压力管道的腐蚀与防腐

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1、压力管道的腐蚀与防腐云南省石油化工锅炉压力容器检测中心站李纯（电话13708732207）4.1概述压力管道的腐蚀是由于受到内部输送物料及外部环境介质的化学和电化学作用以及机械等因素的共同作用而发生的破坏。腐蚀造成管道失效带来经济损失，对于压力管道更主要的危害是腐蚀破坏可能导致物料泄漏，发生火灾、中毒、爆炸等安全事故，带来生命财产的重大损失。故必须采取科学有效的方法防止或减缓压力管道的腐蚀，以保证压力管道的安全使用。2003年10月发表的《中国腐蚀调查报告》指出:我国腐蚀损失为5000亿元/年，（约占当年5

2、%GDP），其中20%（1000亿元）是可以避免的。（1000亿元）1975年抚顺石油三厂加氢车间压缩机入口管道爆炸，造成8人死亡4人重伤、直接经济损伤180多万。1971年某天然气管道腐蚀断裂爆炸，直接经济损伤7000多万。根据腐蚀介质的种类腐蚀过程可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属和介质由于化学作用而产生的，在腐蚀过程中没有电流产生，如钢在高温气体中的氧化。电化学腐蚀是金属和电解质溶液间由于电化学作用而产生的，在腐蚀过程中有电流产生。如金属在酸中的腐蚀，其原理简介如下：杂质鋅（阳极）H2SO4H

3、+1Zn2+图4.1H22e-1以锌在硫酸中的腐蚀为例，如图4.1锌置于H2SO4溶液中，在锌中某一部位含有杂质，杂质处的电位高，规定为阴极。无杂质处锌的电位低，规定为阳极。电位差形成原电池。阳极锌发生氧化反应，生成锌离子和电子，酸液中的H离子和电子发生还原反应生成H2,这个过程由于阳极锌不断失去电子变为锌离子进入溶液，即锌被腐蚀溶解，而阴极杂质仅起着传递电子的作用，使H离子在阴极上接受电子变为氢气，不发生变化，即为发生腐蚀。按照腐蚀面积的大小腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀。按照腐蚀机理腐蚀可分为应力腐蚀、疲

4、劳腐蚀、氢损伤等。4.2压力管道腐蚀的主要形式和机理4.2.1全面腐蚀：全面腐蚀又叫均匀腐蚀是指在管道较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀。在管道内壁遭受输送物料的全面腐蚀，在管道外壁遭受环境大气的全面腐蚀。。全面腐蚀导致管道壁厚逐渐减薄，最后破坏。可采取增大管道壁厚、进行防腐处以及定期检验测厚等方法防止事故发生4.2.2局部腐蚀1）点蚀集中在金属表面个别点上的深度较大的腐蚀称为点蚀。一般点蚀尺寸较小，点蚀之间互相孤立，其孔直径等于或小于深度。点蚀的形态和取向结构见图4.2。ABCDEFG图4.2A楔形.B椭

5、圆形.C盘碟形.D皮下囊形.E掏蚀形.F水平取向.G垂直取向.点蚀产生机理以氯离子腐蚀奥氏体不锈钢为例：(1)由于某些原因导致不锈钢表面钝化膜局部损伤，损伤处电位低(小阳极)，未损伤处电位高（大阴极）产生局部电化学腐蚀，损伤处形成小坑。（2）小坑内失去电子，积累正电荷，这些正电荷吸引更多带负电荷的氯离子到坑内，加剧腐蚀,小坑向纵深发展。（3）不断持续上述过程形成点蚀坑。点蚀是最具有破坏性、隐蔽性的腐蚀形态之一。点蚀导致管道在失重较小时出现局部穿孔泄漏。碳钢在温度80—250℃的蒸汽系统和热水系统中遭受溶解氧

6、腐蚀产生点蚀。奥氏体不锈钢在输送含有氯离子、溴离子的介质时或者外壁与海水接触容易产生点蚀。敏化处理及冷加工会增加不锈钢的点蚀倾向；固溶处理能提高不锈钢的耐点蚀能力。2）缝隙腐蚀当管道输送的物料为电解质溶液时，在管道内表面的缝隙处如法兰垫片处、单面焊未焊透处常常会产生严重的腐蚀，这种由于预先存在的缝隙而引起的腐蚀称为缝隙腐蚀。当缝隙宽度为0.2mm或更小时，介质进入缝隙并会使这些介质处于滞留状态，这时容易产生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀的机理一般认为是浓度腐蚀电池的原理，即缝隙内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差

7、异造成的。某些钝性金属如不锈钢、铝、钛等容易产生缝隙腐蚀。3）焊接接头的腐蚀通常发生于不锈钢管道焊缝，有三种腐蚀形式：（1）焊肉腐蚀：为改善焊接性能，通常奥氏体不锈钢中含有3～10%的铁素体组织，在某些强腐蚀介质中会对这些铁素体产生选择性腐蚀，结果使焊肉被腐蚀成海绵状。（2）热影响区腐蚀：多为晶间腐蚀。不锈钢因为含有超过12%的铬而具有较高的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢中碳的溶解度随着温度的下降而减少。故奥氏体不锈钢经高温固溶处理后碳处于过饱和状态，在敏化温度（450～850℃）范围内受热时，过饱和固溶的碳就迅速

8、地向晶界扩散，与晶界处铬化合成Cr23C6。由于奥氏体中铬的扩散速度比碳慢，产生Cr23C6所需的铬必然从晶界附近获取.从而造成晶界附近的铬含量下降到12%以下。在某些腐蚀介质如高温有机酸中，晶界将产生严重腐蚀，形成晶间腐蚀。如图4.2。奥氏体不锈钢焊接过程中，热影响区温度较容易处于敏化温度范围，故热影响区常出现晶间腐蚀。3）刀口腐蚀：沿焊缝金属熔合线发生象刀切一样的腐蚀，称为刀状腐蚀。刀状腐蚀实质上是晶间腐蚀的