电偶腐蚀磨损腐蚀

电偶腐蚀磨损腐蚀1第1页，共44页，2023年，2月20日，星期一目录定义特点实例1～4腐蚀环境选材误区选材思路与影响因素选材常用资料2第2页，共44页，2023年，2月20日，星期一常见腐蚀形态示意图3第3页，共44页，2023年，2月20日，星期一定义特点电偶腐蚀：两种金属在同一介质中接触时，电位较低金属腐蚀速度加快，电位较高金属腐蚀速度降低的局部腐蚀现象。两种金属电位差↑，电偶腐蚀倾向↑。阴极面积↑，阳极面积↓，阳极腐蚀↑。4第4页，共44页，2023年，2月20日，星期一材料介质“电动序”——按金属标准电极电位大小排列的顺序表。标准电极电位：纯金属与介质中所含该金属的离子处于平衡状态时的电极电位。“电偶序”——按金属在特定介质（如海水）中实测腐蚀电位的相对大小排列的序列表。5第5页，共44页，2023年，2月20日，星期一材料介质电动序用来判断金属腐蚀倾向，电偶序用来判断能否发生电偶腐蚀，并判断谁是阳极。电偶序只能判断发生电偶腐蚀的可能性，不能肯定电偶腐蚀是否一定发生及其速度大小。6第6页，共44页，2023年，2月20日，星期一材料介质由于金属在很多环境中的相对腐蚀趋势大体相同，所以可借用“金属或合金在海水中的电偶序”初步判断在其他环境中腐蚀电流的大致方向，但例外的情况也是常有的。7第7页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

填料塔，筒体、封头及主体接管材料为WSTE36，与16MnR相近。介质为CO、H2、H2O

。

塔填料原为陶瓷环

——第1步改用1Cr13鲍尔环以解决瓷环大量破碎→堵塔→停车问题——第2步

8第8页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

运行后却出现塔体、塔内构件及塔体接管的腐蚀，以管线为甚。腐蚀产物沉积于填料表面，使部分填料互相粘连，造成堵塞而影响传质传热效果。鲍尔环，管线及塔体内部的可拆件均换成18－8SS，解决了填料环堵塞问题——第3步

9第9页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

消除了填料环堵塞问题，但产生新的腐蚀，塔主体腐蚀加剧。腐蚀严重区域出现在下起第一道环焊缝的上300至下500mm。减薄严重部位是进气孔和出水孔附近，以进气孔附近更为突出。壁厚减薄最重处，δn：25→16mm，严重影响塔的安全使用。10第10页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

腐蚀比较均匀，表面比较光滑，但腐蚀区域集中和有限，可排除塔体整体均匀腐蚀和单一材料的电化学腐蚀；最严重腐蚀部位在管口周围，而不是管口对面，排除介质冲刷腐蚀。11第11页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

由陶瓷→1Cr13，使塔体、内件及接管、管线腐蚀，腐蚀产物沉积填料上填料、塔内件、接管及大部分管线由1Cr13→18－8SS，使原先较严重的腐蚀现象基本消除，腐蚀严重区域移至没有更换材料的塔主体。断定该塔的腐蚀属于电偶腐蚀。

12第12页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例1：甲醇装置变换工段CO饱和塔的电偶腐蚀

解决措施采用和塔内构件相同的SS。考虑到经济因素，在安全分析的基础上，采用SS筒节取代严重腐蚀筒节，实践证明，效果良好。

13第13页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀

塔高28m，直径1m；顶部温度25℃，塔底135℃，中部50～70℃；压力1.2MPa；介质为HCl，CCl4，CHCl3；含水率<100ppm；原用材质304L，因塔体中段腐蚀严重，部分塔段改用316L内衬镍板更换14第14页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀大修发现衬Ni板下部、进口管对面部位严重腐蚀。衬Ni板下部、进口管对面腐蚀严重。距焊缝6～7mm多处穿孔（见图），φ1mm，穿孔附近减薄，最薄处只剩1mm。15第15页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀塔壁中部最严重处，衬Ni层与SS的焊缝已完全腐蚀消失，轻轻一撬，Ni板分层脱落与Ni连接处的316L，腐蚀严重，深度达2～3mm，离Ni板越远腐蚀越轻。316L与304L焊缝处，304L腐蚀严重，只剩1mm厚。16第16页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀17第17页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀

现场覆膜金相未发现晶间腐蚀迹象。塔壁腐蚀穿孔是发生在壁厚严重减薄的凹坑处的自然穿孔，不是孔蚀。Ni与316L之间存在电偶腐蚀。316L与304L焊接处，由于Ni～SS、316L～304L两个电偶的共同作用，304L产生严重的腐蚀。

18第18页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀

穿孔距焊缝6～7mm，属HAZ，加速腐蚀图中沿焊缝从上到下流线状腐蚀，该区正处于进口管对面，流体冲刷加速钝化膜破坏，冲刷与腐蚀相互促进。电偶、HAZ和冲刷腐蚀的联合作用，该区出现严重的活性凹坑腐蚀，使设备穿孔。19第19页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀

结论：氯化氢塔中段塔节严重腐蚀的原因是电偶、HAZ和冲刷腐蚀的联合作用，使该区出现了严重的活性溶解。建议开展更为严格的选材试验、研究。

20第20页，共44页，2023年，2月20日，星期一提示

解决“实例1”电偶腐蚀的有效措施恰好是构成“实例2”电偶腐蚀的直接原因，∴要具体问题具体分析。

21第21页，共44页，2023年，2月20日，星期一定义特点磨损腐蚀：腐蚀介质与金属构件相对运动使构件局部表面遭受严重的腐蚀破坏现象。效果非“磨损”与“腐蚀”的简单叠加，而是交互作用彼此促进的。“湍流”与“气蚀”是磨损腐蚀两种特殊形式。22第22页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂事故经历：1997年2月9日4：20am，某酒精厂3#蒸煮罐破裂，沸腾的玉米糊喷出；死亡1人，重伤3人，轻伤1人。1993年9月设备启用，运行3年多。裂纹状况：进料口补强圈上沿30mm处起裂，1020mm长，纵向裂纹（图）。23第23页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂工艺流程：5个蒸煮罐串联，第3个发生事故。压缩机出口压力：0.5～0.6MPa，到第5个达：0.1～0.2MPa是降压过程。结构特征：罐内介质下进上出，接管端部与罐壁平齐。δn：10mm，裂纹处仅剩0.4～0.9mm厚，进料口上部区域严重减薄。壳体材料：Q235-C。24第24页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂比较分析：另一工厂同样工况，采用插入式接管结构（图），未发生壁厚局部减薄现象。结论与建议：气蚀、磨损腐蚀是事故的主要原因。将接管端部与罐壁的“平齐结构”改为“插入式结构”可避免此类事故。25第25页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂26第26页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂27第27页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例4：搅拌釜合并进出口引发爆炸28第28页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例4：搅拌釜合并“进、出料口”引发爆炸一间歇操作搅拌釜，为减少容器开孔、布管紧凑，将液态物料“进、出料口”合并，位于下封头中心。接管端部与下封头采用“平齐结构”，以满足排液需要，但引发气蚀、闪蒸，使管口附近封头壁厚减薄。物料中含固体颗粒，桨叶的下返料搅拌作用加速下封头磨损。29第29页，共44页，2023年，2月20日，星期一实例4：搅拌釜合并“进、出料口”引发爆炸“进、出料口”附近成为检测死角。内部检测受到搅拌轴、桨叶限制；外部检测受到外保温层、管法兰限制。由于对此类情况重视不够，使管口附近下封头壁厚严重减薄，引发搅拌釜爆炸。30第30页，共44页，2023年，2月20日，星期一提示：

液体由狭窄的管路进入相对宽阔的容器空间，在压力有所降低的同时，会产生气蚀、闪蒸、磨损腐蚀，使管口附近容器壳体局部壁厚减薄。31第31页，共44页，2023年，2月20日，星期一腐蚀环境选材误区事先不查阅资料；忽视结构对腐蚀的影响；认为SS是万能的耐蚀材料；忽视加工（焊接）对腐蚀的影响；不重视大气、水、蒸馏水等的腐蚀。32第32页，共44页，2023年，2月20日，星期一选材的思路与影响因素成分决定组织，组织决定性能，性能决定选用。同时应注意“加工”、“环境”、“比较”三环节。

加工环境比较成分组织性能选用→→→33第33页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性质”与“性能”性质：一种事物所固有的、区别于其他事物的属性。性能：某种事物的性质在特定环境条件下所表现出的功能。二者的区别在于“环境”，性质是固有的；环境是千变万化的；所以对性能的要求是变化的。34第34页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之一：δn↑～PWHT临界应力Sc＞σ最大，可避免SCC。Sc＞σs-——设计应力（外应力）Sc＞4.5[σ]——应力集中处最大应力显然“Sc＞4.5[σ]”是控制环节。δn↑，经济上不合理，受力分析更不合理。∴PWHT是合理措施。对已形成尖锐缺口部位：“4.5”→∞，δn↑和PWHT都无济于事。∴倍加防范。35第35页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之二：低（常）温～高温σs——体心立方材料的屈服强度；σS`——面心立方结构材料的屈服强度；σc——断裂强度；tk——韧脆转变温度Tc。36第36页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之二：低温～高温37第37页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之二：常温～高温Te——等强温度

常温：晶界↑∴细化晶粒——比表面积↑

高温：晶内↑∴粗晶粒——比表面积↓38第38页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之二：常温～高温39第39页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之三：F体～A体40第40页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之四：高压～低、中压项目低、中压高压选材假设均匀、各向同性裂纹体基本理论弹性、塑性变形阶段。薄膜理论，材料力学。裂纹形成与扩展的控制，引入断裂力学评定。管法兰密封结构整体法兰螺纹法兰（板式）等径螺柱（栓）缩径螺柱无自位性的垫片有自位性的透镜垫41第41页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之五：易受腐蚀的“阳极”

金属材料的破坏是阳极反应的直接结果，腐蚀破坏总是主要集中在阳极区。所以需要注意：电极电位较低的金属——电偶腐蚀（避免大阴小阳），各种金属在不同介质中腐蚀电位次序不同；温度较高的部位——温差电池（注意局部温差）；42第42页，共44页，2023年，2月20日，星期一“性能”之五：易受腐蚀的“阳极”3.浓度较低的部位——氧浓度较低部位，盐离子浓度较低部位。