7-1 金属腐蚀基础.ppt

防止晶间腐蚀的方法 固溶处理：加热到1050 ～1150℃，在水中冷却； 稳定化退火：加热到850～900 ℃，保温2～5h，后空冷； 超低碳法：碳含量降低到0.04%以下； 合金化法：加入钛、铌等合金元素，起到稳定奥氏体的作用。 4 防止和减缓腐蚀的方法 合理选材： 了解腐蚀环境，分析腐蚀原因，根据生产中遇到的介质性质、温度、压力及产品质量要求查阅材料手册，合理选用材料。 2) 设计合理的结构 化工设备在很多情况下与结构有关，不合理的结构往往为腐蚀电池的形成创造良好的条件，或引起应力集中、液体停滞。 高温气体入口 储槽壁底的联接 角焊缝的结构 容器出口管 3) 合理制订设备加工工艺 脱碳溶液再沸器 管束上方气流速达到21.4~52.7m/s，管子寿命只有几个星期，有的只有10几天，腐蚀速度达到32.6mm/a。 a、湍流磨损 流体速度达到湍流状态而导致加速金属腐蚀的一种形式。 湍流腐蚀破坏形态示意图 b、空泡腐蚀 它是由于腐蚀介质与金属构件作相对运动时，气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏的一种特殊腐蚀形态。 空泡腐蚀历程 叶轮入口侧的速度分布 四、孔蚀 点蚀或小孔腐蚀，只发生在金属表面局部区域。 粗糙表面、加工过程的锤击坑、表面机械擦伤。 阳极面积小，腐蚀速度极快。 检查困难，事故隐患大。 18－8钢在充气NaCl溶液中孔蚀过程示意图 五、缝隙腐蚀 金属与金属或金属与非金属之间存在很小间隙（0.025~0.1）时，缝内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内的金属加速腐蚀。 碳钢在海水中缝隙腐蚀示意图 泵的结构示意图 腐蚀严重部位 六、异种金属组合－电偶腐蚀 异种金属彼此接触或通过其他导体连通，处于同一电解质中，会造成接触部位的局部腐蚀，其中电位较低的金属溶解速度增大，电位较高的金属溶解速度反而减少。 异种材料组合结构实例 防止电偶腐蚀的途径 选择相容性材料 合理的结构设计 电偶效益的正确应用－牺牲阳极保护 七、晶间腐蚀 晶间腐蚀是一种微电池作用而引起的局部腐蚀破坏现象，是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料晶间产生的腐蚀。 a、晶间腐蚀的机理 贫铬理论可解释奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的原因和机理。 奥氏体不锈钢在450～850℃长时间加热后，晶间的Cr和C生成Cr23C6，从固溶体中沉淀出来，造成晶间的Cr含量降低。 加热温度 ~850 ℃ 危险温度上限 ~450℃ 危险温度下限 一次稳定区 二次稳定区 丧失抗晶间腐蚀能力区 保温时间 按腐蚀发生的条件、机理特征，可将其分为： 电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀、氢脆等 一、应力腐蚀 应力腐蚀破裂是指金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的脆性断裂现象。 a、应力腐蚀实例 塔器上人孔不锈钢复合层开裂 泵体与刚性管线联接的腐蚀破裂 不锈钢胀管颈部的破裂 b、应力腐蚀产生的条件 应力腐蚀是应力和腐蚀介质共同作用的结果。 有效应力如低于某一应力水平就不会发生SCC，应力值越大，到达破裂的时间越短。 对于某种材料所对应的环境条件是特定的。如黄铜－氨、奥氏体不锈钢－Cl－，碳钢-OH－ c、破裂速度和裂纹形貌 SCC过程分为三阶段： 裂纹源孕育阶段； 裂纹扩展阶段； 失稳扩展阶段； 裂纹形态的主要模式 d、应力腐蚀机理 电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论、化学脆化－机械破裂、腐蚀产物锲入理论以及应力吸附破裂理论。 应力腐蚀破裂模型 e、防止和减轻应力腐蚀的途径 环境、应力和冶金是造成应力腐蚀的三方面因素。 对一般的材料来说，主要控制环境条件和消除应力二方面采取措施。 降低设计应力，使最大有效应力降低到临界值以下： 断裂力学的安全评价准则： 腐蚀疲劳下的断裂力学的安全评价准则： 应力与裂纹深度的关系 瞬时KI与时间的关系 KIC K1 K11 K12 K1SCC C0 C1 C2 B1 B2 t1 t2 t A1 A2 合理设计与加工减少局部应力集中 结构设计时应尽可能想法降低最大有效应力，避免过高的应力峰值 采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善合金组织结构以降低对SCC的敏感性 其它方法：合理选材、去除介质中的有害成分、添加缓蚀剂、采用阴极保护等 二、腐蚀疲劳 由于介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏，称为腐蚀疲劳。 与纯力学性质的疲劳不同，它并不存在疲劳极限，往往在很低的应力下破坏。 与应力腐蚀相比，它没有特定的腐蚀介质的限定。 裂纹大多为穿晶型，裂纹分支较少，但它所产生的裂纹数量比纯力学疲劳多得多。 断面呈粗糙状。 疲劳断口特征示意图 与介质的pH值、含氧量、温度以及变动负荷的性质、交变应力的幅度和频率都有关系。 变动负荷以对称的拉压交变应力的影响最大。 大幅度、低频率的交变应力更容易加快腐蚀疲劳。 力学－电化