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)境組合見表3-5。
易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開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)力腐蝕開裂的材料－環(huán)境組合。
關(guān)于應(yīng)力腐蝕發(fā)生的機理，業(yè)內(nèi)人士普遍認為：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，微裂紋快速擴大， 終導(dǎo)致材料斷裂。此時的應(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。此時的腐蝕介質(zhì)是指對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)對材料有很強的腐蝕性，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)件的破壞稱為金屬的氫損傷。根據(jù)氫引起的金屬破壞的條件、機理和形態(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。有關(guān)氫損傷的詳細論述將在后面進行。
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)力腐蝕開裂。工程上防止腐蝕疲勞的措施一般有兩個，其一是對橢圓形封頭采用陰極保護法或者在介質(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運動而引起的金屬加速破壞稱為磨損腐蝕。它常發(fā)生在流體處于高速運動的設(shè)備中，如工藝管道（ 別是彎頭處）、離心機葉輪、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)計上采取措施，如橢圓形封頭中磨蝕部位比較嚴重的橢圓形封頭圓弧處加保護板；對空泡腐蝕來說，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。
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