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(shi),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。


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  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. 不銹鋼的(de)點蝕(shi)過程可分為(wei)蝕(shi)孔的(de)形成和蝕(shi)孔的(de)發展兩個階段。


  鈍化(hua)膜的不完整部(bu)位(wei)(露(lu)頭位(wei)錯(cuo)、表(biao)(biao)面缺陷等(deng))作為點蝕源,在某一段(duan)時間內(nei)呈活性(xing)狀(zhuang)態,電位(wei)變負,與其鄰近表(biao)(biao)面之(zhi)間形成微電池,并且具(ju)有大陰極小陽極面積比,使點蝕源部(bu)位(wei)金屬迅(xun)速溶(rong)解,蝕孔開始形成。


  已(yi)形成的(de)蝕孔(kong)(kong)隨著腐蝕的(de)繼續進(jin)行(xing)。小孔(kong)(kong)內(nei)積累(lei)了過(guo)量的(de)正(zheng)電荷,引起(qi)外(wai)部(bu)氯(lv)離(li)子的(de)遷入(ru)以(yi)保持電中(zhong)性,繼之孔(kong)(kong)內(nei)氯(lv)化(hua)物濃度(du)增高。由(you)于(yu)氯(lv)化(hua)物水(shui)解(jie)使孔(kong)(kong)內(nei)溶液酸化(hua),又進(jin)一步(bu)加速(su)孔(kong)(kong)內(nei)陽極的(de)溶解(jie)。這種自(zi)催化(hua)作用的(de)結果,使蝕孔(kong)(kong)不斷地向深處發展,如圖3-3所示。


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  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. 碳鋼管道(dao)也發生(sheng)點蝕(shi),通常(chang)是在(zai)蒸(zheng)汽(qi)系(xi)(xi)統(特別(bie)是低壓蒸(zheng)汽(qi))和熱水系(xi)(xi)統,遭受(shou)溶解氧(yang)的(de)腐蝕(shi),溫度在(zai)80~250℃間最為嚴(yan)重。雖然蒸(zheng)汽(qi)系(xi)(xi)統是除氧(yang)的(de),但由于操作控(kong)制不嚴(yan)格(ge),很(hen)難保證溶解氧(yang)量不超標,因此溶解氧(yang)造(zao)成碳鋼管道(dao)產(chan)生(sheng)點蝕(shi)的(de)情況經常(chang)會(hui)發生(sheng)。




2. 縫(feng)隙腐蝕(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(feng)隙腐蝕(shi)(shi)的機理(li),一般認為是濃(nong)差(cha)腐蝕(shi)(shi)電池的原理(li),即由于縫(feng)隙內和周圍溶液之間氧濃(nong)度或金(jin)屬離子(zi)濃(nong)度存在差(cha)異造成的。縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)在許多介質中發生,但(dan)以含氯化物的溶液中最嚴重,其機理(li)不僅是氧濃(nong)差(cha)電池的作用,還(huan)有像點蝕(shi)(shi)那樣的自催化作用,如(ru)圖3-4所示。


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3. 焊接(jie)接(jie)頭的(de)腐(fu)蝕 


  通常(chang)發生于不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)道(dao),有三(san)種腐蝕(shi)形式(shi)。


  ①. 焊(han)肉被(bei)腐蝕(shi)成海綿狀(zhuang),這是奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)發生(sheng)的δ鐵素體選(xuan)擇性腐蝕(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(ying)響區腐(fu)蝕。造成這種腐(fu)蝕的原因,是焊接過程中這里的溫度正好處在敏化區,有(you)充分(fen)的時間析出碳化物,從(cong)而產生了晶間腐(fu)蝕。


     晶(jing)間腐蝕是腐蝕局(ju)限(xian)在晶(jing)界和(he)晶(jing)界附近而晶(jing)粒(li)本(ben)身腐蝕比(bi)較小的一(yi)種腐蝕形態,其結果將造(zao)成晶(jing)粒(li)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. 熔合線處的刀口腐蝕,一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼(347321)。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。


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4. 磨損(sun)腐蝕 


  也稱沖刷(shua)腐(fu)蝕(shi),當腐蝕(shi)性流體在彎頭、三通等拐(guai)彎部位(wei)突然(ran)改變方向,它對金(jin)屬及(ji)金(jin)屬表面的(de)鈍化膜(mo)或腐蝕(shi)產物層產生機械沖(chong)刷破壞作用,同時又對不斷露出的(de)金(jin)屬新鮮表面發生激烈的(de)電(dian)化學腐蝕(shi),從而造(zao)成比(bi)其他部位(wei)更(geng)為(wei)嚴(yan)重的(de)腐蝕(shi)損傷(shang)。這種損傷(shang)是金(jin)屬以其離(li)子或腐蝕(shi)產物從金(jin)屬表面脫(tuo)離(li),而不是像純粹的(de)機械磨損那樣以固體金(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. 冷凝液腐(fu)蝕 


  對于(yu)含(han)水(shui)蒸氣的(de)熱腐(fu)(fu)蝕性氣體管道,在(zai)保溫(wen)層(ceng)中止處(chu)或破損處(chu)的(de)內壁,由于(yu)局部(bu)溫(wen)度降至露點(dian)以下,將發生冷(leng)凝現象,從而造成冷(leng)凝液腐(fu)(fu)蝕,即(ji)露點(dian)腐(fu)(fu)蝕。



6. 涂層(ceng)破損處的局部大氣銹蝕 


  對于(yu)化工(gong)廠的(de)(de)碳鋼管線(xian),這(zhe)種(zhong)腐(fu)蝕有(you)時會很嚴(yan)重,因為化工(gong)廠區的(de)(de)大氣中(zhong)常常含有(you)酸(suan)性氣體,比自然(ran)大氣的(de)(de)腐(fu)蝕性強(qiang)得多。