化工不锈钢容器的腐蚀机理与防护措施

腐蚀防腐 石油与 化工 设备 2 0 1 1 年第1 4 卷 化工不锈钢容器的腐蚀机理与防护措施 宋欣 ，冯丽锋 ( 辽宁省辽阳市特种设备监督检验所 ， 辽宁 辽阳 1 1 1 0 0 0 ) 摘要本文以化工设备中常用不锈钢容器为研究对象，对晶间腐蚀和应力腐蚀机理进行了阐述，对防护措施进行了介绍。 关键词晶间腐蚀；应力腐蚀；防护措施 化 工 容器 大 都采 用钢 制 耐腐 蚀材 料 不 锈钢制成 ，但不锈钢 的耐腐蚀性能在不 同介质 中 的表现是不同的。不锈钢在空气 、水 、中性介质 及各种氧化性介质 中是稳定的，而在其它一些腐 蚀 性 介 质 中 则可 能 发 生 腐 蚀 破坏 。在 与 大 量 酸 、 碱 、 盐 等腐 蚀 性 介 质 接 触 的化 工 容 器 中，特 别 是 处于高温 、高压 、高流速工况下 ，这些设备容器 的腐蚀问题尤其突出。 1化工容 器的腐蚀 化工容器 中的腐蚀一般为局部腐蚀 ，最常见 的是 晶间腐蚀 和应 力腐蚀 两种 。 ( 1 )晶间腐蚀 晶间腐 蚀 是产 生在 晶粒 之 间的 一种腐 蚀 形 式 。它可 以分别产生在热影响区、焊缝或熔合线 上 。在熔合线上产生 的晶间腐蚀又 叫刀状腐蚀。 产 生 晶 间腐 蚀 的不 锈 钢 ， 受到 应 力 作 用 时 ，会 沿 晶界断裂 ，强度几乎完全丧 失。不锈钢具有抗腐 蚀能力的必要条件是钢 内铬 的质量分数必须大干 l 2 。但在某些条件作用下，其 晶界( 晶粒之间) 会 形成含铬量( 质量分数) 少于1 2 的 “ 贫铬 区”， 在腐蚀性介质的作用 下，晶界贫铬区的金属就失 去抗腐蚀能力而形成 晶间腐蚀 。 “ 贫铬 区”的形 成 原 因一 般 认 为 ， 当温 度 升 高 时 ，碳 在 不 锈 钢 晶 粒 内部 的扩散速度大于铬 的扩散速度 。因为室温 时 ，碳 在 不锈 钢 中耐 腐 蚀 性 最 强 的奥 氏体 钢 中 的 溶解 度 很小 ，仅为0 0 2 0 0 3 ( 质 量分 数) ，而 奥 氏体钢 中含碳 量均 超过 0 0 2 -0 O 3 ( 质 量分 数) ， 故多余的碳就不 断地 向晶粒边界扩散 ，并和铬化 合 ，在晶间形成碳化铬的化合物 。但是 由于铬 的 扩 散 速 度较 小 ，来 不 及 向晶 界扩 散 ，所 以在 晶 间 形 成 的碳 化 铬 所 需 的铬 主要 来 自晶界 附 近 而不 是 来 自奥 氏体 晶粒 内部 ，结 果 就使 晶界 附 近 的含 铬 量 大 为 减 少 。 当 晶 界含 铬 量 小 于 1 2 ( 质 量 分 数 ) 时 ， 就形 成 “ 贫 铬 区 ”。 当铬 碳 化 物 沿 晶 界沉 淀 成网状 时，贫铬区亦连接呈 网状 ，不锈钢 耐腐蚀 是 由于在介质作用下，钢 中含有足 以使钢 在此介 质 中钝化 的铬量，而贫铬 区铬量不足，使钝化能 力 降低 ，甚至消失。而奥 氏体 晶粒本身具有足够 钝化 能力 ，因此，在腐蚀介质作用下，晶界 附近 连成网状的贫铬区便优先溶解而产生晶间腐蚀。 ( 2 )应 力腐蚀 应 力腐 蚀是 指 ，金属 材 料在 某些 介质 中， 由于拉应力 的作用造成的一种延迟裂纹 。其形成 必须有一定的金属组织、应 力和介质在特定条件 下联合作用 。应力腐蚀 开裂是一种腐蚀速度快 ， 破 坏 严重 ，且往 往在 没有产 生 任何 明显 的宏观 变形、不 出现任何预兆的情况下发生的迅速而突 然 的 变 化 。 至 U 目前 为 止 ， 尚 难 在 设 备 和 部 件 的 生产 、使用和运行过程 中进行有效的监 测、同时 应力腐蚀破坏既可以出现在设备使用和 生产运行 过 程 中 ，也 可 以 出现 在 设 备 使 用 以前 ，甚 至 在 它 们加工、成型和制造期问 。其裂纹一旦形成 ，扩 展速度 比其它类型 的局部腐蚀快。所 以，应力腐 蚀开裂 是 目前所知 的腐蚀 类型中破坏性最大的一 类 。敏感 的合金( 材料 因素) 、特 定的介质( 环境因 素) 和静 的拉伸应力( 力学 因素) 是不锈钢产生应力 腐蚀断裂的基本条件。敏感的合金( 材料因素) 一 指具有一定化学成分和组织结构 的不锈钢，在一 些介质 中对应力腐蚀敏感 ，但并不是任何一种不 锈 钢 ，在 任 何 条件 下 ，均 能 出现 应 力 腐蚀 开 裂 。 特 定的介质( 环境 因素1 一 对某一敏感 的合金而 言 ，必 须 有 一 些特 定 的腐 蚀 介 质 与 它 相 匹配 ，才 能产生应力腐蚀。 目前既没有对任何 介质都敏感 的不锈钢 ，也没有 能引起任何不锈钢产 生应力腐 蚀断裂的介质。静的拉伸应力( 力学因素) 一如果 不存在静的拉伸应力 ，即使有敏感 的合金与特定 作者简 介 ：宋欣 ( 1 9 8