服務(wù)熱線：橢圓形封頭談應(yīng)力作用下的腐蝕：材料腐蝕形態(tài)劃分
2016年09月24日
滄州五森管道有限公司
橢圓形封頭常用金屬材料應(yīng)力作用下的腐蝕也象局部腐蝕那樣，在沒(méi)有發(fā)生預(yù)兆的情況下，突然導(dǎo)致金屬構(gòu)件的破壞。因此它也是一種危害性較大的腐蝕。與局部腐蝕有所不同的是，應(yīng)力作用下的腐蝕通常是在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的，而在實(shí)際工程應(yīng)用中，管道元件通常都是在受力狀態(tài)下工作的，因此，它也是一種普遍存在的腐蝕類(lèi)型。根據(jù)腐蝕發(fā)生的條件和形態(tài)不同，它又可分為以下幾種類(lèi)型：
a、應(yīng)力腐蝕
它指的是橢圓形封頭常用金屬構(gòu)件在拉伸應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用下引起的破壞。應(yīng)力腐蝕斷裂的產(chǎn)生應(yīng)具備以下三個(gè)條件：其一是要有 定的腐蝕環(huán)境（包括腐蝕介質(zhì)的成分、濃度和溫度等）；其二是要有足夠大的拉伸應(yīng)力（應(yīng)超過(guò)某一極限值）；其三是金屬材料具有 定的合金成分和組織（包括晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)、各類(lèi)缺陷等）。常用金屬材料易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的環(huán)境組合見(jiàn)表3-5。
易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的橢圓形封頭常用金屬材料和環(huán)境組合
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材料
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環(huán) 境
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材料
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環(huán) 境
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高溫堿液
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碳鋼
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苛性堿溶液
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奧氏
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氯化物水溶液
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及低
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氨溶液
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體不
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海水、海洋大氣
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合金
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硝酸鹽水溶液
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銹鋼
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連多硫酸
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鋼
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含HCN水溶液
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高溫高壓含氧高純水
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濕的CO-CO2—氣體
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濃縮鍋爐水
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（續(xù)）
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材料
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環(huán) 境
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材料
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環(huán) 境
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硝酸鹽和重碳酸溶液
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水蒸汽（260℃）
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含H2S水溶液
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260℃硫酸
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碳鋼
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海水
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奧氏
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濕潤(rùn)空氣（濕度90%）
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及低
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海洋大氣和工業(yè)大氣
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體不
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NaCl+ H2O2水溶液
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合金
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CH3COOOH水溶液
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銹鋼
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熱NaCl+H2O2水溶液
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鋼
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CaCl2、FeCl3水溶液
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熱NaCl
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（NH4）2CO3
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濕的氯化鎂絕緣物
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H2SO4-HNO3混合酸水溶液
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H2S水溶液
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紅煙硝酸
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氨蒸汽及氨水溶液
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N2O2
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銅
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三氯化鐵
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鈦
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濕的Cl2(288℃、346℃、427℃）
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合
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水，水蒸汽
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及
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HCl(10%，35℃）
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金
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水銀
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鈦
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硫酸（7%～60%）
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硝酸銀
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合
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甲醇，甲醇蒸汽
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氯化鈉水溶液
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金
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海水
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鋁
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海 水
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CCl
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合
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CaCl2+NH4Cl水溶液
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氟里昂
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金
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水銀
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工程上防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的措施有以下幾方面：其一是降低管道元件中的應(yīng)力水平，避免或減少局部應(yīng)力集中，消除加工殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力；其二是控制敏感環(huán)境，例如加入緩蝕劑，升高介質(zhì)的PH值，采用電化學(xué)保護(hù)等措施；其三是橢圓形封頭正確選用材質(zhì)，力求避免易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的材料－環(huán)境組合。
關(guān)于應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機(jī)理，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為：在較大的應(yīng)力作用下，金屬材料的原子處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，在 定的腐蝕介質(zhì)作用下，原子容易失去電子而使材料遭受腐蝕，進(jìn)而發(fā)生脆裂，即產(chǎn)生微裂紋。由于微裂紋的應(yīng)力集中效應(yīng)，使材料的脆裂得以快速發(fā)展，微裂紋快速擴(kuò)大， 終導(dǎo)致材料斷裂。此時(shí)的應(yīng)力一般指結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力或由結(jié)構(gòu)應(yīng)力與加工殘余應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力疊加后的高值局部應(yīng)力，只有高值局部應(yīng)力才足以導(dǎo)致橢圓形封頭常用材料的不穩(wěn)定。此時(shí)的腐蝕介質(zhì)是指對(duì)材料有選擇性腐蝕并使材料處于脆性的 定腐蝕介質(zhì)。如果腐蝕介質(zhì)對(duì)材料有很強(qiáng)的腐蝕性，并發(fā)生 腐蝕，由此造成材料受力面積減少而導(dǎo)致的破壞，則不屬于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂破壞。
b、氫損傷
由于氫的存在或與氫發(fā)生反應(yīng)而引起的金屬構(gòu)件的破壞稱(chēng)為金屬的氫損傷。根據(jù)氫引起的金屬破壞的條件、機(jī)理和形態(tài)不同，氫損傷主要可以分為氫脆、氫鼓泡、表面脫碳和氫腐蝕（內(nèi)部脫碳）四大類(lèi)。有關(guān)氫損傷的詳細(xì)論述將在后面進(jìn)行。
c、腐蝕疲勞
它是在腐蝕和循環(huán)應(yīng)力共同作用下而產(chǎn)生的一種破壞。腐蝕疲勞能 降低金屬材料的疲勞極限。腐蝕疲勞在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中的存在也很普遍，有交變應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同存在的場(chǎng)合 有腐蝕疲勞。它是應(yīng)力腐蝕的一種 殊情況，因此它的危害并不亞于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。工程上防止腐蝕疲勞的措施一般有兩個(gè)，其一是對(duì)橢圓形封頭采用陰極保護(hù)法或者在介質(zhì)中添加緩蝕劑，以消除或緩和腐蝕環(huán)境。其二是降低橢圓形封頭的應(yīng)力水平或峰值應(yīng)力。
d、磨損腐蝕
由于腐蝕性流體和橢圓形封頭常用金屬表面間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的金屬加速破壞稱(chēng)為磨損腐蝕。它常發(fā)生在流體處于高速運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中，如工藝管道（ 別是彎頭處）、離心機(jī)葉輪、換熱器管、蒸汽管道等。根據(jù)磨損的方式不同，磨損腐蝕又可分為湍流腐蝕、空泡腐蝕和微振腐蝕等幾種型式。工程上防止磨損腐蝕發(fā)生的措施有：選用 性好的材料；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施，如橢圓形封頭中磨蝕部位比較嚴(yán)重的橢圓形封頭圓弧處加保護(hù)板；對(duì)空泡腐蝕來(lái)說(shuō)，采用光浩度較高的加工表面，以減少甚至避免形成氣泡的核點(diǎn)。
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