局部腐蝕又稱非均勻腐蝕,其危害性遠比均勻腐蝕大,因為均勻腐蝕容易被發覺,容易設防,而局部腐蝕則難以預測和預防,往往在沒有先兆的情況下,使金屬構件突然發生破壞,從而造成重大火災或人身傷亡事故。局部腐蝕很普遍,據統計,均勻腐蝕占整個腐蝕中的17.8%,而局部腐蝕則占80%左右。
1. 點蝕(shi)(Pitting)
①. 集中在全局表面個別小點上的深度較大的腐蝕稱為點蝕,也稱孔蝕。蝕孔直徑等于或小于深度。蝕孔形態如圖3-2所示。
②. 點蝕是管道最具有破壞性的隱藏的腐蝕形態之一。奧氏體不銹鋼管道在輸送含氯離子或溴離子的介質時最容易產生點蝕。不(bu)銹鋼管道外壁如果常被海水或天然水潤濕,也會產生點蝕,這是因為海水或天然水中含有一定的氯離子。
③. 不銹鋼的點(dian)蝕過(guo)程可分(fen)為蝕孔的形成和蝕孔的發展(zhan)兩個階段。
鈍化膜的不完整部位(露頭位錯、表面(mian)(mian)缺(que)陷等(deng))作為點(dian)(dian)蝕源,在某一(yi)段時間內呈活性狀態,電位變負,與其鄰近表面(mian)(mian)之間形成微電池(chi),并(bing)且(qie)具(ju)有大陰(yin)極(ji)(ji)小陽極(ji)(ji)面(mian)(mian)積(ji)比(bi),使點(dian)(dian)蝕源部位金屬迅速溶解,蝕孔開(kai)始形成。
已形成(cheng)的蝕孔(kong)隨(sui)著腐蝕的繼續進行。小孔(kong)內(nei)積累了(le)過量的正電(dian)荷,引起外部(bu)氯(lv)離子(zi)的遷入以保持電(dian)中性(xing),繼之孔(kong)內(nei)氯(lv)化(hua)物濃度增高。由于氯(lv)化(hua)物水解使孔(kong)內(nei)溶(rong)液酸化(hua),又進一步加速孔(kong)內(nei)陽極(ji)的溶(rong)解。這種自催(cui)化(hua)作用的結果,使蝕孔(kong)不斷地向(xiang)深處(chu)發展,如(ru)圖3-3所示。
④. 溶液滯留容易產生點蝕;增加流速會降低點蝕傾向,敏化處理及冷加工會增加不銹鋼點蝕的傾向;固溶處理能提高不銹鋼耐點蝕的能力。鈦的耐點蝕能力高于奧氏體不銹鋼。
⑤. 碳鋼管(guan)道(dao)(dao)也發生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi),通(tong)常(chang)是在蒸汽系(xi)統(tong)(tong)(特別是低壓蒸汽)和熱水系(xi)統(tong)(tong),遭受溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)的(de)腐蝕(shi)(shi),溫度在80~250℃間最為嚴(yan)重(zhong)。雖然蒸汽系(xi)統(tong)(tong)是除(chu)氧(yang)的(de),但由于操作控制不嚴(yan)格,很難(nan)保證溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)量不超標,因(yin)此溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)造(zao)成(cheng)碳鋼管(guan)道(dao)(dao)產生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi)的(de)情況經常(chang)會發生(sheng)。
2. 縫隙(xi)腐(fu)蝕(Corrosion)
當管道輸送的物料為電解質溶液時,在管道內表Crevice Corrosion面的縫隙處,如法蘭墊片處、單面焊未焊透處等,均會產生縫隙腐蝕(shi)。一些鈍性金屬如不銹鋼、鋁、鈦等,容易產生縫隙腐蝕。
縫隙腐(fu)蝕(shi)的機(ji)(ji)理,一般認(ren)為是(shi)濃差(cha)腐(fu)蝕(shi)電池(chi)的原理,即由于縫隙內和周圍溶液之間氧(yang)濃度或金(jin)屬離(li)子濃度存在差(cha)異造成(cheng)的。縫隙腐(fu)蝕(shi)在許多介質中(zhong)發生,但以含(han)氯化物的溶液中(zhong)最(zui)嚴重(zhong),其機(ji)(ji)理不僅是(shi)氧(yang)濃差(cha)電池(chi)的作用,還有像點(dian)蝕(shi)那樣的自催化作用,如(ru)圖3-4所示。
3. 焊接(jie)接(jie)頭的腐蝕
通常發生(sheng)于不銹鋼(gang)管道,有三種(zhong)腐蝕(shi)形式。
①. 焊肉被(bei)腐蝕成海(hai)綿狀,這是奧氏體不(bu)銹鋼發生的δ鐵素體選擇性腐蝕。
為改善焊接性能,奧氏體不銹鋼通常要求焊縫含有3%~10%的鐵素體組織,但在某些強腐蝕性介質中則會發生δ鐵素體選擇性腐蝕,即腐蝕只發生在δ鐵素體相(或進一步分解為σ相),結果呈海綿狀。
②. 熱影(ying)響區(qu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。造(zao)成這種(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的原(yuan)因,是焊接過程中這里的溫度(du)正好處在敏化(hua)(hua)區(qu),有(you)充分的時間(jian)析出碳化(hua)(hua)物,從而產生(sheng)了(le)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)是(shi)腐蝕(shi)(shi)局限在晶(jing)界和晶(jing)界附近而(er)晶(jing)粒(li)本身腐蝕(shi)(shi)比較小的一種腐蝕(shi)(shi)形態(tai),其結果(guo)將造成晶(jing)粒(li)脫落或使材料機(ji)械強度降(jiang)低。
晶間腐蝕的機理是“貧鉻理論”。不銹鋼因含鉻而有很高的耐蝕性,其含鉻量必須要超過12%,否則其耐蝕性能和普通碳鋼差不多。不銹鋼在敏化溫度范圍內(450~850℃),奧氏體中過飽和固溶的碳將和鉻化合成Cr23C6,沿晶界沉淀析出。由于奧氏體中鉻的擴散速度比碳慢,這樣,生成Cr23C6所需的鉛必然從晶界附近獲取,從而造成晶界附近區域貧鉻。如果含鉻量降到12%(鈍化所需極限含鉻量)以下,則貧鉻區處于活化狀態,作為陽極,它和晶粒之間構成腐蝕原電池,貧鉻區陽極面積小,晶粒陰極面積大,從而造成晶界附近貧鉻區的嚴重腐蝕。
③. 熔合線處的刀口腐蝕,一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼(347及321)。刀口腐蝕大多發生在氧化性介質中。刀口腐蝕示意如圖3-5所示。
4. 磨(mo)損腐蝕
也稱沖刷腐(fu)蝕,當腐(fu)(fu)蝕(shi)性流體(ti)在彎(wan)頭、三通等拐彎(wan)部(bu)位突然(ran)改變方(fang)向,它對(dui)金(jin)屬及金(jin)屬表(biao)面的(de)(de)鈍化膜(mo)或腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物層(ceng)產(chan)生機械沖刷破壞作(zuo)用,同時又(you)對(dui)不斷露出的(de)(de)金(jin)屬新鮮表(biao)面發生激烈的(de)(de)電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi),從(cong)而(er)造成比(bi)其他(ta)部(bu)位更(geng)為嚴重的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)損傷(shang)。這種(zhong)損傷(shang)是(shi)金(jin)屬以(yi)其離(li)子或腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物從(cong)金(jin)屬表(biao)面脫(tuo)離(li),而(er)不是(shi)像純(chun)粹(cui)的(de)(de)機械磨損那樣以(yi)固體(ti)金(jin)屬粉末脫(tuo)落。
如果流體中夾有氣泡或固體懸浮物時,則最易發生磨損腐蝕。不銹鋼的鈍化膜耐磨損腐蝕性能較差,鈦則較好。蒸汽系統、H2S-H2O系統對碳鋼管道彎頭、三通的磨損腐蝕均較嚴重。
5. 冷(leng)凝液腐蝕
對于(yu)含水蒸氣(qi)的熱腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)氣(qi)體管(guan)道(dao),在(zai)保溫層中止處或破損處的內壁,由于(yu)局部溫度(du)降(jiang)至(zhi)露(lu)點(dian)以下,將發(fa)生(sheng)冷(leng)凝(ning)現(xian)象,從而造成冷(leng)凝(ning)液腐(fu)蝕(shi)(shi),即露(lu)點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
6. 涂(tu)層(ceng)破(po)損處(chu)的局部(bu)大(da)氣銹蝕
對于化(hua)工(gong)廠(chang)的(de)碳鋼管線,這種腐蝕有時會(hui)很嚴重,因為(wei)化(hua)工(gong)廠(chang)區的(de)大氣中常(chang)常(chang)含有酸性(xing)氣體,比自(zi)然大氣的(de)腐蝕性(xing)強得(de)多。