重慶壓力容器:壓力容器常見的電化學(xué)腐蝕類型
發(fā)布日期:2020-12-04 來源:admin
重慶壓力容器:壓力容器常見的電化學(xué)腐蝕類型
1.點蝕
表面生成鈍化膜而具有耐蝕性的金屬和合金,一旦表面膜被局部破壞而露出新鮮表面后,這部分的金屬就會迅速溶解而發(fā)生局部腐蝕。結(jié)果是金屬表面出現(xiàn)針狀或點狀,有一定深度的小孔,稱為點蝕。
點蝕的腐蝕機(jī)理是在中性溶液中的離子(例如Cl-)作用于表面鈍化膜,表面膜受破壞,因而發(fā)生點蝕。組織、夾雜物等金屬構(gòu)造上的不均勻部分易成為點蝕源。
減少點蝕傾向的措施有:
①選擇抗點蝕性能的材料,例如含鉬的不銹鋼;
②焊接表面進(jìn)行酸洗鈍化;
③結(jié)構(gòu)設(shè)計中要避免死角,盡量使介質(zhì)不處在靜態(tài)。
2.縫隙腐蝕
浸在腐蝕介質(zhì)中的金屬構(gòu)件,在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常常發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕,這種現(xiàn)象稱為縫隙腐蝕。這類腐蝕常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物以及螺栓棍和鉚釘下的縫隙積存的少量靜止溶液有關(guān)。不銹鋼對縫隙腐蝕特別敏感。減少縫隙腐蝕傾向的措施同點蝕。
3.點偶腐蝕
電偶腐蝕實質(zhì)上是由兩種不同的電極構(gòu)成的宏觀原電池的腐蝕。當(dāng)兩種不同金屬浸在導(dǎo)電性的溶液中時,兩種金屬之間通常存在著電位差,如果這些金屬互相接觸(或用導(dǎo)線連通》,該電位差將使電子在金屬間流動。耐蝕性差的金屬成為陽極,腐蝕增加,而耐蝕性好的金屬則為陰極,腐蝕減輕。這類形態(tài)稱為電偶腐蝕。
在工程技術(shù)中。采用不同金屬的組合幾乎是不可避免的。因此,人們在選擇材料時,迫切要求了解某兩種金屬材料直接接觸,在實際使用中發(fā)生電偶腐蝕的程度如何,可進(jìn)行實驗測定或根據(jù)電偶序確定。
減少電偶腐蝕傾向的措施有:
①盡量選用電位差小的金屬的組合;
②避免小陽極,大陰極,減緩腐蝕速率;
③用涂料、墊片等使兩種金屬之間絕緣;
④采用陰極保護(hù)法。
4.晶間腐蝕
金屬的晶界非?;顫姡诰Ы缁蜞徑鼌^(qū)產(chǎn)生局部腐蝕,而晶粒的腐蝕則相對很小,這就是晶間腐蝕。晶間腐蝕使金屬碎裂(晶粒脫裂),同時便金屬喪失強(qiáng)度。晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)或晶界區(qū)某一合金元素的增多或減少而引起的。
5.應(yīng)力腐蝕開裂
金屬在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的破裂,稱為應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)。
影響應(yīng)力腐蝕破裂的重要變量是溫度、介質(zhì)成分、材料成分和組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力。破裂方向一般與作用應(yīng)力垂直。應(yīng)力增大,則發(fā)生破裂的時間縮短。應(yīng)力來源于外加應(yīng)力、焊接和冷加工等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力等。
6.氫致開裂
氫致開裂的機(jī)理:當(dāng)鋼浸漬在含硫化氫的環(huán)境中,因腐蝕而產(chǎn)生的氫便滲入鋼中,原子狀氮擴(kuò)散到達(dá)非金屬夾雜物等界面,在其缺陷部位轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿託洌岣吡丝斩吹膬?nèi)壓,其壓力可達(dá)104MPa。在壓力作用下,沿夾雜物或偏析區(qū)呈線狀或臺階狀擴(kuò)展開裂。
在煉油工業(yè)的汽油穩(wěn)定蒸餾塔頂冷凝器、加氫脫硫裝置的成品冷卻器、汽提塔塔頂冷凝器及油田集輸油管線,由于碳鋼及低合金鋼暴露在含硫化氫的環(huán)境中時,因腐蝕而生成的氫侵入鋼中,局部聚集,致使在鋼材軋制方向引成臺階狀開裂的現(xiàn)象。氫致開裂另一種表現(xiàn)為鼓泡。
7.氫腐蝕和高溫氫損傷
合成氨和石油加氫裂化裝置中的一些容器,工作溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度,壓力高達(dá)數(shù)十兆帕,介質(zhì)中氫氣分量較高。這類容器,如果設(shè)計、制造或使用不當(dāng)就有可能因氫的腐蝕而導(dǎo)致破裂。氫腐蝕發(fā)生在高溫高壓臨氫環(huán)境中,由于進(jìn)人鋼中的氫的作用,導(dǎo)致材料的化學(xué)成分變化、組織改變、力學(xué)性能劣化、并產(chǎn)生大量裂紋。解釋鋼的氫腐蝕的理論有多種,其中比較有說服力的理論是:高溫高壓的氫進(jìn)人鋼中與滲碳體相互作用,生成甲烷,使鋼脫碳。因為鋼的主要強(qiáng)化相滲碳體被氫還原了,所以強(qiáng)度大為降低。
氫腐蝕脫碳現(xiàn)象有兩種形式:一是氫和鋼表面的碳化合生成甲烷,引起鋼表面脫碳;二是氫滲透到鋼內(nèi)部,與滲碳體反應(yīng)生成甲烷。生成的甲烷不能從鋼中擴(kuò)散出去,而是聚集在晶界上,在某些位置形成壓力很高的氣泡,氣泡的數(shù)目和尺寸隨時間的增長而增加,氣泡擴(kuò)大和相互連接的結(jié)果形成出現(xiàn)在晶界上的裂紋。
影響氫腐蝕的因素主要有:溫度、氫分壓、合金成分、應(yīng)力等。一般情況下,碳素鋼在200℃以上的高壓氫環(huán)境中才會發(fā)生氫腐蝕。鋼中加入鉻、釩、鎢等能形成穩(wěn)定碳化物的元素,可提高鋼抗氫腐蝕的能力。奧氏體不銹鋼具有很好的抵抗氫腐蝕性能。
8.腐蝕疲勞
腐蝕疲勞是由交變應(yīng)力和腐蝕的共同作用引起的破裂。許多振動部件如泵的軸和桿、螺旋漿軸油氣井管,以及由于溫度變化產(chǎn)生周期熱應(yīng)力的換熱器管和鍋爐等,都容易產(chǎn)生腐蝕疲勞。
腐蝕疲勞損傷有如下特征:
①材料抗疲勞性能降低;
②腐蝕疲勞性能與循環(huán)加載的頻率和波形強(qiáng)烈相關(guān),通常說來,循環(huán)加載的頻率越低,每一循環(huán)應(yīng)力與環(huán)境的共同作用時間愈長,腐蝕疲勞便愈嚴(yán)重;
③壓力容器的鋼制受壓元件在產(chǎn)生腐蝕疲勞時,對表面微觀幾何特性以及機(jī)械應(yīng)力集中不敏感或較少敏感;
④腐蝕疲勞在宏觀上也表現(xiàn)出與常規(guī)疲勞不同的特征。在腐蝕疲勞條件下,往往同時有多條疲勞裂紋形成,并沿垂直于拉應(yīng)力的方向擴(kuò)展。
腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕的根本區(qū)別在于,一是載荷(拉應(yīng)力)在應(yīng)力腐蝕中基本上是恒定的而腐蝕疲勞是交變的;二是應(yīng)力腐蝕通常發(fā)生在敏感的材料和特定的環(huán)境條件下,不是所有的材料在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)中都發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂,與應(yīng)力腐蝕相比,腐蝕疲勞沒有這種選擇性,幾乎所有的金屬在任何腐蝕環(huán)境中都會產(chǎn)生腐蝕疲勞。
9.腐蝕磨損
流體對金屬表面同時產(chǎn)生磨損和腐蝕的破壞形態(tài)稱為磨損腐蝕。一般是在高速流體的沖擊作用下,使金屬表面的保護(hù)膜破損,破損處的金屬被加速腐蝕。高流速和湍流狀的流體,如果其中還含有氣泡或固體粒子,磨損腐蝕就會十分嚴(yán)重。外表特征是:呈局部性的溝潛、波紋、圓滑或山谷形,通常顯示方向性。
減少磨損腐蝕傾向的措施有:
①合理選材,選擇時應(yīng)首先考慮材料的耐蝕性,其次考慮材料的耐磨性;
②在介質(zhì)中添加緩蝕劑,過濾懸浮固體顆粒,降低操作溫度;
③在設(shè)計時考慮降低流速、減少湍流,加厚易損部位和使其易于拆換補(bǔ)修;
④采用堆焊耐蝕的硬質(zhì)金屬,采用犧牲陽極等方法。
10.硫酸露點腐蝕
以重油或含硫瓦斯為燃料的鍋爐和工業(yè)加熱爐,常由于煙氣中生成的硫酸在空氣預(yù)熱器、煙道等溫度較低處凝聚而引起腐蝕,因此,這種現(xiàn)象被稱為硫酸露點腐蝕。
作為燃料使用的重油中,通常含有2%~3%的硫化物,由于燃燒而生成SO2,大約有1%~2%的SO2受煙灰和金屬氧化物等的催化作用,生成SO3。它再與燃燒氣體中所含的水分(約5%~10%)結(jié)合生成硫酸,于煙氣露點溫度附近或以下,在金屬表面凝結(jié)成硫酸溶液,腐蝕金屬。