腐蝕的危害性是十分普遍的，而且也是十分嚴重的。腐(fu)蝕會造成重大的直接或間接損失，會造成災難性重大事故，而且危及人身安全。因腐蝕而造成的生產設備和管道的跑、冒、滴、漏，會影響生產裝置的生產周期和設備壽命，增加生產成本，同時還會因有毒物質的泄漏而污染環境，危及人類健康。
一、根據腐蝕發生的機理分類
根(gen)據腐蝕(shi)發(fa)生的機理(li)(li)，可將其分為化學腐蝕(shi)、電化學腐蝕(shi)和物理(li)(li)腐蝕(shi)三大類。
1. 化學腐(fu)蝕（Chemical Corrosion）
化(hua)(hua)學腐(fu)蝕是指金(jin)屬表面與非(fei)電(dian)解(jie)質直接(jie)發生純化(hua)(hua)學作用而引起的(de)破壞(huai)。金(jin)屬在高(gao)溫(wen)氣(qi)體(ti)中(zhong)的(de)硫腐(fu)蝕、金(jin)屬的(de)高(gao)溫(wen)氧化(hua)(hua)均屬于化(hua)(hua)學腐(fu)蝕。
2. 電(dian)化學腐(fu)蝕（Electrochemical Corrosion）
電化(hua)學腐蝕(shi)(shi)是(shi)指(zhi)金屬表面(mian)與離子(zi)導電的(de)(de)介質發生電化(hua)學反應而引起的(de)(de)破壞。電化(hua)學腐蝕(shi)(shi)是(shi)最普遍(bian)、最常(chang)見的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)，如金屬在大氣、海水、土壤和(he)各種電解質溶液中的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)都屬此類(lei)。
3. 物理腐蝕(shi)（Physical Corrosion）
物理(li)腐(fu)蝕(shi)是指金(jin)(jin)屬由(you)于單(dan)純的(de)物理(li)溶解而(er)引起的(de)破壞。其特(te)點(dian)(dian)是：當低熔點(dian)(dian)的(de)金(jin)(jin)屬溶入金(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料中時(shi)，會對金(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料產生“割裂”作用(yong)。由(you)于低熔點(dian)(dian)的(de)金(jin)(jin)屬強度一般較低，在受(shou)力狀態(tai)下它將優先斷裂，從而(er)成為金(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料的(de)裂紋(wen)源。應(ying)該(gai)說，這(zhe)種腐(fu)蝕(shi)在工程中并不多見。
二、根據腐蝕形態(tai)分類
按腐(fu)(fu)蝕(shi)形態分(fen)類，可(ke)分(fen)為(wei)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)、局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)三大類。
1. 全(quan)面腐蝕（General Corrosion）
全面腐蝕也稱均勻腐蝕，是在管道較大面積上產生的程度基本相同的腐蝕。均(jun)勻(yun)腐蝕是危險性最小的一種腐蝕。
①. 工程(cheng)中往往是給(gei)出足夠的腐蝕余量(liang)就(jiu)能保證(zheng)材料的機械強度和使用壽(shou)命。
②. 均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)常用單位時間(jian)內(nei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質對金(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深度(du)或金(jin)屬構件的(de)壁(bi)厚減(jian)薄量（稱為(wei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)(lv)）來評定。SH3059標準(zhun)中規(gui)定：腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)(lv)不(bu)超過(guo)0.05mm/a的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)充分耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)(lv)為(wei)0.05～0.1mm/a的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)(lv)為(wei)0.1～0.5mm/a的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)尚耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)(lv)超過(guo)0.5mm/a的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)不(bu)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。
2. 局部腐蝕（Local Corrosion）
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(fu)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。
a. 點(dian)蝕（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1所示。
圖1 點蝕孔的各種剖面形狀（選自ASTM標準(zhun)）
②. 點蝕是不(bu)銹(xiu)鋼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. 不銹鋼的點蝕過程可分為蝕孔的形成和蝕孔的發展兩個階段。 鈍化膜的不完整部位（露頭位錯、表面缺陷等）作為點蝕源，在某一段時間內呈活性狀態，電位變負，與其鄰近表面之間形成微電池，并且具有大陰極小陽極面積比，使點蝕源部位金屬迅速溶解，蝕孔開始形成。 已形成的蝕孔隨著腐蝕的繼續進行。小孔內積累了過量的正電荷，引起外部 Cl- 的遷入以保持電中性，繼之孔內氯化物濃度增高。由于氯化物水解使孔內溶液酸化，又進一步加速孔內陽極的溶解。這種自催化作用的結果，使蝕孔不斷地向深處發展，如圖2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(ti)不銹鋼。
⑤. 碳鋼管道也(ye)發生點蝕(shi)，通常是(shi)在蒸汽系(xi)統（特別是(shi)低(di)壓蒸汽）和(he)熱水(shui)系(xi)統，遭受溶解(jie)(jie)氧的(de)腐蝕(shi)，溫(wen)度在80～250℃間最(zui)為嚴重。雖然蒸汽系(xi)統是(shi)除(chu)氧的(de)，但由于操作控制(zhi)不嚴格，很難保證(zheng)溶解(jie)(jie)氧量不超標(biao)，因(yin)此溶解(jie)(jie)氧造成(cheng)碳鋼管道產生點蝕(shi)的(de)情況經常會(hui)發生。
b. 縫隙腐(fu)蝕(shi)（Crevice Corrosion）
當管道輸送的物料為電解質溶液時，在管道內表面的縫隙處，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。 縫隙腐蝕的機理，一般認為是濃差腐蝕電池的原理，即由于縫隙內和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成的。縫隙腐蝕在許多介質中發生，但以含氯化物的溶液中最嚴重，其機理不僅是氧濃差電池的作用，還有像點蝕那樣的自催化作用，如圖3所示。
圖3 縫隙腐蝕的機理
c. 焊接(jie)接(jie)頭的腐蝕
通常(chang)發生(sheng)于不銹鋼管道，有三種腐蝕形(xing)式。
①. 焊肉被(bei)腐蝕成海綿狀(zhuang)，這是(shi)奧氏體不銹鋼發生的δ鐵(tie)素體選(xuan)擇性腐蝕
為(wei)改(gai)善(shan)焊(han)接性(xing)能，奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)通常要求(qiu)焊(han)縫含(han)有3%～10%的鐵素體(ti)組織，但在(zai)某(mou)些(xie)強腐(fu)蝕性(xing)介質中則會(hui)發生δ鐵素體(ti)選擇性(xing)腐(fu)蝕，即腐(fu)蝕只發生在(zai)δ鐵素體(ti)相(xiang)（或進一步(bu)分解為(wei)σ相(xiang)），結果呈海綿狀。
②. 熱(re)影響(xiang)區腐蝕
造成這種腐蝕的原因，是焊接過程中這里的溫度正好處在敏化區，有充分的時間析出碳化物，從而產生了晶間腐蝕。 晶間腐蝕是腐蝕局限在晶界和晶界附近而晶粒本身腐蝕比較小的一種腐蝕形態，其結果將造成晶粒脫落或使材料機械強度降低。 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(rong)合線處(chu)的刀口腐蝕(shi)
一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼（347不銹鋼及321不(bu)銹鋼(gang)）。
刀口腐蝕大多發生在氧化性介質中。刀口腐蝕示意如圖4所示。
d. 磨(mo)損腐蝕(shi)
也稱沖刷腐蝕。當腐蝕性流體在彎頭、三通等拐彎部位突然改變方向，它對金屬及金屬表面的鈍化膜或腐蝕產物層產生機械沖刷破壞作用，同時又對不斷露出的金屬新鮮表面發生激烈的電化學腐蝕，從而造成比其他部位更為嚴重的腐蝕損傷。 這種損傷是金屬以其離子或腐蝕產物從金屬表面脫離，而不是像純粹的機械磨損那樣以固體金屬粉末脫落。 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。
e. 冷凝液腐(fu)蝕(shi)
對于含水蒸(zheng)氣(qi)的熱腐蝕性氣(qi)體管道(dao)，在保溫層中(zhong)止處或破損處的內壁，由于局部溫度降至露點以下(xia)，將發生冷(leng)(leng)凝(ning)現象，從而造成冷(leng)(leng)凝(ning)液腐蝕，即露點腐蝕。
f. 涂層破(po)損(sun)處的局部大氣銹蝕
對于化工廠的(de)(de)(de)碳鋼管線，這種腐(fu)蝕(shi)有時會(hui)很嚴(yan)重(zhong)，因(yin)為化工廠區的(de)(de)(de)大氣中常(chang)常(chang)含有酸(suan)性氣體，比自然大氣的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性強得多。
3. 應力(li)腐蝕（Stress Corrosion）
金屬材料在拉應力和特定腐蝕介質的共同作用下發生的斷裂破壞，稱為應力腐蝕(shi)破裂。發生應力腐蝕破裂的時間有長有短，有經過幾天就開裂的，也有經過數年才開裂的，這說明應力腐蝕破裂通常有一個或長或短的孕育期。 應力腐蝕裂紋呈枯樹枝狀，大體上沿著垂直于拉應力的方向發展。裂紋的微觀形態有穿晶型、晶間型（沿晶型）和兩者兼有的混合型。 應力的來源，對于管道來說，焊接、冷加工及安裝時殘余應力是主要的。 并不是任何的金屬與介質的共同作用都引起應力腐蝕破裂。其中金屬材料只有在某些特定的腐蝕環境中，才發生應力腐蝕破裂。表1列出了容易引起應力腐蝕開裂的管道金屬材料和腐蝕環境的組合。
表(biao)1 易產(chan)生應力腐(fu)蝕開(kai)裂的(de)金屬材料和腐(fu)蝕環境組合（選自SH 3059附錄(lu)E）
a. 堿脆
金(jin)屬在(zai)堿液中(zhong)的應力腐蝕破裂稱堿脆。碳鋼(gang)、低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)等多種金(jin)屬材料皆可發生(sheng)堿脆。碳鋼(gang)（含(han)低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)）發生(sheng)堿脆的趨勢如圖5所示。
圖5 碳(tan)鋼在(zai)堿液中的(de)應力腐(fu)蝕破裂區(qu)
由圖5可知，氫氧化(hua)鈉(na)濃(nong)度(du)(du)在5%以上的全部(bu)濃(nong)度(du)(du)范圍內碳鋼幾乎(hu)都可能產生堿脆，堿脆的最(zui)低溫度(du)(du)為50℃，所需堿液的濃(nong)度(du)(du)為40%～50%，以沸點附近(jin)的高溫區最(zui)易發生, 裂紋呈晶(jing)間(jian)型。
奧(ao)氏體(ti)不銹鋼發(fa)生堿脆(cui)的(de)趨勢(shi)如圖6所示(shi)。氫氧(yang)化鈉濃(nong)度(du)在0.1%以上的(de)濃(nong)度(du)時(shi)18-8型(xing)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼即可發(fa)生堿脆(cui)。以氫氧(yang)化鈉濃(nong)度(du)40%最危險，這時(shi)發(fa)生堿脆(cui)的(de)溫度(du)為(wei)115℃左(zuo)右。 超低(di)碳不銹鋼的(de)堿脆(cui)裂(lie)紋為(wei)穿晶(jing)型(xing)，含碳量(liang)高時(shi)，堿脆(cui)裂(lie)紋則(ze)為(wei)晶(jing)間(jian)型(xing)或混合型(xing)。當奧(ao)氏體(ti)不銹鋼中加(jia)入2%鉬時(shi)，則(ze)可使(shi)其堿脆(cui)界限(xian)縮小，并向(xiang)堿的(de)高濃(nong)度(du)區(qu)域移動。鎳(nie)和鎳(nie)基合金具(ju)有(you)較高的(de)耐應力(li)腐蝕的(de)性能，它的(de)堿脆(cui)范圍變得狹窄，而且(qie)位于(yu)高溫濃(nong)堿區(qu)。
圖6 產生應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂的燒堿濃度與(yu)溫(wen)度關系 注：曲線(xian)上部為(wei)危(wei)險區
b. 不銹鋼的氯(lv)離子應力腐蝕破裂
氯(lv)離子(zi)(zi)不但能引(yin)起不銹鋼孔蝕(shi)，更能引(yin)起不銹鋼的應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)。 發(fa)生(sheng)(sheng)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)的臨界(jie)氯(lv)離子(zi)(zi)濃(nong)度(du)隨(sui)溫(wen)度(du)的上升(sheng)而減(jian)小，高溫(wen)下，氯(lv)離子(zi)(zi)濃(nong)度(du)只要(yao)達到 10-6 ，即能引(yin)起破(po)(po)裂(lie)。發(fa)生(sheng)(sheng)氯(lv)離子(zi)(zi)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)的臨界(jie)溫(wen)度(du)為70℃。 具有氯(lv)離子(zi)(zi)濃(nong)縮的條件（反(fan)復蒸干、潤濕）是最易(yi)發(fa)生(sheng)(sheng)破(po)(po)裂(lie)的。工業中發(fa)生(sheng)(sheng)不銹鋼氯(lv)離子(zi)(zi)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)的情況相當普遍。 不銹鋼氯(lv)離子(zi)(zi)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)不僅(jin)僅(jin)發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)管(guan)道的內壁(bi)，發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)管(guan)道外壁(bi)的事例也屢見(jian)不鮮，如圖7所示(shi)。
圖7 不(bu)銹鋼管道應力腐蝕破裂
作為(wei)(wei)管外側(ce)的(de)腐蝕(shi)因(yin)素，被認為(wei)(wei)是(shi)保溫(wen)材(cai)料的(de)問題，對保溫(wen)材(cai)料進行(xing)分析的(de)結果(guo)，被檢驗出含有約(yue)0.5%的(de)氯離子。這個數值可(ke)認為(wei)(wei)是(shi)保溫(wen)材(cai)料中含有的(de)雜質，或由于保溫(wen)層(ceng)破損、浸入的(de)雨水中帶入并經過濃縮(suo)的(de)結果(guo)。
c. 不銹鋼(gang)連(lian)多硫(liu)酸應力腐蝕破裂
以(yi)加氫脫硫裝置最為(wei)(wei)典型，不銹鋼連(lian)多(duo)硫酸(suan)的應(ying)力腐蝕破(po)裂(lie)(lie)頗為(wei)(wei)引人關注。 管(guan)道在正常運(yun)行時，受硫化氫腐蝕，生成的硫化鐵，在停車檢修(xiu)時，與空(kong)氣中的氧及水反應(ying)生成了連(lian)多(duo)硫酸(suan)。在Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼管(guan)道的殘余應(ying)力較大(da)的部位（焊縫熱影響(xiang)區、彎管(guan)部位等(deng)）產生應(ying)力腐蝕裂(lie)(lie)紋。
d. 硫(liu)化物(wu)腐蝕(shi)破裂
①. 金屬在(zai)同時含有硫(liu)化(hua)氫及水的(de)介質中發生的(de)應力(li)腐蝕破裂(lie)(lie)即(ji)為硫(liu)化(hua)物(wu)腐蝕破裂(lie)(lie)，簡(jian)稱硫(liu)裂(lie)(lie)。在(zai)天然氣(qi)、石油采集，加(jia)工煉制，石油化(hua)學及化(hua)肥等工業部門常(chang)常(chang)發生管道、閥(fa)門硫(liu)裂(lie)(lie)事(shi)故。發生硫(liu)裂(lie)(lie)所需的(de)時間短則幾(ji)天，長則幾(ji)個月(yue)到幾(ji)年不等，但是未見(jian)超過十(shi)年發生硫(liu)裂(lie)(lie)的(de)事(shi)例。
②. 硫裂的裂紋較粗，分支較少，多為穿晶型，也有晶間型或混合型。發生硫裂所需的硫化氫濃度很低，只要略超過 10-6 ，甚至在小于 10-6 的濃度下也會發生。
碳(tan)鋼(gang)(gang)和低合(he)金鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)20～40℃溫(wen)度(du)(du)范圍內對(dui)硫(liu)裂(lie)的敏感性最大，奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的硫(liu)裂(lie)大多發生在(zai)(zai)高溫(wen)環境(jing)中。隨著溫(wen)度(du)(du)升高，奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的硫(liu)裂(lie)敏感性增(zeng)加。 在(zai)(zai)含(han)硫(liu)化(hua)氫及水的介質中，如果同(tong)時含(han)醋酸，或者二氧(yang)化(hua)碳(tan)和氯(lv)(lv)化(hua)鈉，或磷化(hua)氫，或砷、硒(xi)、銻、碲(di)的化(hua)合(he)物(wu)或氯(lv)(lv)離(li)子，則對(dui)鋼(gang)(gang)的硫(liu)裂(lie)起(qi)促進作用(yong)。
對于奧氏體不銹鋼的硫裂，氯離子和氧起促進作用，304L不(bu)銹鋼和316L不銹鋼對硫裂的敏感性有如下的關系：H2S+H2O＜H2S+H2O+Cl- ＜H2S+H2O+ Cl- +O2 （硫裂的敏感性由弱到強）。 對于碳鋼和低合金鋼來說，淬火+回火的金相組織抗硫裂最好，未回火馬氏體組織最差。鋼抗硫裂性能依淬火+回火組織→正火+回火組織→正火組織→未回火馬氏體組織的順序遞降。
鋼(gang)的(de)強度(du)越(yue)高(gao)，越(yue)易(yi)發(fa)生(sheng)(sheng)硫裂(lie)(lie)。鋼(gang)的(de)硬度(du)越(yue)高(gao)，越(yue)易(yi)發(fa)生(sheng)(sheng)硫裂(lie)(lie)。在發(fa)生(sheng)(sheng)硫裂(lie)(lie)的(de)事故中，焊縫(feng)特(te)別是(shi)熔合(he)線是(shi)最(zui)易(yi)發(fa)生(sheng)(sheng)破裂(lie)(lie)的(de)部(bu)位，這是(shi)因為這里(li)的(de)硬度(du)最(zui)高(gao)。 NACE對碳鋼(gang)焊縫(feng)的(de)硬度(du)進(jin)行(xing)了嚴格(ge)的(de)規定：≤200HB。這是(shi)因為焊縫(feng)硬度(du)的(de)分布比(bi)(bi)母材復雜，所以對焊縫(feng)硬度(du)的(de)規定比(bi)(bi)母材嚴格(ge)。焊縫(feng)部(bu)位常發(fa)生(sheng)(sheng)破裂(lie)(lie)，一方面(mian)(mian)是(shi)由(you)于焊接殘余應力的(de)作(zuo)用，另(ling)一方面(mian)(mian)是(shi)焊縫(feng)金屬、熔合(he)線及熱(re)影響(xiang)區出(chu)現淬硬組織的(de)結果。為防止(zhi)硫裂(lie)(lie)，焊后進(jin)行(xing)有(you)效的(de)熱(re)處理十分必要(yao)。
e. 氫損傷(shang)
氫(qing)滲透(tou)進入金(jin)屬(shu)內部而造成金(jin)屬(shu)性能劣化稱(cheng)為氫(qing)損(sun)傷，也稱(cheng)氫(qing)破壞。
氫(qing)損(sun)傷可(ke)分為四種不同類(lei)型(xing)：氫(qing)鼓泡(pao)、氫(qing)脆、脫(tuo)碳和氫(qing)腐蝕。
①. 氫鼓(gu)泡及(ji)氫誘發階梯裂紋。
主(zhu)要發生在(zai)含(han)濕硫化氫的介質(zhi)中。
硫化(hua)氫在水中離解：
鋼在硫化氫水溶(rong)液中(zhong)發生電化學腐蝕：
由(you)上述過(guo)程可(ke)以看出，鋼在這種(zhong)環境中，不僅(jin)會由(you)于陽(yang)極反應而發(fa)生一般腐蝕，而且由(you)于S2-在金屬表面的(de)吸(xi)附對(dui)氫(qing)原子(zi)復合氫(qing)分子(zi)有阻礙作(zuo)用，從而促進(jin)氫(qing)原子(zi)向金屬內滲透。
當氫原子(zi)向鋼(gang)中滲(shen)透擴(kuo)散時，遇到了(le)裂(lie)縫、分(fen)層、空隙、夾渣(zha)等缺(que)(que)陷，就聚集起來(lai)結(jie)合成氫分(fen)子(zi)造成體(ti)積膨脹，在鋼(gang)材(cai)內部產(chan)生極大壓力（可達數百兆帕）。 如(ru)果這(zhe)些(xie)缺(que)(que)陷在鋼(gang)材(cai)表(biao)面附近，則形(xing)成鼓(gu)泡，如(ru)圖8所示。如(ru)果這(zhe)些(xie)缺(que)(que)陷在鋼(gang)的內部深(shen)處，則形(xing)成誘(you)發裂(lie)紋。它是沿軋制方向上(shang)產(chan)生的相互平(ping)行的裂(lie)紋，被短的橫(heng)向裂(lie)紋連(lian)接起來(lai)形(xing)成“階(jie)梯”。 氫誘(you)發階(jie)梯裂(lie)紋輕(qing)者使鋼(gang)材(cai)脆化(hua)，重(zhong)者會(hui)使有效(xiao)壁厚減小到管道過載(zai)、泄漏(lou)甚至斷(duan)裂(lie)。
氫鼓泡需要一個硫化氫臨界濃度值。有資料介紹，硫化氫分壓在138Pa時將產生氫鼓泡。如果在含濕硫化氫介質中同時存在磷化氫、砷、碲的化合物及CN-時，則有利于氫向鋼中滲透，它們都是滲氫加速劑。 氫鼓泡及氫誘發階梯裂紋一般發生在鋼板卷制的管道上。
②. 氫脆(cui)
無論以什么方式進入鋼內的氫，都將引起鋼材脆化，即伸長率、斷面收縮率顯著下降，高強度鋼尤其嚴重。若將鋼材中的氫釋放出來（如加熱進行消氫處理），則鋼的力學性能仍可恢復。氫脆是可逆的。 H2S-H2O介質常溫腐蝕碳鋼管道能滲氫，在高溫高壓臨氫環境下也能滲氫；在不加緩蝕劑或緩蝕劑不當的酸洗過程能滲氫，在雨天焊接或在陰極保護過度時也會滲氫。
③. 脫碳
在工業制氫(qing)裝置中(zhong)，高(gao)(gao)溫氫(qing)氣管道(dao)易產生碳(tan)損傷。鋼(gang)中(zhong)的滲碳(tan)體在高(gao)(gao)溫下(xia)與氫(qing)氣作用生成甲烷：
反(fan)應(ying)結果導致(zhi)表(biao)(biao)面層(ceng)的(de)滲(shen)碳(tan)體減少，而(er)碳(tan)便從鄰(lin)近的(de)尚未反(fan)應(ying)的(de)金屬(shu)(shu)層(ceng)逐漸擴散到此反(fan)應(ying)區，于是有一定厚度的(de)金屬(shu)(shu)層(ceng)因缺碳(tan)而(er)變為鐵素體。脫(tuo)碳(tan)的(de)結果造成(cheng)鋼的(de)表(biao)(biao)面強度和疲勞極限的(de)降低。
④. 氫腐蝕
鋼受到高(gao)溫(wen)高(gao)壓氫作用后，其力(li)學性(xing)能(neng)劣化，強度、韌性(xing)明顯降低，并且是不可逆的，這種(zhong)現(xian)象稱(cheng)為氫腐蝕。
氫腐蝕的歷程可用圖9來(lai)解(jie)釋(shi)：
圖9 氫腐蝕的歷程
氫腐(fu)蝕的過程大致可分(fen)為三個階段(duan)(duan)：孕育(yu)期，鋼的性(xing)能(neng)沒(mei)有變(bian)化；性(xing)能(neng)迅速變(bian)化階段(duan)(duan)，迅速脫(tuo)碳，裂紋快(kuai)速擴(kuo)展；最后(hou)階段(duan)(duan)，固溶(rong)體(ti)中碳已耗盡。
氫腐蝕的(de)孕(yun)育(yu)期(qi)是重要的(de)，它往往決定了鋼的(de)使用壽命。
某氫(qing)(qing)壓(ya)力下產生氫(qing)(qing)腐蝕有一起始溫度，它(ta)是衡(heng)量鋼材抗氫(qing)(qing)性能的指標。低(di)于(yu)這(zhe)個溫度氫(qing)(qing)腐蝕反應(ying)速度極慢，以至孕育期超過正常使用壽命(ming)。碳(tan)鋼的這(zhe)一溫度大約在220℃左右。
氫(qing)分壓也(ye)有(you)一個起始點（碳鋼大約(yue)在1.4MPa左右(you)），即無論溫度多高(gao)，低于(yu)此(ci)分壓，只發(fa)生表面脫(tuo)碳而不發(fa)生嚴(yan)重(zhong)的氫(qing)腐蝕。 各種抗氫(qing)鋼發(fa)生腐蝕的溫度和壓力(li)組合條件，就是著名(ming)的Nelson曲線(xian)（在很多管道器材選(xuan)用標準規范(fan)內均有(you)此(ci)曲線(xian)圖(tu)，如(ru)SH3059《石油化(hua)工管道設計器材選(xuan)用通則》）。
冷(leng)加工(gong)變形，提(ti)高了碳(tan)、氫(qing)的擴散能力(li)，對腐蝕起加速作用。
某氮肥廠，氨合成塔出口至廢熱鍋爐的高壓管道，工作溫度320℃左右，工作壓力33MPa，工作介質為H2、N2、NH3 混合氣，應按Nelson曲線選用抗氫鋼。其中有一異徑短管，由于錯用了普通碳鋼，使用不久便因氫腐蝕而破裂，造成惡性事故，損失非常慘重。
