腐蚀与损伤(教案)(锅炉、压力容器、压力管道)

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1、腐蚀与损伤（教案）2006年9月第22页共22页主要内容第一部分金属材料的腐蚀一金属腐蚀及种类二腐蚀的危害性三全面腐蚀四局部腐蚀1.点蚀2.缝隙腐蚀3.磨损腐蚀4.涂层破损处的局部大气锈蚀五晶间腐蚀六应力腐蚀开裂1.碱脆2.不锈钢的氯离子应力腐蚀破裂3.湿硫化氢应力腐蚀破裂（SSCC）4.其它常见应力腐蚀破裂体系七腐蚀疲劳八氢损伤1.氢鼓包2.氢脆3.脱碳4.氢腐蚀九腐蚀防护第二部分金属材料的损伤与失效一、金属材料的损伤1.疲劳损伤2.介质损伤3.热损伤4.交互损伤二、失效与失效分析1.失效的概念2.失效分析的意义3.失效分析的

2、基本思路4.破坏种类及特征5.韧性破坏6.脆性破坏7.腐蚀破坏8.疲劳破坏9.蠕变破坏10.复合破坏11.失效分析的主要手段12.断口保护第22页共22页第一部分金属材料的腐蚀操作介质或环境对锅炉压力容器压力管道的腐蚀普遍存在，对锅炉压力容器压力管道的安全运行构成威胁。因此研究腐蚀对指导锅炉压力容器压力管道的管理、检验及安全监察均具有重要意义。腐蚀检验是锅炉压力容器压力管道定期检验中的主要内容之一。本节介绍金属腐蚀的分类、几种危害较大的腐蚀形式以及腐蚀的防护或避免措施等。一、金属腐蚀及种类金属材料表面由于受到周围介质的作用而发生

3、状态变化，从而使金属材料遭受破坏的现象称为腐蚀。如铁生锈、铜发绿锈、铝生白斑点等。金属的腐蚀按照机理（或原理）可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。化学腐蚀：化学腐蚀是金属表面与环境介质发生化学作用而产生的损坏，它的特点是腐蚀在金属的表面上，腐蚀过程中有电子得失但没有电流的产生。金属的高温氧化及脱碳就属于化学腐蚀，高温高压临氢环境中金属的氢腐蚀也属于化学腐蚀。电化学腐蚀：金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀称电化学腐蚀。它的特点是在腐蚀过程中有电流产生。锅炉压力容器压力管道的应力腐蚀、晶间腐蚀均属于电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀

4、必须存在电解质、被腐蚀区域（电位低，为阳极）与其他区域（电位高，为阴极）存在电位差。阳极金属失去电子成为金属离子，从而造成腐蚀。其它分类方法：按照温度分：低温腐蚀和高温腐蚀。按照环境分：化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等。按照金属破坏的形式可分为10类，分别为全面腐蚀、电偶腐蚀、孔蚀(点蚀)、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、氢损伤。这种方法比较直观，使用场合广泛。第22页共22页一、腐蚀的危害性腐蚀会使管道整体或局部壁厚减薄，承载能力下降、造成破裂。腐蚀会造成危害性极大的裂纹，造成管道

5、的裂穿泄漏、严重时会造成突然破裂或爆炸。二、全面腐蚀全面腐蚀也叫均匀腐蚀，这是在较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀，如管道内壁表面遭受介质的全面腐蚀，外壁裸露表面(或有涂料但已全面失效)遭受的大气锈蚀等。遭受全面腐蚀的管道，壁厚逐渐减薄，最后破坏。从工程的角度看，全面腐蚀并不是威胁很大的腐蚀形态，因为设计时可考虑足够的腐蚀裕度。但应注意的是，在管道使用过程中，腐蚀速度往往因环境恶化(如超温、加进腐蚀性成份等)而加剧，因此定期检验对全面腐蚀的检查是十分必要的，通过定点测厚，掌握壁厚减薄的情况。但是定期检验工作不力、壁厚腐蚀减薄而发

6、生事故的事例屡见不鲜。三、局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀）1.点蚀图1点腐蚀坑的各种剖面形状（取自ASTMG46—76）集中在金属表面个别小位置上的深度较大的腐蚀称为点蚀，也叫孔蚀。大多数情况下，蚀孔是比较小的。蚀孔之间有时互相孤立，有时十分靠近，密集在一起。蚀孔直径等于或小于深度，蚀孔形态见图1。第22页共22页点蚀是最具有破坏性的和隐藏的腐蚀形态之一。它常常使得设备在重量损失还很小的情况下就穿孔而产生泄漏。奥氏体不锈钢设备在含氯离子或溴离子的介质作用下最容易产生点蚀。不锈钢外壁如果常被海水或天然水润湿，也会产生点蚀，这是

7、因为海水或天然水中含有一定的氯离子。1.缝隙腐蚀当管道介质为电解质溶液时，在与介质接触的缝隙处，如法兰垫片处、单面焊未焊透处等，均会产生缝隙腐蚀，见图2。图2单面焊未焊透引起的缝隙腐蚀产生缝隙腐蚀的缝隙宽度，必须能使介质进入缝隙而又使这些介质处于滞留状态，因此腐蚀常常发生在缝隙口宽度在0.2mm或更小的场合。纤维类的垫片、盘根等，能使电解质溶液在靠近金属表面处完全滞留，因此容易产生严重缝隙腐蚀。一些钝性金属如不锈钢、铝、钛等，容易产生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀在许多介质中发生，但以含氯化物的溶液中最严重。缝隙腐蚀的机理，一般认为是浓差腐

8、蚀电池的原理，即缝隙内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差异造成的。2.磨损腐蚀第22页共22页磨损腐蚀也称为冲刷腐蚀。介质流向突然发生改变，对金属及金属表面的钝化膜或腐蚀产物层产生机械冲刷破坏作用，同时又对不断露出的金属新鲜表面发生激烈的电化学腐蚀，从而造