腐蝕與損傷(教案)(鍋爐、壓力容器、壓力管道)

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1、腐蝕與損傷（教案）2006年9月第22頁共22頁主要內(nèi)容第一部分金屬材料的腐蝕一金屬腐蝕及種類二腐蝕的危害性三全面腐蝕四局部腐蝕1.點(diǎn)蝕2.縫隙腐蝕3.磨損腐蝕4.涂層破損處的局部大氣銹蝕五晶間腐蝕六應(yīng)力腐蝕開裂1.堿脆2.不銹鋼的氯離子應(yīng)力腐蝕破裂3.濕硫化氫應(yīng)力腐蝕破裂（SSCC）4.其它常見應(yīng)力腐蝕破裂體系七腐蝕疲勞八氫損傷1.氫鼓包2.氫脆3.脫碳4.氫腐蝕九腐蝕防護(hù)第二部分金屬材料的損傷與失效一、金屬材料的損傷1.疲勞損傷2.介質(zhì)損傷3.熱損傷4.交互損傷二、失效與失效分析1.失效的概念2.失效分析的意義3.失效分析的

2、基本思路4.破壞種類及特征5.韌性破壞6.脆性破壞7.腐蝕破壞8.疲勞破壞9.蠕變破壞10.復(fù)合破壞11.失效分析的主要手段12.斷口保護(hù)第22頁共22頁第一部分金屬材料的腐蝕操作介質(zhì)或環(huán)境對鍋爐壓力容器壓力管道的腐蝕普遍存在，對鍋爐壓力容器壓力管道的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。因此研究腐蝕對指導(dǎo)鍋爐壓力容器壓力管道的管理、檢驗(yàn)及安全監(jiān)察均具有重要意義。腐蝕檢驗(yàn)是鍋爐壓力容器壓力管道定期檢驗(yàn)中的主要內(nèi)容之一。本節(jié)介紹金屬腐蝕的分類、幾種危害較大的腐蝕形式以及腐蝕的防護(hù)或避免措施等。一、金屬腐蝕及種類金屬材料表面由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生

3、狀態(tài)變化，從而使金屬材料遭受破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。如鐵生銹、銅發(fā)綠銹、鋁生白斑點(diǎn)等。金屬的腐蝕按照機(jī)理（或原理）可分為化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕兩類?；瘜W(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕是金屬表面與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而產(chǎn)生的損壞，它的特點(diǎn)是腐蝕在金屬的表面上，腐蝕過程中有電子得失但沒有電流的產(chǎn)生。金屬的高溫氧化及脫碳就屬于化學(xué)腐蝕，高溫高壓臨氫環(huán)境中金屬的氫腐蝕也屬于化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用所發(fā)生的腐蝕稱電化學(xué)腐蝕。它的特點(diǎn)是在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。鍋爐壓力容器壓力管道的應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕均屬于電化學(xué)腐蝕。金屬的電化學(xué)腐蝕

4、必須存在電解質(zhì)、被腐蝕區(qū)域（電位低，為陽極）與其他區(qū)域（電位高，為陰極）存在電位差。陽極金屬失去電子成為金屬離子，從而造成腐蝕。其它分類方法：按照溫度分：低溫腐蝕和高溫腐蝕。按照環(huán)境分：化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等。按照金屬破壞的形式可分為10類，分別為全面腐蝕、電偶腐蝕、孔蝕(點(diǎn)蝕)、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、晶間腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、氫損傷。這種方法比較直觀，使用場合廣泛。第22頁共22頁一、腐蝕的危害性腐蝕會(huì)使管道整體或局部壁厚減薄，承載能力下降、造成破裂。腐蝕會(huì)造成危害性極大的裂紋，造成管道

5、的裂穿泄漏、嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成突然破裂或爆炸。二、全面腐蝕全面腐蝕也叫均勻腐蝕，這是在較大面積上產(chǎn)生的程度基本相同的腐蝕，如管道內(nèi)壁表面遭受介質(zhì)的全面腐蝕，外壁裸露表面(或有涂料但已全面失效)遭受的大氣銹蝕等。遭受全面腐蝕的管道，壁厚逐漸減薄，最后破壞。從工程的角度看，全面腐蝕并不是威脅很大的腐蝕形態(tài)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)可考慮足夠的腐蝕裕度。但應(yīng)注意的是，在管道使用過程中，腐蝕速度往往因環(huán)境惡化(如超溫、加進(jìn)腐蝕性成份等)而加劇，因此定期檢驗(yàn)對全面腐蝕的檢查是十分必要的，通過定點(diǎn)測厚，掌握壁厚減薄的情況。但是定期檢驗(yàn)工作不力、壁厚腐蝕減薄而發(fā)

6、生事故的事例屢見不鮮。三、局部腐蝕（點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、磨損腐蝕）1.點(diǎn)蝕圖1點(diǎn)腐蝕坑的各種剖面形狀（取自ASTMG46—76）集中在金屬表面?zhèn)€別小位置上的深度較大的腐蝕稱為點(diǎn)蝕，也叫孔蝕。大多數(shù)情況下，蝕孔是比較小的。蝕孔之間有時(shí)互相孤立，有時(shí)十分靠近，密集在一起。蝕孔直徑等于或小于深度，蝕孔形態(tài)見圖1。第22頁共22頁點(diǎn)蝕是最具有破壞性的和隱藏的腐蝕形態(tài)之一。它常常使得設(shè)備在重量損失還很小的情況下就穿孔而產(chǎn)生泄漏。奧氏體不銹鋼設(shè)備在含氯離子或溴離子的介質(zhì)作用下最容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。不銹鋼外壁如果常被海水或天然水潤濕，也會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕，這是

7、因?yàn)楹Ｋ蛱烊凰泻幸欢ǖ穆入x子。1.縫隙腐蝕當(dāng)管道介質(zhì)為電解質(zhì)溶液時(shí)，在與介質(zhì)接觸的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊未焊透處等，均會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕，見圖2。圖2單面焊未焊透引起的縫隙腐蝕產(chǎn)生縫隙腐蝕的縫隙寬度，必須能使介質(zhì)進(jìn)入縫隙而又使這些介質(zhì)處于滯留狀態(tài)，因此腐蝕常常發(fā)生在縫隙口寬度在0.2mm或更小的場合。纖維類的墊片、盤根等，能使電解質(zhì)溶液在靠近金屬表面處完全滯留，因此容易產(chǎn)生嚴(yán)重縫隙腐蝕。一些鈍性金屬如不銹鋼、鋁、鈦等，容易產(chǎn)生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕在許多介質(zhì)中發(fā)生，但以含氯化物的溶液中最嚴(yán)重?？p隙腐蝕的機(jī)理，一般認(rèn)為是濃差腐

8、蝕電池的原理，即縫隙內(nèi)和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成的。2.磨損腐蝕第22頁共22頁磨損腐蝕也稱為沖刷腐蝕。介質(zhì)流向突然發(fā)生改變，對金屬及金屬表面的鈍化膜或腐蝕產(chǎn)物層產(chǎn)生機(jī)械沖刷破壞作用，同時(shí)又對不斷露出的金屬新鮮表面發(fā)生激烈的電化學(xué)腐蝕，從而造