材料的腐蚀失效形式与机理

腐蚀减薄1 盐酸（HCl）腐蚀盐酸（HCl）腐蚀在大多数普通精炼工艺中都受到关注。

不同浓度的盐酸对许多普通制造材料都产生侵蚀作用，而且常常存在于自然条件中。

特别是当它与会更容易发生腐蚀。

奥氏体不锈钢常常发生点蚀，而且会形成隙间腐蚀及/或氯致应力腐蚀裂纹。

如果含有氧化剂，或不经过退火处理（主要是指将材料曝露于高温一段很长时间后，然后再慢慢冷却的热处理制程。

主要目的是：(1)释放应力，(2)增加材料延展性和韧性，(3)产生特殊显微结构。

），则会加快镍合金的腐蚀。

人们关注的是主要精炼设备上的盐酸腐蚀，它包括原油蒸馏，氢处理，和催化重整。

在原油蒸馏中水解镁和钙氯盐后形成了HCl盐酸。

在氢处理设备中，进料口处有机氯化物加氢作用时会产生HCl，或者HCl 随着碳氢化合物或氢进入设备，然后在流体管道中与水浓缩在一起。

在催化重整设备中，氯化物会被催化剂和碳氢化合物带走，导致流体管道或再生系统发生盐酸腐蚀。

2 高温硫/环烷酸腐蚀高温硫腐蚀是一种常见的均匀腐蚀，当温度超过400ºF就会发生。

这种腐蚀在加工油的过程中，常与环烷酸腐蚀同时发生。

而环烷酸腐蚀通常为局部腐蚀。

这些自然存在的物质可能本身就具有腐蚀性，当热分解转化成硫化氢后也会产生腐蚀。

在加氢设备中存在氢元素和催化剂，使硫化物转变为H2S。

由于含有硫物质，许多原油会产生环烷酸。

在蒸馏过程中，这些酸易浓缩成高沸点的成分，例如常压下的重柴油，常压残油和真空柴油。

这些酸也可能存在于真空残油中，酸性较低的多产生点蚀，而酸性较高的产生槽状或沟状腐蚀，而且腐蚀速度更快。

环烷酸可以改变或破坏材料的保护层（硫化物或氧化物），从而持续加快硫化腐蚀速率，甚至会直接破坏原材料。

3高温H2S/H2腐蚀高温H2S/H2腐蚀是一种常见的均匀腐蚀，当温度超过400ºF时就会发生。

这种硫化物腐蚀不同于高温硫/环烷酸腐蚀。

H2S/H2腐蚀发生在氢加工设备中，例如氢除硫工艺和氢裂化装置中，当硫化物通过催化剂与氢气反应可转化为硫化氢。

腐蚀的机理及其控制措施腐蚀是一种难以避免的自然现象，它会导致材料的破损、失效，对工业制造和设备维护带来极大的困扰。

有许多因素会影响材料的耐腐蚀性能，其中包括环境条件、材料成分、加工和使用方法等等。

在本文中，我们将深入探讨腐蚀的机理，以及如何采取措施来控制它。

1. 腐蚀机理腐蚀是材料在接触化学环境时发生的一系列反应的结果。

在这些反应中，材料的原子或分子被氧化或还原，从而导致其电位和化学性质发生变化。

这些反应可以来源于氧化、酸化、盐类反应和生物作用等不同因素。

一种常见的腐蚀形式是金属腐蚀，它具有很高的经济和环境影响。

在一般情况下，金属的腐蚀反应包括四种反应类型：腐蚀反应、电化学反应、热量反应和生物腐蚀。

腐蚀反应是指金属在非电解质(如酸、碱)中的离子交换反应。

电化学反应通常发生于电解质中，其中金属通过与溶液中的电荷交换来腐蚀。

热反应通常是指金属快速氧化和燃烧等高温现象。

生物腐蚀是指一些微生物在特定条件下对金属的化学反应。

除此之外，在腐蚀机理的研究中，需要探讨腐蚀的成因，包括干燥腐蚀、隐蔽腐蚀和应力腐蚀等等，因为它们都会成为影响腐蚀的因素。

干燥腐蚀是指材料在干燥的环境中产生氧化物而腐蚀，在一些研究中可以通过控制清洁度来避免。

隐蔽腐蚀是指在材料内部发生的腐蚀过程，难以发现和处理。

应力腐蚀则是指金属在受到外界应力和化学环境共同影响下的腐蚀过程。

2. 腐蚀控制措施腐蚀虽然不可避免，但可以通过多种措施来降低腐蚀的风险和减缓腐蚀速度。

以下是几种常见的腐蚀控制措施：2.1 材料选择选用合适的耐腐蚀材料是一种很有效的腐蚀控制措施。

例如，在重化工行业中，选用防腐钢材料可以有效地降低设备和管道的腐蚀风险，从而延长使用寿命。

而在食品加工业中，采用不锈钢、铸铁等材料也可以有效地降低食品中的有害物质含量，提高食品的质量和安全性。

2.2 防腐涂料防腐涂料是一种常见的腐蚀控制方式。

涂料中含有具有防腐性能的化学物质，能够形成一层保护膜，保护金属材料不被化学环境侵蚀。

材料的腐蚀失效形式与机理材料的腐蚀失效是指材料在特定环境中，由于与介质的相互作用而发生结构破坏、性能下降或失去原有功能的现象。

腐蚀失效形式多种多样，包括点蚀、晶间腐蚀、面蚀、疲劳腐蚀、应力腐蚀裂纹等。

这些失效形式的背后有不同的腐蚀机理。

点蚀是指材料表面产生局部凹陷，通常呈圆形或坑状，直径从几个微米到数毫米，深度从亚微米到几百微米不等。

点蚀主要受介质的氧化性、酸度和温度等因素影响，一般发生在金属表面的氧化层上。

它的形成机理涉及到材料的局部电化学腐蚀过程，包括阳极溶解、阴极反应和局部电池腐蚀等。

晶间腐蚀是指局部晶界处或金属晶粒内部发生腐蚀现象。

晶间腐蚀通常是由于材料的晶界或金属晶粒内部间隙处存在特殊的化学环境，导致晶界或晶粒内部的原子被溶解出来。

这种腐蚀形式常见于不锈钢和高强度合金等金属材料，其机理涉及到晶间腐蚀敏感区域的析出物形成和腐蚀介质的侵入等。

面蚀是指材料表面连续性大面积消失的失效形式，通常是由于腐蚀介质与材料表面反应所致。

如金属表面遭受酸性溶液的腐蚀，溶液中的酸与金属表面的原子发生反应，从而导致金属离子溶解出来。

面蚀通常伴随着材料质量的明显损失，可以通过测量质量损失和材料厚度的减少来评估蚀损的程度。

疲劳腐蚀是指材料在交变应力作用下，在存在腐蚀介质的环境中发生疲劳失效。

疲劳腐蚀失效常常表现为材料表面出现裂纹，并逐渐扩展到内部，最终导致材料断裂。

疲劳腐蚀失效的机理涉及到腐蚀介质在裂纹尖端的浓聚、金属的动态应力强化、腐蚀产物的流失等因素。

应力腐蚀裂纹是指材料在受力的同时与腐蚀介质接触，引起裂纹形成和扩展。

应力腐蚀裂纹失效常见于高强度合金和不锈钢等材料，尤其是在高温、高湿度和高应力环境下。

其机理涉及到腐蚀介质的局部浸润和扩散，产生应力集中和材料内部的氢脆等。

综上所述，材料的腐蚀失效形式与机理是多种多样的，涉及到材料的电化学性质、晶体结构、应力状态、腐蚀介质特性和环境因素等。

对腐蚀失效形式和机理的深入研究有助于制定腐蚀防护策略，提高材料的耐腐蚀性能。

不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能⑴不锈钢的腐蚀方式简介在众多的工业用途中，不锈钢能提供令人满意的耐蚀性能。

根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂，点腐蚀，晶间腐蚀，腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。

①应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而产生失效的一种形式。

应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。

发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是参与应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。

裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。

这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。

在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至一定的深度时（此处，承受荷载的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。

因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与显微缺陷的聚合想联系的“韧窝”区域。

通常是应力腐蚀开裂的基本条件是：弱的腐蚀介质，一定的拉应力和特定的金属材料构成的特定腐蚀系统。

下面将详细介绍这方面的内容。

a 仅当弱的腐蚀在金属表面形成不稳定的保护膜时，才可能发生应力腐蚀开裂。

实验结果表明：pH值降低将减弱奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。

一般的结构用钢在中性pH 值和高pH值介质中，将发生不同机制的应力腐蚀开裂。

b 在一定的拉应力的应变条件下易产生腐蚀。

对Cr-Ni不锈钢的应力腐蚀开裂，应力（σ）和开裂时间（t s）关系一般认为符合1gt s=a+bσ方程，式中a，b为常数。

这表明所受应力越大，不锈钢产生应力腐蚀开裂的时间越短。

对不锈钢应力腐蚀开裂研究表明，存在产生应力腐蚀的临界应力值，常用σSCC表示。

酸性水汽提换热器管束腐蚀失效分析及预防措施1. 腐蚀机理酸性水汽提换热器在工作过程中，受到高温、高压、酸性气体的影响，容易产生腐蚀。

酸性气体对管束表面金属的电化学反应是导致管束腐蚀的主要机理之一。

在高温高压下，管束表面易形成缺陷，从而加剧了管束的腐蚀程度。

2. 腐蚀失效形式酸性水汽提换热器管束的腐蚀失效形式主要包括普通腐蚀、点蚀腐蚀、应力腐蚀裂纹和铬迁移等。

普通腐蚀是指管束表面均匀腐蚀，导致金属厚度减薄；点蚀腐蚀则是局部腐蚀引起管束表面出现小孔隙和凹痕；应力腐蚀裂纹是在受到应力的作用下，管束表面形成裂纹；铬迁移则是由于管束材料中的铬在高温高压下向金属表面迁移，导致金属变脆并且易于腐蚀。

3. 腐蚀失效影响酸性水汽提换热器管束腐蚀失效会导致管束表面金属物质的丧失，进而会影响管束的热传导性能和机械强度，严重时还会引起管束的破裂和泄漏，对生产和环境安全造成严重威胁。

二、预防措施1. 材料选择为了提高酸性水汽提换热器管束的抗腐蚀能力，应选择耐腐蚀材料，如不锈钢、镍合金等。

这些材料具有较强的耐腐蚀性能，能够有效抵抗酸性气体和高温高压环境的侵蚀。

2. 表面保护对于已经选择的管束材料，需要在其表面进行保护处理，形成一层保护膜，以减缓管束的腐蚀速度。

可以采用防腐漆涂层、热浸镀锌、镀层阳极保护等方式进行表面保护。

3. 温度和压力控制合理控制酸性水汽提换热器的工作温度和压力，可以有效减少管束的金属表面缺陷形成，避免或减缓管束腐蚀失效。

4. 定期维护检查定期对酸性水汽提换热器进行维护检查，及时发现管束腐蚀和损伤情况，可以采取相应的修复措施，以延长管束的使用寿命。

5. 禁止使用腐蚀性物质在酸性水汽提换热器的使用过程中，应禁止使用对管束具有腐蚀作用的物质，以减少管束的腐蚀失效风险。

6. 管束防腐蚀设计对于在酸性水汽提换热器中使用的管束，在设计阶段就应考虑到腐蚀失效的问题，进行合理的防腐蚀设计，如设置保护层、引入防腐蚀设备等。

不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理金属受环境介质的化学及电化学作用而被破坏的现象即腐蚀。

化学腐蚀的环境介质是非电解质（汽油、苯、润滑油等），电化学腐蚀的环境介质是电解质（各种水溶液）。

电化学腐蚀是涉及电子转移的化学过程，该过程能否进行取决于金属能否离子化，而离子化的趋势可用金属的标准电极电位（ε0）来表示。

由于碳化物、夹杂物，以及组织、化学成分和内部应力的不均匀等的作用，将促使各部分在电解液中产生相互间的电极电位差。

电极电位差愈大，微阳极和微阴极间的电流强度愈大，钢的腐蚀速度也愈大，微阳极部分产生严重的腐蚀。

在电化学腐蚀中能够控制腐蚀反应速度的现象称为极化，极化可使阳极与阴极参与反应的速度得到减弱和减缓。

电解液中离子的缓慢移动、原子缓慢结合成气体分子或电解液中离子的缓慢溶解，都可能是极化的表现形式。

反应面积、搅拌或电解液流动、氧气、温度等因素，都将影响极化的速度。

用极化技术与临界电位可衡量金属与合金在氯化物溶液中点腐蚀与缝隙腐蚀的敏感性。

当不锈钢与异种金属接触时，需考虑电化学腐蚀。

但若不锈钢是正极，则不会产生电流腐蚀。

钝化状态金属的耐腐蚀性取决于铬含量、环境中的氯化物和氧含量以及温度。

某些元素（如氯）可以击穿钝化膜，造成钝化膜不连续处的金属被腐蚀，故使用钝化状态金属的用户应特别注意点腐蚀、应力腐蚀开裂、敏化以及贫氧腐蚀等。

为了提高不锈钢的耐腐蚀性能，其应处于钝化状态（必要条件），钝化后腐蚀电流密度要低（腐蚀速度），钝化状态的电位范围要宽（相对稳定性）。

对于含镍材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。

在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。

此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。

在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。

另一方面，像合金400这种耐腐蚀性较好的金属，它们在海洋大气中表现出良好的均匀抗腐蚀性。

这是由于合金400可形成一种非常薄而坚韧的保护膜。

金属与其表面接触的介质发生反应而造成的损坏称为腐蚀。

腐蚀失效的特点是失效形式众多，失效机理复杂。

腐蚀失效占金属机械构件失效事故的比例相当高，仅次于疲劳断裂。

尤其是在化工、石油、电站、冶金等工业领域中，其腐蚀失效的事故较多，造成的损失是巨大的。

因此对腐蚀失效的研究和预防在失效分析中是非常重要的工作。

1、均匀腐蚀失效----是最常见的一种腐蚀，又称全面腐蚀失效。

它的特征是在整个暴露的金属构件表面或相当大的面积上发生化学或电化学反应而被腐蚀，构件由于腐蚀减薄而最终失效。

均匀腐蚀耗费掉大量金属材料，但比其它腐蚀失效的危险度小，比较容易进行预测和防腐，当金属材料减薄至一定程度后就进行更换，不至于造成突然断裂，对于均匀腐蚀常用腐蚀速率：毫米/年(mm/a)来表示。

均匀腐蚀的防护措施：选择合适的材料，可降低腐蚀速率。

在金属表面涂覆耐蚀涂层或镀层。

在工况介质许可情况下，在接触环境中添加缓蚀剂。

采用阴极保护。

2、电偶腐蚀----在电解质中，两种不同的金属相接触，由于电位不同，构成一个微电池，严重腐蚀发生在电极电位低的阳极上。

在机械构件最多见的是在异金属的管子接头处，异金属螺栓或铆钉的连接处，异金属焊料的焊接处。

如加热水箱或锅炉一般用钢板制成，外接水管若用铜管，则水箱和锅炉很快被腐蚀报废。

电偶腐蚀的重要影响因素----大阴极与小阳极，如一艘高级游艇用钢制铆钉铆接蒙乃尔合金制作的壳体，在海水中使用仅几周，铆钉被腐蚀掉，船解体沉没。

电偶腐蚀预防措施：（1）尽可能使用电极电位接近的异金属连接。

（2）避免使用大阴极、小阳极。

（3）异金属连接处采用加绝缘材料。

（4）表面采用涂层或镀层，与腐蚀介质隔离。

3、腐蚀疲劳：在具有腐蚀性的介质中，金属材料的疲劳极限（或疲劳强度）显著降低。

腐蚀疲劳的机理较为复杂，通常认为，腐蚀疲劳是一种局部腐蚀与周期交变载荷共同作用下引起开裂的一个复杂过程。

腐蚀疲劳开裂的影响因素：较应力腐蚀更为复杂。

除材料本身及环境介质外，受力因素也相当复杂，应力幅值和频率对其影响很大。