不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析
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海洋船舶钢结构的耐腐蚀性能分析与改进策略2身份证号码:3身份证号码:摘要:本文针对海洋船舶钢结构的耐腐蚀性能进行了分析与改进策略的探讨。
首先介绍了海洋环境对钢结构的腐蚀机理和影响因素,然后提出了耐腐蚀性能的分析方法,包括实验室模拟腐蚀试验、现场腐蚀监测与数据采集以及腐蚀损伤评估与寿命预测。
接着,从材料选型与优化、结构设计与优化以及腐蚀监测与维护三个方面探讨了改进策略与实践。
最后总结了文章的主要内容。
关键词:海洋船舶;钢结构;耐腐蚀性能一、引言海洋船舶作为重要的运输工具,在恶劣的海洋环境下长期使用,其钢结构容易受到腐蚀的影响而导致安全隐患。
因此,研究海洋船舶钢结构的耐腐蚀性能,并制定相应的改进策略,对于保障船舶的安全运行具有重要意义。
本文将从腐蚀机理和影响因素入手,介绍耐腐蚀性能的分析方法,并提出材料选型与优化、结构设计与优化以及腐蚀监测与维护等方面的改进策略与实践。
二、海洋船舶钢结构的腐蚀机理与影响因素2.1海洋环境对钢结构的腐蚀机理海洋环境中存在着许多导致钢结构腐蚀的因素。
首先,海水中的氧气和水分会与金属表面发生反应,形成氧化物或氢氧化物,并进一步促使电化学腐蚀过程的发生。
其次,海水中含有丰富的盐类,特别是氯离子,它们具有强烈的腐蚀性,能够加速钢材表面的腐蚀速率。
此外,海洋环境中还存在其他腐蚀介质,如硫化物、硝酸根等,它们也会对钢结构产生不同程度的腐蚀作用。
同时,温度、湿度、流速等环境参数的变化也会影响腐蚀的发生和发展。
2.2影响耐腐蚀性能的主要因素影响海洋船舶钢结构耐腐蚀性能的主要因素包括材料本身的抗腐蚀能力、结构设计的合理性以及维护保养的情况。
首先,材料的抗腐蚀能力是决定耐腐蚀性能的关键因素,包括材料的化学成分、晶体结构和表面处理等。
其次,结构设计的合理性对于减少腐蚀损伤具有重要意义,如优化布局、减少接触面积以及采用防护措施等。
最后,维护保养的情况直接影响钢结构的耐腐蚀性能,包括定期检查、清洁和涂层修复等。
海洋金属腐蚀浅析海洋金属腐蚀浅析摘要:随着经济建设的飞速发展和科学技术水平的逐渐提高, 我国的海洋开发事业有了突飞猛进的发展,海洋构筑物也越来越多。
例如: 海上固定钻井平台和辅助平台、海底油气输送管线、栈桥、码头和船舶等。
这些设施大都是由金属材料, 特别是由钢铁建造而成。
因此, 研究钢铁在海洋环境中的腐蚀规律及控制腐蚀的方法, 对延长海洋钢铁设施的使用寿命, 保证海上钢铁结构物的正常运行和安全以及促进海洋经济的发展, 具有十分重要的意义。
洋环境中使用的金属材料日益增加金属在海洋中的腐蚀与防护研究就更为各国所重视。
船舶腐蚀控制系统的状况对于保持维护船舶结构起到关键性作用, 一旦防腐涂层受到损坏, 随之而来的腐蚀将使船舶结构的完整性受到破坏, 不但要花费大量资源进行修理, 还难于彻底恢复。
因此,适时地对船舶金属腐蚀进行检验, 并采用适当措施对于失效涂层进行处理, 不但能节省大量资源, 有效地延长船舶使用寿命, 而且对改善船容船貌大有好处。
有鉴于此, 文中通过对船舶金属腐蚀机理及表现、船舶结构防腐要求和防腐蚀系统分类等相关问题的分析, 对腐蚀涂层失效检验要求和对策进。
关键词:金属腐蚀防护海洋船舶正文:1.腐蚀类型在海洋环境中的金属构件, 腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等, 这些腐蚀类型往往与结构设计或冶金因素有关。
均匀腐蚀: 均匀腐蚀是指在金属表面几乎以相同的速度所进行的腐蚀, 这与在金属表面上所产生的任意形成的全面腐蚀不同。
均匀腐蚀一般发生在阳极区和阴极区难以区分的地方。
点蚀: 金属表面局部区域内出现的腐蚀称为点蚀, 表面的其余部分则往往无任何明显的腐蚀。
暴露在海洋大气中的金属上的点蚀, 可能是由分散的盐粒或大气污染物引起的, 表面状态或冶金因素, 如夹杂物、保护膜的破裂、偏析和表面缺陷, 也能引起点蚀。
缝隙腐蚀: 缝隙腐蚀通常在海水全浸区或者在浪花飞溅区最严重。
海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例近年来,随着海洋经济的快速发展,对于海洋环境下钢材腐蚀失效的研究也日益重要。
钢材在海洋环境下,易受海水中的氯离子、硫化物、碳酸盐等腐蚀介质的侵蚀,从而导致结构件的腐蚀失效。
本文将介绍几个发生在海洋环境下的钢材腐蚀失效案例。
第一个案例是一座跨越海湾的大型桥梁,该桥梁使用的是普通碳素结构钢,设计寿命为50年。
然而,在建成不到20年的时间里,该桥梁的钢材出现了明显的腐蚀失效,导致桥梁结构的安全性受到了威胁。
经过调查研究,发现该桥梁所处的海湾水域含氯离子和硫化物浓度较高,以及部分区域存在局部腐蚀的加剧,这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
第二个案例是一座海上风电场的钢制平台,该平台使用的是高强度合金钢,设计寿命为20年。
然而,在使用不到10年的时间里,该平台的钢材出现了严重的腐蚀失效,导致平台结构的稳定性和安全性受到了严重威胁。
经过调查研究,发现该平台所处的海域水质较差,海水中的氯离子浓度较高,以及钢材表面存在划伤和毛刺等缺陷,这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
第三个案例是一座海上石油平台,该平台使用的是特种耐蚀钢,设计寿命为30年。
然而,在使用不到20年的时间里,该平台的钢材也出现了明显的腐蚀失效,导致平台结构的安全性受到了威胁。
经过调查研究,发现该平台所处的海域存在海水中的碳酸盐、氯离子等腐蚀介质,以及钢材表面存在微小的缺陷,这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
综上所述,海洋环境下钢材腐蚀失效是一个复杂的问题,需要从多个方面进行研究和探索。
未来,需要加强对海洋环境下钢材腐蚀失效的预防和控制,提高钢材的耐蚀性和使用寿命,为海洋工程建设提供更加可靠的保障。
船舶腐蚀原因及防腐措施分析船舶作为重要的运输工具,长期受到海水腐蚀的影响,容易发生腐蚀现象。
腐蚀会严重影响船舶的安全性能和使用寿命,因此对船舶腐蚀原因及防腐措施进行分析十分重要。
本文将从船舶腐蚀的原因入手,结合船舶腐蚀的分类,介绍船舶腐蚀的主要原因及防腐措施。
一、船舶腐蚀的分类船舶腐蚀主要可以分为结构腐蚀和设备腐蚀两大类。
结构腐蚀是指船舶主体结构受到海水等环境因素影响产生的腐蚀,主要包括船体、甲板、船底、舱口等部位。
设备腐蚀是指船舶设备、机械零部件等受到海水等环境因素影响产生的腐蚀,主要包括船用机械设备、管道、阀门、泵等。
结构腐蚀和设备腐蚀都是船舶腐蚀的重要类型,对船舶的使用寿命和安全性能影响较大。
二、船舶腐蚀的主要原因1. 海水中的含盐量海水中含有大量的盐分,盐分可以加速金属材料的腐蚀,尤其是在海水中的金属材料在受到机械损伤后更容易发生腐蚀。
海水中的盐分是船舶腐蚀的主要原因之一。
2. 电化学腐蚀船舶是一个复杂的电化学系统,船舶结构及设备上的金属材料产生电流并与海水中的盐分产生电化学反应,从而发生电化学腐蚀。
电化学腐蚀是船舶腐蚀的常见原因之一。
3. 海水的温度和湿度海水的温度和湿度对船舶腐蚀也有一定的影响,海水温度越高,湿度越大,船舶腐蚀就会越严重。
海水的温度和湿度也是船舶腐蚀的重要原因。
4. 金属材料的选择和质量船舶上所使用的金属材料的选择和质量也会影响船舶腐蚀的严重程度,质量较差的金属材料容易受到海水腐蚀的影响,从而引发船舶腐蚀问题。
5. 机械损伤和使用年限船舶在使用过程中可能会受到各种机械损伤,机械损伤会使船舶结构及设备上的金属材料暴露在海水中,加速发生腐蚀。
船舶的使用年限也会导致金属材料老化,降低其抗腐蚀性能。
三、船舶腐蚀防腐措施1. 选用耐腐蚀材料在船舶结构及设备的设计和制造过程中,应该选择耐腐蚀的金属材料,如不锈钢、铝合金等,以提高船舶对海水腐蚀的抵抗能力。
2. 防腐涂层在船舶结构及设备表面涂刷防腐蚀涂层,以形成一层保护膜,防止金属材料接触到海水,减缓金属材料的腐蚀速度。
船舶海水管系腐蚀的原因及防腐措施探究海水是含盐浓度非常高的电解质溶液,是一种腐蚀性较强的天然腐蚀剂。
船舶终年漂泊于海上,受到海水的腐蚀是无法避免的。
大多数海水管系处于潮湿、高温的恶劣环境中,安装布置空间狭小,维修保养困难,加之管系使用的管材多为金属,因此不可避免的面临着腐蚀问题。
标签:船舶;海水管系;防腐措施1、海水管系其腐蚀机理分析在所有的海水管系中都有不同程度的腐蚀,但一般会在一些特殊位置其腐蚀会更加严重:如海水管系的阀门、出口及泵出口、汇流及分流、拐角、异径以及海底门等部位。
这些位置因为其形状的变化、快速开合的阀门及转换,都会导致管内部发生水流速度的急剧变化,使得管内部压力也随之变化,引起水击现象。
这种现象发生的时候,管内部的压力变得特别大,且频率也很高,致使腐蚀的速度加剧,甚至会使得水管发生爆裂现象。
船舶海水管系的腐蚀多种多样,其中包括直接接触腐蚀、冲击腐蚀、应力腐蚀和空泡腐蚀,这是几种较为常见的腐蚀方式,另外还有好多其他的腐蚀方式,都严重影响了船舶海水管系的正常工作。
2、船舶海水管系腐蚀的原因2.1管系的材质管系材质的耐蚀性是影响海水管系腐蚀破坏的主要因素,是管系的固有特性,因海水管道材料大都与输送介质直接接触。
常用的海水管路材料耐蚀性能递增顺序为:钢、镀锌钢、铝黄铜、铜镍合金、70-30铜镍合金。
2.2腐蚀的环境使用船舶或潜艇的海水系管时,会受到流动海水对它的冲刷,在未使用时受到的是海洋潮湿的大气作用及海水的浸蚀。
常常在淡水(河水)港停泊的船舶或舰艇管系,因为容易受到特质沉积作用及被污染河水等的作用,不但其沉积腐蚀增大,还会遭受到酸性海水对其的腐蚀,使得管系破损的速度加快。
2.3海水流速管系使用时,海水在管内是流动的,流速越高,越容易发生紊流,尤其是含盐量及含砂量高的海水,会加剧管系的磨蚀和腐蚀:其一对钢管内壁形成较大的冲刷作用力,会冲刷掉金属表面的各种保护膜;其二使空气中的氧扩散到金属表面的流速加快,使管壁处的氧供应量得到充分保证,因而氧的去极化作用一直处于高峰状态,加剧了电化学腐蚀;其三流速超过一定极限后,与海水接触的管系表面不断地有空气泡或蒸汽泡形成和破灭,其冲击压力很大,形成气蚀,加剧电化学腐蚀。
硕士学位论文海洋系泊链钢磨蚀损伤规律研究TheResearchofCorrosiveWearDamageofMarineEngineeringChainLink学号:21108048大连理工大学DalianUniversityofTechnology摘要近年来,随着海洋工程需求的不断增加,对锚链结构强度的要求越来越高。
锚链在服役期间,必然会遭受腐蚀与磨损的联合作用,且二者之间相互促进。
然而,现阶段学者对锚链腐蚀和磨损的耦合作用研究依然未形成统一的认识,难以准确评估锚链在服役期内的强度安全。
本文的前期工作中提出了锚链在服役期间内的腐蚀磨损累积损伤的数值评估方法,该方法同时考虑了锚链在海水复杂环境中的环体腐蚀和链环间接触面的磨损。
但前期工作中对该方法所需的海洋系泊链钢材料属性参数的选取并不准确,且并未进行相应试验来对该评估方法的正确性和可靠性加以验证。
基于上述研究目标,首先以22MnCrNIMo低碳低合金钢作为试验材料,对其进行硬度试验、人工海水腐蚀试验以及腐蚀磨损试验等多个试验研究。
试验结果表明锚链系泊链钢的宏观硬度大约为300HV;在人工海水中的腐蚀速率为0.12mm/year;磨损量会随着载荷和磨程的增加而逐步增加,且增加趋势趋于线性。
其次,通过对试验结果的研究分析,确定了评估方法所需参数,并从多个方面对评估方法进行了优化和完善。
本文对不同载荷、转速和时间下锚链系泊链钢的磨损性能进行分析后确定该种钢材料的磨损系数k为2.657X10一。
此外,从计算间隔和磨损表面间隙两方面也对该评估方法进行了改进。
这些改进不仅增强了磨蚀计算的稳定性,也大大缩短了计算时间,提高了计算效率。
最后,将改进后的评估方法计算结果与试验结果进行对比验证来确定该评估方法的准确性与可靠性。
验证结果显示:仿真值总体上略大于试验值,但随着载荷和磨程的增加,二者之间的差异会逐渐减小。
在试验和计算误差内,试验值与仿真值吻合十分良好,从而证明了本项目提出的锚链腐蚀损失累积评估方法的正确性与可靠性。
腐蚀与防护文章编号:1003 1545(2007)01 0044 03不锈钢管道焊缝区域的海水腐蚀性能车俊铁1,2,黄俊华2(1.北京石油化工学院,北京 102617;2.中国石油大学(北京),北京 102249)摘 要:通过化学成分分析、金相试验和腐蚀试验,分析了不锈钢管道焊缝及附近区域耐海水腐蚀的特点,揭示了该焊缝及附近区域的海水腐蚀规律,并总结出该焊缝及附近区域金相组织变化对耐海水腐蚀性能的影响。
关键词:海水腐蚀;焊缝;金相组织;夹杂物中图分类号:T G1 文献标识码:A收稿日期:2006 09 07在通常情况下,海水对金属管道有强烈的腐蚀作用,一般采用特殊不锈钢管道施工,但在管道焊缝及其附近区域腐蚀最严重,给实际生产带来巨大安全隐患和经济损失。
为解决不锈钢管道焊缝及其附近区域耐海水腐蚀性差的问题,本文进行了针对性试验研究。
1 试验方法试验管材为00Cr18Ni14Mo2Cu2奥氏体不锈钢,焊接材料为A032奥氏体不锈钢焊条,采用普通电弧手工焊接方法施焊,焊后未热处理。
对焊后试样进行能谱分析和定量化学成分分析、金相(金相夹杂物和金相组织)分析。
用SCE(汞/甘汞 饱和KCl)电极作为参比电极来衡量工作电极的电位,辅助电极为暗黑铂电极,采用407合成胶密封试样。
电化学试验介质溶液的组成为:4.35%NaCl 水溶液(模拟海水成分),温度为25 。
试样有效工作面积约0.5cm 2,扫描速率为2mV/s 。
分别取母材区(BMZ)、焊缝区(WZ)和影响区(HAZ)进行试验。
2 结果分析2.1 成分分析母材区、热影响区和焊缝区的能谱峰图如图1~3所示,分析结果如表1所示。
表1 化学成分1)(w )%部位Si M n N i Cr M o Cu Fe 焊缝区0.35极少14.1317.74 1.32极少其余热影响区0.350.8113.2915.90 1.60 1.48其余母材0.21 1.0312.6516.38 1.69 1.87其余G B/T 14976-200200Cr18Ni14M o2Cu21.002.0012.00~16.0017.00~19.001.2~2.751.00~2.50其余注1):C 、S 、P 、Si 等微量元素均符合GB/T 14976-2002!流体输送用不锈钢无缝钢管∀对00Cr18Ni14Mo2Cu2母材的要求,在焊缝区和影响区C 、S 、P 等微量元素基本无变化。
材料断裂理论与失效分析不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析专业:材料工程(锻压)类型:应用型姓名: ***学号: 15S******不锈钢焊接海船锚链的腐蚀失效分析引言锚链(cable)是连接锚和船体之间的链条,用来传递和缓冲船舶所受的外力。
也能产生一部分的摩擦力。
锚链由许多个链环衔接而成,大小以链径约(毫米)表示。
依据链环中间有无撑档,分为有档锚键和无档锚链。
锚链可用锻造、铸造和焊接等法制成。
船用锚链由若干“节”(shackle)组成,每节长25.0~27.5米,节与节之间用链环或卸扣相连。
绞起锚后,锚链储存在船首部的锚链舱内。
锚链的规格,依照船舶建造标准计算肯定。
1.简述Cr-Ni 系不锈钢的合金化原理1、加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。
一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。
由于Ni较缺,Si 的大量加入会使钢变脆,因此,只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素;2、加入合金元素使钢(不锈钢)的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的钝化膜。
从而提高钢的耐化学腐蚀能力。
如在钢中加入Cr、Si、Al 等合金元素,使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜,就可提高钢(不锈钢)的耐蚀性;3、加入合金元素使钢(不锈钢)在常温时能以单相状态存在,减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。
如加入足够数量的Cr或Cr-Ni,使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。
4、加入Mo、Cu等元素,提高抗腐蚀的能力。
5、加入Ti,Nb等元素,消除Cr的晶间偏析,从而减轻了晶间腐蚀倾向。
6、加入Mn、N等元素,代替部分Ni获得单相奥氏体组织,同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
2.锚链的结构特征有哪些,简要分析锚链是连接锚和船体之间的链条,用来传递和缓冲船舶所受的外力。
也能产生一部分的摩擦力。
锚链可用锻造、铸造和焊接等法制成。
船用锚链由若干“节”组成,每节长25.0~27.5米,节与节之间用链环或卸扣相连。
绞起锚后,锚链储存在船首部的锚链舱内。
船用锚链是连接于锚和船体之间的链条,用于传递和缓冲船舶所受的外力。
2.1船用锚链的分类与特点船用锚链可按多种方法进行分类,但主要有以下几种:1)按链环结构分类:船用锚链按链环结构的不同,可分为有档链和无档链两种。
在尺寸和材质相同的情况下,有档链的强度比无档链大20%左右,且具有变形小、堆放时不易扭缠等优点,故海船广泛采用,而无档链一般仅用于小船。
2)按链环的制造方法分类:船用锚链按链环制造方法的不同,可分为焊接船用锚链、铸钢船用锚链和锻造船用锚链三种。
焊接船用锚链由CCS认可的钢厂使用圆钢材料加工焊接而成。
具有工艺先进、简单,制造成本低,质量超过其他种类船用锚链的特点,是海船广泛使用的船用锚链。
铸钢船用锚链由CCS认可的钢厂用合格的钢水浇铸而成。
具有强度较高、刚性好、撑档不会松动和使用寿命较长等优点,缺点是制造成本较高、船用锚链耐冲击负荷差。
锻造船用锚链因具有工艺复杂、成本高等缺点,故商船已基本不用。
3)按船用锚链的公称抗拉强度分类:船用锚链根据其公称抗拉强度大小的不同,分为AM1、AM2和AM3三个等级。
其中AM1级链强度最小,AM3级链强度最大。
4)按船用锚链链环所起作用分类:船用锚链链环按其所起作用的不同,分为普通链环、连接链环、加大链环、转环、末端卸扣和末端链环等几种。
2.2船用锚链强度的衡量标准与标准长度1)船用锚链强度的衡量标准:链环的大小以链环的直径d表示,用来衡量船用锚链强度的标准链环是普通链环,其直径大小是衡量船用锚链强度的标准。
若有档普通链环的截面直径为d,则有档普通链环本身的长度应是其截面直径d 的6倍,宽度是d的3.6倍;加大链环的长为6.6d,宽为4d;散合式连接链环的长为8d,宽为4d;肯特卸扣(连接链环)的长为6d,宽为4.2d;末端链环的长为7d,宽为4d;转环的总长为9.7d,宽为4.7d。
2)标准长度:船用锚链的长度以“节”为单位,CCS规范规定每节船用锚链的标准长度为27.5m,且每节船用锚链的链环数应为奇数。
3.服役环境的要素有哪些?船锚的作用主要就是固定、稳定船。
从以下几个方面来说。
1、锚链要起作用,最基本的条件是在海底等钩住东西。
如果锚链不够长,锚不会起作用。
如果海底是平坦的,或者是锚钩住的东西不是固定的,或者是钩的不太牢,如果是风平浪静还可以,一但海浪过大,造成锚钩不住东西,会使锚失去其作用,这叫“走锚”,船在抛锚期间,出现走锚,是非常危险的,因为船在抛锚的时候一般主机都停了,如果立即开船,需要时间,没有动力的船四处漂是非常危险的。
所以,才有了锚地这个概念,锚地,言外之意,海底下比较粗糙,另外,要能避风。
2、锚链的重量对于船来说是可以忽略不计的,那点摩擦力,不会起多大作用的。
一般来说,抛锚时的船,锚链都是笔直的,这是基本可以忽略摩擦力的作用。
如果你在海边,会发现有很多的小渔船,她们的锚链是粗绳子。
3、在船上面看,锚链是直的,但是在水下有一段是和海床接近于平行(其实是贴着海底的)的。
锚提供抓力,而后通过锚链传递给船舶借此抵抗海流、风浪的外载荷对于定位的影响,之所以有一段是贴着海底的是要考虑到受力的影响。
想想看,一个锚,锚链直挺挺的一拉就容易走锚。
而有一段贴着海底,可以提供一个裕度在一定范围内是可以的。
因此,综合考虑锚链的服役主要可能受以下影响:1、在抛锚时,锚链要浸泡在海水中,所以首先是海水腐蚀;2、当起锚时,锚链又被拉出水面,裸露在空气中,会发生大气腐蚀;3、沿海工厂如核电厂等,会将工业水排入海水中。
所以锚链解除的环境也包括工业介质。
4.有可能发生的失效类型是什么?1、海水腐蚀:沉积物下的局部腐蚀:这是海洋腐蚀的主要形态。
局部沉积物造成金属表面不同部位氧浓度的严重差异,从而形成氧浓差电池;此时O的迁移、Cl-的迁移均会进一步加剧闭塞区域的腐蚀速度;此外阳极溶解区周围OH-和Fe2+汇聚,二次腐蚀产物Fe(OH)2大量形成,堆积有劲一步恶化氧浓度的不均匀现象,闭塞去的闭塞程度进一步加剧;(1)接触腐蚀-电偶腐蚀:海水的电导率较高,腐蚀电阻较小,因此异种金属一旦相连并暴漏于海水就容易形成腐蚀电池;(2)缝隙腐蚀:凡需要充足氧气不断弥合氧化膜破裂从而保持钝化态的金属,在海水中均对缝隙腐蚀敏感,不锈钢和铝合金最为典型;(3)疲劳腐蚀:海洋工程结构除腐蚀之外还承受海浪、风暴、地震等载荷,因此海洋结构的腐蚀疲劳经常发生,是影响结构安全的主要因素;(4)生物腐蚀:构件在海洋中数小时内表面形成细菌膜,3~5天形成微型生物粘膜,此后大型附着生物的幼体出现、长大,最终形成附着生物群体。
生物的附着、生长、死亡过程中产生的物质均会直接或间接地影响金属的腐蚀;(5)点蚀:当满足材料、介质和电化学三个方面的条件时,发生点蚀。
点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上;不锈钢对卤素离子特别敏感,作用顺序是:Cl->Br->I-。
这些阴离子在金属表面不均匀吸附易导致钝化膜的不均匀破坏;点蚀发生在特临界电位。
(6)应力腐蚀:不锈钢在氯化物水溶液、海水、海洋大气的环境中,当有足够大的拉应力时,会产生应力腐蚀。
2、大气腐蚀:当锚链拖出水面时,海周围的空气非常潮湿,锚链受到潮的大气腐蚀:水汽存在但浓度低于临界湿度,此时金属表面有很稀薄的水膜存在,这层水膜是由于毛细管作用,吸附作用和化学凝聚效应而在金属表面上形成的。
5.如何设计实验确定失效的类型?1、现场调查保护腐蚀失效现场的一切证据,是保证腐蚀失效分析得以顺利有效地进行的先决条件。
要对腐蚀失效现场进行取证,并听取相关设备负责人、操作者等介绍情况,了解服役条件,收集相关的背景信息(如介质种类,温度,压力以及设备或管线的材质等,并且收取适量的腐蚀产物)。
在观察和记录时可用摄影、录像、录音和绘图及文字描述等方式进行。
2、实验室分析只有在极少数的情况下,通过现场和背景材料的分析能得出腐蚀失效的原因。
大多数失效案例都需根据现场取证和背景材料的综合分析结果来进一步制定实验室的腐蚀失效分析计划,确定进一步腐蚀失效分析试验的目的、内容、方法和实施方式。
失效部件和残留物上具有说服力的物证是十分有限的,因此试验前,须对试验项目和顺序、取样部位、取样方法及试样数量等均应全面考虑,合理地确定切取试样的位置、尺寸、数量和取样方法。
通常采用的分析手段有下列各项:(1)宏观观察:主要是凭借肉眼或其他简单仪器,检查腐蚀失效部件表面是否光滑、有无裂痕、有无腐蚀和腐蚀产物,记录其大小、颜色形态和分布情况等。
这种方法简便、直观,可以简单确定腐蚀的类型。
对于肉眼不能直接看到的设备或管道内部表面,可采用内窥镜技术或者局部破坏等方式加以检查。
(2)微观组织分析:主要是用金相显微镜、电子显微镜观察腐蚀失效部件的显微组织,分析组织对性能的影响,检查铸、锻、焊和热处理等工艺是否恰当,从而由材料的内在因素分析导致发生腐蚀失效的原因。
(3)化学成分分析:主要是采用光谱法等测定腐蚀部件的材料是否符合技术要求,有无用错材料或出现成分偏差,必要时可进行微量元素分析或微区成分分析。
(4)腐蚀形貌观察:腐蚀形貌真实地反映了材料被腐蚀的全过程,通过对材料腐蚀表面形貌的观察,可以进一步详细了解腐蚀过程,推测材料表面腐蚀特征的形成过程。
因此对于腐蚀失效零部件,腐蚀形貌分析是最重要的一环。
通过腐蚀形貌分析,不仅可以得到有关零部件使用条件和腐蚀失效特点的信息,还可以了解腐蚀失效点附近的性质和状况,确定腐蚀的性质和形式,从而找出腐蚀失效的主要原因。
腐蚀形貌分析先用肉眼或低倍实体显微镜和立体显微镜从各个角度来观察腐蚀表面的特征,并利用其中所带的网格粗略估计腐蚀表面蚀点或蚀坑等的大小,然后用电子显微镜(特别是扫描电镜)对有代表性的部位进行深入观察,以了解腐蚀表面的微观特征,同时可以利用电镜附带的X射线能谱仪或谱分析(EDX)功能对材料表面进行微区微量元素定性和定量分析,并进行元素点分布和面分布分析。
(5)腐蚀产物分析:表面形貌观察还要配合相应的腐蚀产物分析结果,才能更有效地分析出材料失效的原因。
对于腐蚀产物的分析,可以采用化学灼烧法、X 射线衍射仪或俄歇电子能谱(AES)及光电子能谱(XPS)进行元素或化合物分析。
(6)介质分析:对现场取得的失效零部件的环境介质(如水样或油样)进行化学分析。
(7)其他检测项目:在必要时可以进行某些项目的力学性能试验,包括材料的硬度试验以及拉伸或弯曲试验,以校验该零部件的力学性能是否符合技术要求。
(8)模拟试验:重大的腐蚀失效分析项目,在初步确定失效原因后,还应及时进行重现性试验(模拟试验),以验证初步结论的可靠性。
利用介质分析和材料化学成分分析的结果,在实验室内配置成分相同的腐蚀介质,并选用和腐蚀失效部件相同的材质,进行相同的热处理,然后模拟现场环境(温度、压力)进行模拟腐蚀试验,进一步验证腐蚀形成过程和腐蚀机理。