫度(du)為(wei)50℃，所需(xu)堿(jian)(jian)液的(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)為(wei)40%～50%，以(yi)(yi)沸點附(fu)近(jin)的(de)(de)高(gao)溫區(qu)最(zui)(zui)易發(fa)(fa)生(sheng)。裂(lie)(lie)紋呈晶間型(xing)(xing)。奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發(fa)(fa)生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)的(de)(de)趨(qu)勢如圖6所示。氫氧化(hua)鈉(na)(na)濃(nong)(nong)(nong)度(du)在(zai)0.1%以(yi)(yi)上的(de)(de)濃(nong)(nong)(nong)度(du)時18-8型(xing)(xing)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)即可(ke)發(fa)(fa)生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)。以(yi)(yi)氫氧化(hua)鈉(na)(na)濃(nong)(nong)(nong)度(du)40%最(zui)(zui)危險，這時發(fa)(fa)生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)的(de)(de)溫度(du)為(wei)115℃左右(you)。超低碳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)裂(lie)(lie)紋為(wei)穿晶型(xing)(xing)，含碳量高(gao)時，堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)裂(lie)(lie)紋則(ze)為(wei)晶間型(xing)(xing)或混(hun)合(he)型(xing)(xing)。當奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入2%鉬時，則(ze)可(ke)使其(qi)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)界限縮(suo)小，并向堿(jian)(jian)的(de)(de)高(gao)濃(nong)(nong)(nong)度(du)區(qu)域(yu)移動(dong)。鎳(nie)和鎳(nie)基合(he)金具有較高(gao)的(de)(de)耐應力(li)腐蝕的(de)(de)性能，它的(de)(de)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)范圍變得(de)狹窄，而且(qie)位于高(gao)溫濃(nong)(nong)(nong)堿(jian)(jian)區(qu)。

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圖6 產生(sheng)應力腐(fu)蝕破(po)裂的燒堿濃(nong)度(du)與溫度(du)關系

注：曲(qu)線上部為危險(xian)區

（2）不(bu)銹鋼的(de)氯離子應力腐(fu)蝕破裂

氯離子不(bu)但能(neng)引起不(bu)銹(xiu)鋼孔蝕，更能(neng)引起不(bu)銹(xiu)鋼的應力腐蝕破裂。

發生應力腐蝕破裂的臨界氯離子濃度隨溫度的上升而減小，高溫下，氯離子濃度只要達到 10-6 ，即能引起破(po)(po)裂。發(fa)(fa)生氯離子(zi)應力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)(po)裂的(de)臨界溫(wen)度為70℃。具有氯離子(zi)濃縮的(de)條(tiao)件（反復蒸干、潤濕）是最易發(fa)(fa)生破(po)(po)裂的(de)。工業中發(fa)(fa)生不銹(xiu)鋼氯離子(zi)應力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)(po)裂的(de)情況(kuang)相(xiang)當普遍(bian)。

不(bu)銹鋼(gang)氯離子應力腐蝕破裂不(bu)僅僅發生(sheng)在管道的內壁(bi)，發生(sheng)在管道外(wai)壁(bi)的事例也屢見不(bu)鮮(xian)，如圖7所示。

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圖7 不銹鋼(gang)管道應力腐(fu)蝕破裂

作為(wei)(wei)管(guan)外側的(de)(de)(de)腐蝕因(yin)素，被(bei)認為(wei)(wei)是(shi)保溫(wen)材料的(de)(de)(de)問(wen)題，對保溫(wen)材料進(jin)行分析的(de)(de)(de)結果，被(bei)檢(jian)驗出(chu)含有(you)約0.5%的(de)(de)(de)氯離(li)子。這(zhe)個數值(zhi)可認為(wei)(wei)是(shi)保溫(wen)材料中含有(you)的(de)(de)(de)雜質，或由于保溫(wen)層破損、浸入(ru)的(de)(de)(de)雨水中帶入(ru)并經過濃縮的(de)(de)(de)結果。

（3）不銹鋼連多硫(liu)酸應(ying)力腐蝕(shi)破裂

以加氫脫硫裝置最為典型，不銹鋼連多硫酸（H 2S xO 6，x=3～5）的應力腐蝕破裂頗為引人關注。

管道在正常運行時，受硫化氫腐蝕，生成的硫化鐵，在停車檢修時，與空氣中的氧及水反應生成了 H2SxO6。在Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼管道的殘余應力較大的部位（焊縫熱影響區、彎(wan)管部位等(deng)）產生應力腐蝕(shi)裂紋。

（4）硫(liu)化物腐蝕(shi)破裂(lie)

① 金屬在同時含有硫(liu)化(hua)氫及水的(de)介質中發(fa)生的(de)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂即為硫(liu)化(hua)物腐蝕(shi)破(po)裂，簡(jian)稱硫(liu)裂。在天然氣、石油采集，加工(gong)煉(lian)制，石油化(hua)學及化(hua)肥(fei)等工(gong)業部門常常發(fa)生管道、閥門硫(liu)裂事(shi)故(gu)。發(fa)生硫(liu)裂所需的(de)時間短則幾(ji)天，長則幾(ji)個月到幾(ji)年不(bu)等，但是未見超過(guo)十(shi)年發(fa)生硫(liu)裂的(de)事(shi)例(li)。

② 硫裂的裂紋較粗，分支較少，多為穿晶型，也有晶間型或混合型。發生硫裂所需的硫化氫濃度很低，只要略超過 10 -6 ，甚至在小于 10 -6 的濃度下也會發生。

碳鋼和低合金鋼在20～40℃溫度范圍內對硫裂的敏感性最大，奧氏體不銹鋼的硫裂大多發生在高溫環境中。隨著溫度升高，奧氏體不銹鋼的硫裂敏感性增加。在含硫化氫及水的介質中，如果同時含醋酸，或者二氧化碳和氯化鈉，或磷化氫，或砷、硒、銻、碲的化合物或氯離子，則對鋼的硫裂起促進作用。對于奧氏體不銹鋼的硫裂，氯離子和氧起促進作用，304L和316L不銹鋼對硫裂的敏感性有如下的關系： H2S+ H2O＜ H2S+ H2O+ Cl - ＜ H2S+ H2O+ Cl - +O 2（硫(liu)裂的敏感性由弱到強(qiang)）。

對于(yu)碳鋼(gang)(gang)和低合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)來說，淬火+回火的金(jin)(jin)相組(zu)(zu)(zu)織抗硫裂最好(hao)，未(wei)回火馬(ma)氏體組(zu)(zu)(zu)織最差。鋼(gang)(gang)抗硫裂性能(neng)依淬火+回火組(zu)(zu)(zu)織→正火+回火組(zu)(zu)(zu)織→正火組(zu)(zu)(zu)織→未(wei)回火馬(ma)氏體組(zu)(zu)(zu)織的順序遞降。

鋼的(de)(de)強度越高，越易(yi)發(fa)生(sheng)硫裂(lie)(lie)。鋼的(de)(de)硬(ying)度越高，越易(yi)發(fa)生(sheng)硫裂(lie)(lie)。在發(fa)生(sheng)硫裂(lie)(lie)的(de)(de)事故中(zhong)，焊(han)(han)縫(feng)特別是(shi)熔合線是(shi)最易(yi)發(fa)生(sheng)破裂(lie)(lie)的(de)(de)部位(wei)，這(zhe)(zhe)是(shi)因(yin)為這(zhe)(zhe)里的(de)(de)硬(ying)度最高。NACE對碳鋼焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)硬(ying)度進行(xing)了嚴格的(de)(de)規定：≤200HB。這(zhe)(zhe)是(shi)因(yin)為焊(han)(han)縫(feng)硬(ying)度的(de)(de)分(fen)(fen)布比(bi)母材復雜，所以對焊(han)(han)縫(feng)硬(ying)度的(de)(de)規定比(bi)母材嚴格。焊(han)(han)縫(feng)部位(wei)常發(fa)生(sheng)破裂(lie)(lie)，一方(fang)面是(shi)由(you)于焊(han)(han)接殘(can)余應(ying)力的(de)(de)作用，另一方(fang)面是(shi)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬、熔合線及熱影響區(qu)出現淬硬(ying)組織的(de)(de)結果。為防止(zhi)硫裂(lie)(lie)，焊(han)(han)后(hou)進行(xing)有效的(de)(de)熱處(chu)理十分(fen)(fen)必要。

（5）氫(qing)損傷

氫(qing)(qing)滲透進入金屬內(nei)部而(er)造成金屬性(xing)能劣化稱為氫(qing)(qing)損傷，也稱氫(qing)(qing)破(po)壞。氫(qing)(qing)損傷可分(fen)為四種不同類型：氫(qing)(qing)鼓泡、氫(qing)(qing)脆(cui)、脫碳(tan)和氫(qing)(qing)腐蝕。

① 氫(qing)鼓(gu)泡及氫(qing)誘發階梯(ti)裂紋。

主要(yao)發(fa)生在含濕(shi)硫(liu)化氫的介質中。

硫化氫在水中離解：

?

鋼在硫化氫水溶液中發(fa)生電化學(xue)腐蝕：

?

由上述過程可以看出，鋼在這種環境中，不僅會由于陽極反應而發生一般腐蝕，而且由于S 2-在金屬表面的(de)吸附對氫原子復合(he)氫分(fen)子有阻(zu)礙作用，從而(er)促進氫原子向(xiang)金屬內(nei)滲透。當(dang)氫原子向(xiang)鋼中(zhong)滲透擴(kuo)散(san)時，遇到(dao)了裂(lie)(lie)(lie)縫、分(fen)層、空(kong)隙、夾(jia)渣(zha)等缺陷，就聚集起來(lai)結合(he)成(cheng)氫分(fen)子造成(cheng)體(ti)積膨脹，在鋼材內(nei)部產生(sheng)(sheng)極大壓力（可(ke)達數百兆帕）。如果這些缺陷在鋼材表面附近，則形(xing)成(cheng)鼓泡，如圖8所示。如果這些缺陷在鋼的(de)內(nei)部深處，則形(xing)成(cheng)誘發裂(lie)(lie)(lie)紋。它是(shi)沿(yan)軋制方向(xiang)上(shang)產生(sheng)(sheng)的(de)相互平行的(de)裂(lie)(lie)(lie)紋，被短的(de)橫(heng)向(xiang)裂(lie)(lie)(lie)紋連接起來(lai)形(xing)成(cheng)“階梯”。氫誘發階梯裂(lie)(lie)(lie)紋輕者(zhe)(zhe)使鋼材脆化，重者(zhe)(zhe)會使有效壁(bi)厚減(jian)小到(dao)管道(dao)過載、泄漏甚至斷裂(lie)(lie)(lie)。

圖8 氫鼓泡

氫鼓泡需要一個硫化氫臨界濃度值。有資料介紹，硫化氫分壓在138Pa時將產生氫鼓泡。如果在含濕硫化氫介質中同時存在磷化氫、砷、碲的化合物及CN -時，則有利(li)于氫(qing)向(xiang)鋼中滲透，它們(men)都是滲氫(qing)加速劑。

氫(qing)鼓泡及(ji)氫(qing)誘發階(jie)梯(ti)裂紋一(yi)般發生在鋼板卷制的管道上。

② 氫脆。

無論以什么方式進入鋼(gang)內的(de)氫(qing)，都將引起鋼(gang)材(cai)脆(cui)(cui)化，即伸長率(lv)、斷面收(shou)縮率(lv)顯著下降，高(gao)強度鋼(gang)尤(you)其嚴重。若將鋼(gang)材(cai)中的(de)氫(qing)釋放出來（如加(jia)熱進行消氫(qing)處理），則(ze)鋼(gang)的(de)力學性(xing)能仍可(ke)恢復(fu)。氫(qing)脆(cui)(cui)是可(ke)逆的(de)。

H2S- H2O介質常溫腐(fu)蝕(shi)碳(tan)鋼管道能(neng)滲(shen)氫(qing)(qing)，在(zai)高溫高壓臨氫(qing)(qing)環境(jing)下也能(neng)滲(shen)氫(qing)(qing)；在(zai)不加(jia)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)或(huo)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)不當的酸洗(xi)過(guo)(guo)程能(neng)滲(shen)氫(qing)(qing)，在(zai)雨天焊接或(huo)在(zai)陰(yin)極保護(hu)過(guo)(guo)度時也會滲(shen)氫(qing)(qing)。

③ 脫碳。

在(zai)工業(ye)制氫(qing)裝置中，高(gao)溫氫(qing)氣(qi)管道易產生碳(tan)損傷。鋼中的(de)滲碳(tan)體在(zai)高(gao)溫下與氫(qing)氣(qi)作用生成甲烷(wan)：

?

反應(ying)結果導致表(biao)面(mian)層的(de)(de)滲碳體減(jian)少(shao)，而碳便從鄰近的(de)(de)尚(shang)未反應(ying)的(de)(de)金屬層逐漸擴(kuo)散到此(ci)反應(ying)區(qu)，于是有一定厚度的(de)(de)金屬層因缺碳而變為(wei)鐵素體。脫(tuo)碳的(de)(de)結果造(zao)成鋼的(de)(de)表(biao)面(mian)強(qiang)度和疲勞極(ji)限的(de)(de)降低。

④ 氫腐蝕。

鋼受(shou)到高(gao)溫高(gao)壓氫作用后，其力學性能劣(lie)化，強度、韌性明顯降低(di)，并且是不可(ke)逆的，這種現象稱為氫腐蝕。

氫腐蝕的歷程可用圖9來解釋。

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