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(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(xiu)鋼管(guan)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(xiu)鋼的(de)點蝕過程可分為蝕孔的(de)形成和蝕孔的(de)發(fa)展兩個階段。
鈍化膜(mo)的(de)不完整部(bu)位(wei)(wei)(露頭(tou)位(wei)(wei)錯、表面(mian)(mian)缺陷等)作為(wei)點(dian)蝕(shi)源(yuan),在某一段(duan)時(shi)間內呈活(huo)性狀態,電位(wei)(wei)變負,與其鄰近表面(mian)(mian)之間形成(cheng)(cheng)微電池,并且具(ju)有大陰(yin)極小陽(yang)極面(mian)(mian)積比,使點(dian)蝕(shi)源(yuan)部(bu)位(wei)(wei)金屬迅速(su)溶(rong)解,蝕(shi)孔開始形成(cheng)(cheng)。
已形(xing)成的(de)蝕(shi)孔(kong)隨著腐(fu)蝕(shi)的(de)繼(ji)續進行。小孔(kong)內積累(lei)了過量的(de)正電荷,引(yin)起(qi)外部氯(lv)離子(zi)的(de)遷(qian)入以保(bao)持電中(zhong)性,繼(ji)之孔(kong)內氯(lv)化物濃度增高。由于氯(lv)化物水解使孔(kong)內溶液酸化,又(you)進一步加(jia)速孔(kong)內陽極的(de)溶解。這種自催化作(zuo)用的(de)結果,使蝕(shi)孔(kong)不斷地向深處發展,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(tan)鋼管道也發(fa)生點(dian)蝕,通(tong)常是在蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)(特別是低(di)壓蒸(zheng)汽(qi))和熱水(shui)系(xi)統(tong),遭受溶解氧(yang)的(de)腐蝕,溫度(du)在80~250℃間最為(wei)嚴(yan)重。雖然蒸(zheng)汽(qi)系(xi)統(tong)是除氧(yang)的(de),但由于操(cao)作控制(zhi)不嚴(yan)格,很難保證溶解氧(yang)量不超標,因此溶解氧(yang)造成碳(tan)鋼管道產生點(dian)蝕的(de)情況經常會(hui)發(fa)生。
2. 縫隙(xi)腐蝕(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。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(de)機理,一般認為(wei)是濃(nong)差腐蝕電池的(de)原理,即由于縫隙內和周圍溶液之(zhi)間氧濃(nong)度(du)(du)或(huo)金屬離子濃(nong)度(du)(du)存在(zai)差異造成的(de)。縫隙腐蝕在(zai)許多介質中(zhong)發生,但以含氯化物(wu)的(de)溶液中(zhong)最(zui)嚴重,其機理不僅是氧濃(nong)差電池的(de)作用,還有像點蝕那(nei)樣的(de)自催化作用,如圖(tu)3-4所示。
3. 焊(han)接接頭的(de)腐蝕(shi)
通常發(fa)生于不銹鋼管道,有三種(zhong)腐蝕形式。
①. 焊(han)肉被腐蝕(shi)成海綿狀,這是奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼發生的(de)δ鐵素體選(xuan)擇性(xing)腐蝕(shi)。
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. 熱影響(xiang)區腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。造成(cheng)這(zhe)種(zhong)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的原因,是(shi)焊接過(guo)程中這(zhe)里的溫度正(zheng)好處在敏(min)化(hua)(hua)區,有充分的時間(jian)析出碳化(hua)(hua)物,從而產生了晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。
晶間腐(fu)(fu)蝕是腐(fu)(fu)蝕局限在晶界和晶界附近(jin)而晶粒本身腐(fu)(fu)蝕比較小(xiao)的一種(zhong)腐(fu)(fu)蝕形(xing)態(tai),其結果(guo)將造成晶粒脫(tuo)落或使材料機(ji)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. 磨損腐蝕
也稱沖刷腐蝕,當腐(fu)蝕(shi)(shi)性流(liu)體(ti)在(zai)彎(wan)頭、三通(tong)等拐彎(wan)部(bu)位突然改變方向,它對金屬(shu)及(ji)金屬(shu)表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化膜或腐(fu)蝕(shi)(shi)產物層產生機(ji)械沖刷(shua)破壞(huai)作用(yong),同時(shi)又對不斷(duan)露出的(de)(de)(de)金屬(shu)新鮮(xian)表(biao)面發生激烈的(de)(de)(de)電化學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi),從而造(zao)成(cheng)比其他部(bu)位更為嚴(yan)重的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)損傷(shang)。這種損傷(shang)是金屬(shu)以(yi)其離子或腐(fu)蝕(shi)(shi)產物從金屬(shu)表(biao)面脫離,而不是像純粹(cui)的(de)(de)(de)機(ji)械磨損那樣以(yi)固體(ti)金屬(shu)粉末(mo)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。
5. 冷凝液腐蝕
對于含水(shui)蒸氣的熱腐(fu)蝕(shi)性氣體管道,在保(bao)溫層中止處或破損處的內壁,由于局(ju)部溫度降至露點以下,將發生(sheng)冷凝現象,從(cong)而(er)造成冷凝液(ye)腐(fu)蝕(shi),即露點腐(fu)蝕(shi)。
6. 涂層(ceng)破損處的局部(bu)大氣銹蝕
對于(yu)化工廠的(de)碳鋼(gang)管線,這種腐(fu)蝕有時會(hui)很嚴重,因為化工廠區的(de)大氣(qi)中(zhong)常常含有酸(suan)性氣(qi)體(ti),比自然(ran)大氣(qi)的(de)腐(fu)蝕性強(qiang)得多。