不锈钢容器及管道的局部腐蚀

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1、·!"·化工设备与管道第#$卷不锈钢容器及管道的局部腐蚀詹抗（上海化工设计院，上海"’’’#"）摘要针对在化工行业中局部腐蚀的危险性，本文着重介绍了局部腐蚀中的晶间腐蚀和应力腐蚀发生的条件、机理以及防范的措施。关键词局部腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀残余应力%局部腐蚀的金相组织，可以明显看到钢的晶界由于受腐蚀而变宽，多呈网状，严重时还有晶粒脱落现象。金属和它所处的环境之间发生化学或电化学作常见的晶间腐蚀应用贫铬理论可得到圆满的解用而引起的变质和破坏称为金属腐蚀。腐蚀是材料释。在环境的作用下引起的破坏或变质。*+,-.奥氏体不锈钢在使用前或冶金厂出厂交腐蚀有很多分类

2、方法：货状态多为固溶处理状态，即将不锈钢加热到高温!按作用的性质可分为化学腐蚀和电化学腐（%’’’(%%!’)左右，随钢种而异），保温后快冷（一般蚀；为水冷）。此时，当*+,-.奥氏体不锈钢中含碳量在"按腐蚀的形态可分为一般（全面、均匀）腐蚀’/’"0(’/’#0以上时（随钢中含-.量而异），碳在和局部腐蚀。钢中便处于过饱和状态。随后，在不锈钢的加工及设我们在选择耐腐蚀材料特别是不锈钢材料时，备、构件的制造和使用过程中，若再经过&!’($!’)既要考虑其耐一般腐蚀的性能，又要考虑其耐局部的温度加热（例如焊接或在此温度范围内使用），则腐蚀的性能。在一些水介

3、质和化工介质中，后者更需钢中过饱和的碳就会向晶界扩散、析出并与其附近予以注意。的铬形成铬的碳化物。在常用的*+,-.奥氏体不锈而在不锈钢化工设备和管道中最常见的局部腐蚀为晶间腐蚀和应力腐蚀：钢中，这种碳化物一般为*+"#*1。由于这种碳化物含有较高的*+，所以铬碳化物沿晶界沉淀就导致了碳（%）晶间腐蚀化物周围钢的基体中*+浓度的降低，形成所谓“贫不锈钢的晶间腐蚀是不锈钢晶粒边界在特定的铬区”。当铬碳化物沿晶界沉淀成网状时，贫铬区亦腐蚀介质中受到腐蚀，使晶粒之间丧失活动的一种连接呈网状。不锈钢耐腐蚀是由于在介质作用下，钢局部破坏。它是人们最为关注、最为常见

4、的腐蚀破坏中含有足以使钢在此介质中钝化的铬量。而贫铬区形式。铬量不足，使钝化能力降低，甚至消失，而奥氏体晶晶间腐蚀出现在焊接构件的焊缝热影响区或构粒本身具有足够钝化（耐蚀）能力，因此，在腐蚀介质件经过&!’($!’)加热的部位，在介质作用下导致作用下，晶界附近连成网状的贫铬区便优先溶解而这些部位的泄漏或破损；产生晶间腐蚀的设备、部件产生晶间腐蚀。等，其尺寸、外形几乎没有变化且无任何塑性变形；（"）应力腐蚀除受腐蚀的区域外，其它部位没有任何腐蚀的迹象，不锈钢的应力腐蚀破裂是在静拉伸应力与特定仍具有明显的金属光泽；局部取样检查，受腐蚀部位的腐蚀环境共同作用下

5、而发生的一种腐蚀破坏。它的强度、塑性已严重丧失，冷弯时不仅出现裂纹，严是不锈钢局部腐蚀破坏中最常见、危害最大的一重时常常出现脆断和晶粒脱落且落地无金属声。种。构成应力腐蚀破裂有三个要素：!应力；"腐蚀在金相显微镜和扫描电镜下观察晶间腐蚀部位#$$%年第&期·!"·（特定的材料与介质的组合）；!破裂。前二者是构成不锈钢用量最大，应力腐蚀事故也最多。表%列出了破坏的起因，后者是表现形式。使*-./0奥氏体不锈钢产生应力腐蚀的常见介质。应力可以是由冷作、焊接、热加工、热处理等引表!引起"#$%&奥氏体不锈钢应力腐蚀的常见介质起的材料残余应力，亦可能是由负载、振

6、动、操作等$各种氯化物或含氯化物的溶液引起的外加应力或热应力。现场事故表明，由加工、%盐水、海水、河水、井水、高温高压水、水蒸气和海洋性大气安装产生的的残余应力引发的应力腐蚀破裂占了压&氢氧化物、例如123、/423的水溶液’硝酸和硝酸盐倒的多数，可达’$(左右。因此可以认为，生产实践.的水溶液(氢氟酸、氟硅酸和含5中有相当数量的应力腐蚀破裂是由加工、安装引起)3/2")35和3/2")3*+)35的酸洗液的。*硫化氢水溶液工程事故的分析经验表明，不锈钢制设备和管+连多硫酸（3#672&）道，包括未经使用的设备和管道，一旦发生突然性的,硫酸和亚硫酸盐泄漏

7、或损坏，而泄漏或损坏部位又未见明显的塑性应力腐蚀开裂问题是机械和化学两大学科的交变形，那常常是由应力腐蚀而造成的。汇，总量大于局部之和。控制材料的机械指标或其介识别应力腐蚀的主要依据是裂纹特征和断口形质的浓度，虽都有助于降低应力腐蚀开裂的敏感性，貌。但都无法从根本上完全避免其发生。在应力腐蚀问"裂纹特征：应力腐蚀的宏观裂纹均起自于不题上，对于一些常见的已有成熟经验的“材料—介锈钢表面且分布具有明显的局部性；裂纹的走向与质”组合，我们已有一些行之有效的控制；如：奥氏体所受应力，特别是与残余应力有密切关系；裂纹常呈不锈钢压力容器用水进行液压试验时，水中的氯离

8、龟裂和风干木材状，裂纹附近未见塑性变形；除裂纹子含量不超过#!89:;；3<#$