金属腐蚀防护知识及其应用讲座

1、据统计：金属年产量的据统计：金属年产量的1/3受腐蚀报废，受腐蚀报废，除除2/3尚可回炉外尚可回炉外, 约有约有10金属永久腐金属永久腐蚀损失。每年因腐蚀造成的经济损失占蚀损失。每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值国民经济总值2 4%。腐蚀是材料受环境介质的化学、腐蚀是材料受环境介质的化学、 电化学和物理作用而产生的损坏电化学和物理作用而产生的损坏 或变质现象。或变质现象。电化学腐蚀是最电化学腐蚀是最常见的腐蚀常见的腐蚀例如：液态金属例如：液态金属腐蚀腐蚀例如：金属的高例如：金属的高温氧化温氧化阳极反应：阳极反应：Zn Zn2+ + 2e阴极反应：阴极反应：2H+ + 2e H2 腐蚀电流腐

2、蚀电流成分不均匀成分不均匀组织不均匀组织不均匀应力不均匀应力不均匀浓度不均匀浓度不均匀温度不均匀温度不均匀压力不均匀压力不均匀 点腐蚀隐蔽性强、破坏点腐蚀隐蔽性强、破坏性大，即使在腐蚀失重很小性大，即使在腐蚀失重很小的情况下，设备就会发生穿的情况下，设备就会发生穿孔破坏，导致事故孔破坏，导致事故 不锈钢不锈钢在含氯介质在含氯介质条件特别容条件特别容易发生点腐易发生点腐蚀！蚀！ 点腐蚀产生条件：点腐蚀产生条件：介质中含有氯离子和氧介质中含有氯离子和氧化剂（如溶解氧）化剂（如溶解氧） 也是一种危害性也是一种危害性很大的局部腐蚀！很大的局部腐蚀！原始晶界原始晶界晶界开裂晶界开裂晶界两侧贫铬区晶界两侧

3、贫铬区晶界析出碳化物晶界析出碳化物 也是一种危害性也是一种危害性很大的局部腐蚀！很大的局部腐蚀！晶粒晶粒 法兰等密封件连法兰等密封件连接时要特别注意！接时要特别注意！ 几乎所有金几乎所有金属都会发生属都会发生缝隙腐蚀！缝隙腐蚀！ 缝隙宽度范围：缝隙宽度范围：0.025 0.1mm 含氯离子会含氯离子会加速缝隙腐加速缝隙腐蚀速度！蚀速度！ 不锈钢在不锈钢在5%5%氯化氯化钠溶液中沿焊缝残余钠溶液中沿焊缝残余应力区发生应力腐蚀应力区发生应力腐蚀开裂，简称开裂，简称“氯脆氯脆”。 应力腐蚀应力腐蚀类型包括氯脆、类型包括氯脆、硫脆、碱脆、硫脆、碱脆、氨脆、硝脆等氨脆、硝脆等多种类型多种类型 应力腐蚀三

4、个应力腐蚀三个前提条件：前提条件：1）特定的材料；特定的材料；2）特定的介）特定的介质；质；3）临界）临界拉伸应力。拉伸应力。 SCC裂纹具有沿裂纹具有沿晶开裂和穿晶开裂两晶开裂和穿晶开裂两种类型。种类型。 换热器不换热器不锈钢管束和碳锈钢管束和碳钢管板相连接钢管板相连接导致严重电偶导致严重电偶腐蚀！腐蚀！ 异种金属相互接异种金属相互接触并与电解质形成完触并与电解质形成完整电流回路是发生电整电流回路是发生电偶腐蚀的必要条件。偶腐蚀的必要条件。 隔绝异种隔绝异种金属相互接触金属相互接触（如接触面绝（如接触面绝缘化）是解决缘化）是解决电偶腐蚀的有电偶腐蚀的有效方法！效方法！ 影响电偶腐蚀的影响电偶

5、腐蚀的因素主要包括阴阳极因素主要包括阴阳极面积比和介质电导率。面积比和介质电导率。 除了具有良好的除了具有良好的耐蚀性能之外，不耐蚀性能之外，不锈钢还需具有良好锈钢还需具有良好的工艺性能及力学的工艺性能及力学性能性能 Cr：最重要的耐：最重要的耐蚀合金元素，通过蚀合金元素，通过钝化提高耐蚀性。钝化提高耐蚀性。 Ni：主要的耐蚀合：主要的耐蚀合金元素，通过奥氏金元素，通过奥氏体化改善工艺性。体化改善工艺性。 Mo：主要耐点蚀：主要耐点蚀合金元素，改善不合金元素，改善不锈钢耐点蚀性能。锈钢耐点蚀性能。 Ti、Nb：提高不：提高不锈钢的耐晶间腐锈钢的耐晶间腐蚀性能。蚀性能。 N：改善不锈钢的：改善不

6、锈钢的耐局部腐蚀性能。耐局部腐蚀性能。 Cu：改善不锈钢：改善不锈钢在还原性酸中的耐在还原性酸中的耐蚀性。蚀性。 C：改善不锈钢的力学性：改善不锈钢的力学性能，但是降低其耐蚀性。能，但是降低其耐蚀性。 占不锈钢产占不锈钢产量和用量的量和用量的70%！ 不含不含Ni，价，价格便宜！格便宜！ 强度和硬度高，强度和硬度高，兼顾力学和耐兼顾力学和耐蚀性能！蚀性能！ 耐晶间腐蚀和应耐晶间腐蚀和应力腐蚀性能好！力腐蚀性能好！GBAISIW-Nr.GBAISIW-Nr.1Cr134101.40061Cr18Ni9 3021.43002Cr13 4201.4021 0Cr18Ni9 3041.43013Cr1

7、3 420J21.402800Cr19Ni10 304L 1.43061Cr17Ni2 4311.40570Cr17Ni12Mo23161.44019Cr18 440C 1.4125 00Cr17Ni14Mo2 316L1.44040Cr17 4301.4016 0Cr19Ni13Mo3 3171.444900Cr17 430LX(日) N/A 00Cr19Ni13Mo3 317L 1.44381Cr17Mn6Ni5N 2011.4372 00Cr20Ni25Mo4Cu 904L1.45391Cr18Mn8Ni5N 2021.437300Cr22Ni5Mo3N 22051.4417 铁镍基合金

8、：铁镍基合金：镍含量镍含量30%镍铁含量镍铁含量50%镍基合金：镍基合金：镍含量镍含量50% 良好的耐高良好的耐高温水应力腐温水应力腐蚀性能！蚀性能！ 良好的耐氢氟良好的耐氢氟酸腐蚀性能！酸腐蚀性能！ 良好的耐氯化物良好的耐氯化物应力腐蚀和抗高应力腐蚀和抗高温氧化性能！温氧化性能！ 良好的耐氯离子良好的耐氯离子点蚀和还原性酸点蚀和还原性酸腐蚀性能！腐蚀性能！ 优良的耐氯离优良的耐氯离子点蚀性能！子点蚀性能！ 在干氯气和纯氧在干氯气和纯氧中会发生自燃！中会发生自燃！ 不耐高温强碱腐蚀！不耐高温强碱腐蚀！ 优良的耐还原性优良的耐还原性酸腐蚀性能！酸腐蚀性能！ 优良的耐有机酸优良的耐有机酸腐蚀性能！

9、腐蚀性能！ 易氢脆，不耐易氢脆，不耐氢腐蚀！氢腐蚀！金属覆盖层：金属覆盖层：l电镀（电镀（Cr、Ni、Cu、Sn、Zn、Au、Ag等）等）l化学镀（化学镀（Ni-P镀）镀）l热喷涂（热喷涂（Zn、Al等）等）l包覆处理包覆处理( 如包铝、不锈钢内衬等如包铝、不锈钢内衬等) 分为阴极性镀层分为阴极性镀层和阳极性镀层。和阳极性镀层。 无需电流、镀层均无需电流、镀层均匀性好、适合管内匀性好、适合管内表面镀层保护。表面镀层保护。 常用于大面积外常用于大面积外防腐涂层防腐涂层。非金属覆盖层：非金属覆盖层：l搪瓷涂层搪瓷涂层l涂料涂层涂料涂层l塑料涂层塑料涂层l橡胶覆盖层橡胶覆盖层l化学转化膜（磷化、化学

10、氧化、阳极氧化等）化学转化膜（磷化、化学氧化、阳极氧化等） 缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑制剂。减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑制剂。 优点在于用量少、优点在于用量少、见效快、成本低、见效快、成本低、使用方便！使用方便！ 分为阳极型、阴分为阳极型、阴极型和混合型三极型和混合型三种类型缓蚀剂。种类型缓蚀剂。 一般适用于封闭一般适用于封闭体系，使用不当体系，使用不当会加速腐蚀！会加速腐蚀！ 电化学保护就是使金属构件极化到免蚀区或电化学保护就是使金属构件极化到免蚀区或钝化区而得到保护。钝化区而得到保护。 一次性投入

11、高、一次性投入高、技术要求高、但技术要求高、但是保护周期长！是保护周期长！ 分为阴极保护和阳分为阴极保护和阳极保护两种方法。极保护两种方法。 一般适用于长距离一般适用于长距离埋地管道外防护，埋地管道外防护，需定期维护！需定期维护！ 一种高性价比的一种高性价比的新型耐蚀金属复新型耐蚀金属复合材料！合材料！ 衬管采用耐蚀合衬管采用耐蚀合金制造，保证耐金制造，保证耐蚀性蚀性 基管采用碳钢或基管采用碳钢或低合金钢制造，低合金钢制造，保证承压性保证承压性l介质分析介质分析l腐蚀速率测定腐蚀速率测定l无损探伤检测无损探伤检测l在线安全评定在线安全评定 酸碱度、硬度、酸碱度、硬度、阴阳离子种类及阴阳离子种类

12、及含量含量 包括电阻法、腐蚀包括电阻法、腐蚀挂片法、线性极化挂片法、线性极化腐蚀探头法腐蚀探头法 渗透、磁粉、射渗透、磁粉、射线、超声、涡流线、超声、涡流探伤等探伤等 专家系统和神经专家系统和神经网络网络案例案例1 2Cr13填料盒应力腐蚀开裂分析填料盒应力腐蚀开裂分析 2Cr13不锈钢填料盒开裂不锈钢填料盒开裂失效的主要原因是氯化物失效的主要原因是氯化物应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 填料盒表面布满穿晶型裂填料盒表面布满穿晶型裂纹，如箭头所示纹，如箭头所示 案例案例2 20钢钢氢气缓冲罐导凝阀断裂氢气缓冲罐导凝阀断裂分析分析 20钢导凝阀发生腐蚀疲劳断钢导凝阀发生腐蚀疲劳断裂，如箭头所示位置裂，如

13、箭头所示位置 腐蚀疲劳裂纹源位于焊根应力集中腐蚀疲劳裂纹源位于焊根应力集中处，在阀内酸性残液和交变应力联处，在阀内酸性残液和交变应力联合作用下合作用下 发生腐蚀疲劳断裂发生腐蚀疲劳断裂案例案例3 16Mn容器碱应力腐蚀开裂分析容器碱应力腐蚀开裂分析 16Mn容器在罐内有机碱和无机碱容器在罐内有机碱和无机碱的共同作用下发生碱应力腐蚀开的共同作用下发生碱应力腐蚀开裂，共有裂，共有11道穿透性裂纹，如箭道穿透性裂纹，如箭头所示位置头所示位置 碱应力腐蚀开裂裂纹萌生于焊缝过碱应力腐蚀开裂裂纹萌生于焊缝过热区，为穿晶型裂纹，图中清晰可热区，为穿晶型裂纹，图中清晰可见焊缝过热区特有的魏氏组织见焊缝过热区特

14、有的魏氏组织案例案例4 20钢加氢管硫化氢钢加氢管硫化氢应力腐蚀开裂分析应力腐蚀开裂分析 着色探伤检查后发现管线大小头处长着色探伤检查后发现管线大小头处长度为度为12mm裂纹，其中裂纹，其中8mm分布在母分布在母材区域，材区域，4mm分布在焊缝区域分布在焊缝区域 裂纹内部腐蚀产物含有大量硫元素，裂纹内部腐蚀产物含有大量硫元素，硫含量高达硫含量高达21.6案例案例5 不锈钢冷凝管高温氯化物应力腐蚀开裂分析不锈钢冷凝管高温氯化物应力腐蚀开裂分析 冷凝管材料为冷凝管材料为1Cr18Ni9Ti，经冷加工，经冷加工盘绕而成，未经去应力退火处理，使盘绕而成，未经去应力退火处理，使用仅用仅3个月就发现大量开

15、裂个月就发现大量开裂 裂纹内部腐蚀产物含有氯元素，裂纹内部腐蚀产物含有氯元素，其含量为其含量为0.98% 案例案例6 40Cr小浮头螺栓硫化氢应力腐蚀开裂分析小浮头螺栓硫化氢应力腐蚀开裂分析 加氢精制装置气提塔顶冷却器小浮头加氢精制装置气提塔顶冷却器小浮头螺栓螺栓1月月17日投入使用，日投入使用，1月月28日发现日发现内漏，拆捡后发现大量螺栓断裂内漏，拆捡后发现大量螺栓断裂 微观断口为典型穿晶断裂，螺栓微观断口为典型穿晶断裂，螺栓硬度高达硬度高达46 HRC，NACE 和和API 规定在硫化氢介质中钢件硬度必规定在硫化氢介质中钢件硬度必须须22HRC案例案例7 加氢高压空冷器钛材管束泄漏失效分

16、析加氢高压空冷器钛材管束泄漏失效分析 管束进口端内衬纯钛管束，内衬钛管管束进口端内衬纯钛管束，内衬钛管首先发生腐蚀破损，首先发生腐蚀破损， 随后碳钢管束发随后碳钢管束发生腐蚀穿孔，最终导致空冷器管束泄生腐蚀穿孔，最终导致空冷器管束泄漏事故的发生漏事故的发生 钛管显微组织中可以明显看到有钛管显微组织中可以明显看到有大量针状、块状物（箭头所示），大量针状、块状物（箭头所示），为脆性氢化钛为脆性氢化钛案例案例8 紫铜冷凝管氨应力腐蚀破裂分析紫铜冷凝管氨应力腐蚀破裂分析 冷凝管表面出现多处裂纹，裂纹方向冷凝管表面出现多处裂纹，裂纹方向为轴向，长度约为轴向，长度约2030mm不等，裂纹不等，裂纹附近紫铜

17、管外表面颜色为黑色，有腐附近紫铜管外表面颜色为黑色，有腐蚀痕迹蚀痕迹 冷凝管内表面裂纹附近发现绿色冷凝管内表面裂纹附近发现绿色铜锈，有氨气味，采用铜锈，有氨气味，采用pH试纸试纸测试显示碱性测试显示碱性案例案例9 Failure analysis of leakage on E600 outlet pipe There have been seven leaks on E600 outlet pipe since April 14, 2005. All leaks happened on welding lines, being of the cracking type Cracks of o

18、utlet pipe was Alkali Stress Corrosion, which happened due to the exit of hydrolytic action and accumulation in local place 案例案例10 Q235A管式换热器管束腐蚀穿孔分析管式换热器管束腐蚀穿孔分析 某厂管式换热器管束发生腐蚀穿孔，某厂管式换热器管束发生腐蚀穿孔，致使管程热媒（热油）泄漏，并导致致使管程热媒（热油）泄漏，并导致换热器无法正常工作，严重影响工厂换热器无法正常工作，严重影响工厂生产的正常进行生产的正常进行 管程水质含氧量高达管程水质含氧量高达7.33 mg / L