按腐蝕發(fā)生的機(jī)理來(lái)分,可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。按腐蝕形態(tài)分,可分為全面腐蝕(圖16.92)、局部腐蝕


圖 92.jpg


  全面腐蝕:發(fā)生在整個(gè)金屬表面上的腐蝕稱(chēng)為全面腐蝕,它可能是均勻的,也可能是不均勻的。均勻腐蝕的危害性相對(duì)比較小,因?yàn)樵谥懒烁g速度后,就能夠估算出材料的使用壽命。


  局部腐蝕:主要集中于金屬表面某一區(qū)域的腐蝕稱(chēng)為局部腐蝕。在局部腐蝕中,金屬的某一區(qū)域腐蝕嚴(yán)重,而其他部分則幾乎未被腐蝕,局部腐蝕主要有以下類(lèi)型。



①. 電偶腐蝕


   電偶腐蝕又稱(chēng)接觸腐蝕或雙金屬腐蝕,凡具有不同電極電位的金屬互相接觸,并在一定的介質(zhì)中所發(fā)生的電化學(xué)腐蝕即屬電偶腐蝕。例如熱交換器的不銹鋼管和碳鋼板連接處,碳鋼在水中作為陽(yáng)極而被加速腐蝕。但當(dāng)在兩種金屬的接觸面上同時(shí)存在縫隙時(shí),而縫隙中又存留有電解液,這時(shí)構(gòu)件可能受到電偶腐蝕與縫隙腐蝕的聯(lián)合作用,即電偶腐蝕產(chǎn)生的條件:同時(shí)存在兩種不同電位的金屬或非金屬導(dǎo)體,有電解質(zhì)溶液存在,兩種金屬通過(guò)導(dǎo)線連接或直接接觸,如圖16.93所示。


圖 93.jpg



②. 小孔腐蝕


   小孔腐蝕又稱(chēng)為點(diǎn)蝕,這種破壞主要集中在金屬表面的某些活性點(diǎn)上,并向金屬內(nèi)部深處發(fā)展,如圖16.94所示。通常其腐蝕深度大于其孔徑,嚴(yán)重時(shí)可使設(shè)備穿孔。點(diǎn)蝕通常發(fā)生在易鈍化金屬或合金中,往往在有侵蝕性陰離子與氧化劑共存的條件下發(fā)生。如不銹鋼和鋁合金在含有氯離子的溶液中常呈現(xiàn)這種破壞形式。

圖 94.jpg



③. 晶間腐蝕(圖16.95)


   金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶粒邊界或晶界附近發(fā)生腐蝕,使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕破壞的腐蝕現(xiàn)象稱(chēng)為晶界腐蝕,這種腐蝕首先在晶粒邊界上發(fā)生,并沿著晶界向縱深處發(fā)展。這時(shí),雖然從金屬外觀看不出有明顯的變化,但其力學(xué)性能卻已大為降低,嚴(yán)重時(shí)材料強(qiáng)度完全喪失,輕輕一擊就碎。不銹鋼焊件在其熱影響區(qū)(敏化溫度的范圍內(nèi))容易引起對(duì)晶界腐蝕的敏化。除經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理或含碳量低者外,奧氏體不銹鋼暴露在450~850℃溫度區(qū)間內(nèi)足夠時(shí)間后,對(duì)發(fā)生晶間腐蝕比較敏感。晶界腐蝕常常會(huì)轉(zhuǎn)化為沿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,而成為應(yīng)力腐蝕裂紋的起源。通常晶間腐蝕出現(xiàn)于奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和鋁合金的構(gòu)件。



④. 選擇性腐蝕(圖16.96)


   廣義上講,所有局部腐蝕都是選擇性腐蝕,即腐蝕是在合金中的某一組分由于腐蝕優(yōu)先地溶解到電解質(zhì)溶液中去,從而造成另一組分富集于金屬表面上。黃銅的脫鋅現(xiàn)象即屬這類(lèi)腐蝕。



圖 95.jpg



⑤. 應(yīng)力腐蝕(圖16.97)


   受一定拉伸應(yīng)力作用的金屬材料在某些特定介質(zhì)中,由于腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的協(xié)同作用而發(fā)生的脆性斷裂現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)在局部腐蝕中居于首位。根據(jù)腐蝕介質(zhì)性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的不同,裂紋特征會(huì)有不同,在金相顯微鏡下,顯微裂紋呈穿晶、晶界或兩者混合形式。裂紋既有主干,也有分支,形似樹(shù)枝狀。裂紋橫斷面多為線狀。裂紋走向與所受拉應(yīng)力的方向垂直。


   應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂通常具有如下特點(diǎn):通常在某種特定的腐蝕介質(zhì)中,材料在不受應(yīng)力時(shí)腐蝕甚微。受到一定的拉應(yīng)力時(shí)(可遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,即使是延展性很好的金屬也會(huì)發(fā)生脆性斷裂,斷裂事先沒(méi)有明顯的征兆,往往造成災(zāi)難性的后果。


   一般認(rèn)為發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂需要同時(shí)具備如下三個(gè)條件:敏感材料,拉伸應(yīng)力,特定的腐蝕介質(zhì)。如奧氏體不銹鋼管外壁保溫材料含Cl-量高或保溫層破損,滲入雨水中的氯離子濃縮有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕。


   易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的金屬材料和環(huán)境組合見(jiàn)表16.162。


   影響應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的因素見(jiàn)圖 16.98


162.jpg



⑥. 縫隙腐蝕(圖16.99)


   由于金屬表面上存在異物或結(jié)構(gòu)上的原因會(huì)形成0.025~0.1mm的縫隙,這種在腐蝕環(huán)境中因金屬部件與其他部件(金屬或非金屬)之間存在間隙,引起縫隙內(nèi)金屬加速腐蝕的現(xiàn)象稱(chēng)為縫隙腐蝕。產(chǎn)生縫隙腐蝕的條件:不同結(jié)構(gòu)件的連接,如金屬與金屬之間的鉚接、螺紋連接以及各種法蘭盤(pán)之間的襯墊等金屬和非金屬之間的接觸等都可以引發(fā)縫隙腐蝕;金屬表面的沉積物、附著物、涂膜等,如灰塵、沙粒、沉積的腐蝕產(chǎn)物,也會(huì)引起縫隙腐蝕。


圖 99.jpg



⑦. 腐蝕疲勞


   金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下,所引起的腐蝕形態(tài)稱(chēng)為腐蝕疲勞。腐蝕疲勞的特征:絕大多數(shù)金屬或合金在交變應(yīng)力下都可以發(fā)生,而且不要求特定的介質(zhì),只是在容易引起孔蝕的介質(zhì)中更容易發(fā)生。腐蝕疲勞的機(jī)理:腐蝕疲勞是在交變應(yīng)力作用下發(fā)生,位錯(cuò)往復(fù)地穿過(guò)晶界運(yùn)動(dòng)而不會(huì)在晶界上堆積。腐蝕疲勞的控制:對(duì)于鋼,尤其是鈦合金來(lái)說(shuō),用滲氮的方法進(jìn)行表面硬化處理,也是抗腐蝕疲勞的一種有效措施。亦有采用非金屬表面覆蓋層的辦法,如涂層,但要求對(duì)金屬基體有良好的結(jié)合力和耐磨能力。



⑧. 磨損腐蝕


   由于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度大或介質(zhì)與金屬構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大,導(dǎo)致構(gòu)件局部表面遭受?chē)?yán)重的腐蝕損壞,這類(lèi)腐蝕稱(chēng)為磨損腐蝕,簡(jiǎn)稱(chēng)磨蝕。造成腐蝕損壞的流動(dòng)介質(zhì)可以是氣體、液體或含有固體顆粒、氣泡的液體等。磨蝕是高速流體對(duì)金屬表面已經(jīng)生成的腐蝕產(chǎn)物的機(jī)械沖刷作用和對(duì)新裸露金屬表面的侵蝕作用的綜合結(jié)果。由高速流體引起的磨蝕,其表現(xiàn)的特殊形式主要有湍流腐蝕和空泡腐蝕兩種。


 a. 湍流腐蝕(圖16.100)


    在某些特定部位,介質(zhì)流速急劇增大形成湍流,由湍流導(dǎo)致的磨蝕,即為湍流腐蝕。遭到湍流腐蝕的金屬表面,常常呈現(xiàn)深谷或馬蹄形的凹槽,一般按流體的流動(dòng)方向切入金屬表面層,蝕谷光滑沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物積存。構(gòu)成湍流腐蝕除流體速度較大外,構(gòu)件形狀的不規(guī)則性也是引起湍流的一個(gè)重要條件。在輸送流體的管道內(nèi),流體按水平或垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí),管壁的腐蝕是均勻減薄的。但對(duì)于流體突然改向處,如彎管、U形換熱管等的拐彎部位,其管壁就要比其他部位的管壁迅速減薄甚至穿洞。


 b. 空泡腐蝕(圖16.101)


    流體與金屬構(gòu)件做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng),在金屬表面局部地區(qū)產(chǎn)生渦流,伴隨有氣泡在金屬表面迅速生成和破滅,呈現(xiàn)與孔蝕類(lèi)似的破壞特征。這種條件下發(fā)生的磨蝕稱(chēng)為空泡腐蝕,又稱(chēng)空穴腐蝕或汽蝕。影響磨蝕的因素有金屬(合金)、表面膜、流速。磨蝕的控制:合理選材、改善設(shè)計(jì)、降低流速、除去介質(zhì)的有害成分、覆蓋防護(hù)層和電化學(xué)保護(hù)等。但以合理選材和改善設(shè)計(jì)這兩種方法最為有效。






⑨. 氫損傷


   是指金屬材料中由于氫的存在或氫與金屬相互作用,造成材料力學(xué)性能下降的總稱(chēng)。在含硫化氫的油、氣輸送管線及煉油廠設(shè)備常發(fā)生這種腐蝕。氫損傷分為四種不同的類(lèi)型:氫鼓泡[圖16.102(a)]、氫脆、脫碳、氫蝕。氫鼓泡是指在某些介質(zhì)中,由于腐蝕或其他原因而產(chǎn)生的氫原子滲入金屬,導(dǎo)致金屬局部變形,甚至完全破壞。氫脆是由于氫進(jìn)入金屬內(nèi)部,導(dǎo)致韌性和抗拉強(qiáng)度下降變脆,并在應(yīng)力的作用下發(fā)生脆裂。脫碳即從鋼中脫出碳,常常是由于高溫氫蝕所引起的,導(dǎo)致鋼的抗拉強(qiáng)度下降。氫蝕是由于高溫下合金中組分與氫反應(yīng)引起的。







聯(lián)系方式.jpg