腐蝕與磨損分析方法

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1、鋼的腐蝕磨損失效及其分析方法鄭文龍上海材料研究所機(jī)械工業(yè)理化檢驗(yàn)人員技術(shù)培訓(xùn)和資格鑒定委員會(huì)261、鋼的腐蝕失效腐蝕的破壞性遍及國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)部門，從日常生活、倉庫儲(chǔ)存、交通運(yùn)輸、通信、建筑、機(jī)械、化工、冶金、國防等，凡是使用金屬材料的地方就有各種各樣的腐蝕問題存在，而工業(yè)生產(chǎn)中，腐蝕問題尤為嚴(yán)重。腐蝕使完好的金屬構(gòu)件失效而最終導(dǎo)致設(shè)備的報(bào)廢，甚至造成重大的傷亡事故，危害極大。因此，它已引起各國政府有關(guān)部門的日益不安和重視。1937年由殼牌公司（TheShellCompany）在布魯塞爾舉辦的一次腐蝕展覽會(huì)上，有如下的一塊展牌：當(dāng)你讀此展

2、牌時(shí)760公斤鐵已被腐蝕掉即當(dāng)你用不到5秒鐘的時(shí)間來讀這塊牌時(shí)，將近一噸的鐵變?yōu)閺U物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由于腐蝕造成的金屬損失在一億噸以上，占世界金屬總產(chǎn)量的20-40%。金屬與環(huán)境介質(zhì)之間的化學(xué)或電化學(xué)作用，而引起變質(zhì)和破壞，這個(gè)過程稱為金屬的腐蝕，其中包括上述因素與機(jī)械或生物等因素的共同作用。在大多數(shù)情況下，腐蝕是具有破壞性的，它不僅使金屬材料遭到破壞，有進(jìn)甚至危及生命。腐蝕在經(jīng)濟(jì)上造成的損失是巨大的，自1922年英國Hadfid發(fā)表文章指出鋼鐵由于生銹（包括防蝕和因腐蝕而更換的材料費(fèi)在內(nèi)）全世界一年損失額超過15億美元，1975年的年腐蝕損失為70

3、0億美元以來，許多國家的腐蝕工作者都在做這方面的調(diào)查工作。特別是Hoar委員會(huì)，表1-1列出了世界有關(guān)國家對因腐蝕而造成經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)。從這統(tǒng)計(jì)數(shù)字看出，每年因腐蝕造成的損失總額達(dá)國民經(jīng)濟(jì)總收入（G、N、P）的1～4%，相當(dāng)于全球人均40美元至50美元。同時(shí)，從一個(gè)國家（如美國）不同年份統(tǒng)計(jì)的結(jié)果來看，腐蝕損失額還在不斷地增加。目前我國每年腐蝕掉的鋼材超過500萬噸。以上這些估計(jì)不包括無法計(jì)算、且通常數(shù)目很大的間接損失。這些間接損失來源于裝置的損壞、爆炸及停產(chǎn)、產(chǎn)品的損失且環(huán)境的污染，甚至生命安全。例如：1969年日本一艘5萬噸級礦石專用運(yùn)輸船，因腐

4、蝕性破壞而突然沉沒，1974年日本沿海地區(qū)一石油化工廠的貯罐因腐蝕損壞，大量重油流出海面，造成這一地區(qū)的嚴(yán)重污染。世界上最大的石油鉆井平臺之一（由挪威制造）—亞歷山大·基蘭號，用于英國北海海洋石油鉆采時(shí)，由于導(dǎo)管架處的一個(gè)圓洞為起源，在海水及海洋波浪載荷的共同作用下，發(fā)生腐蝕疲勞斷裂，于1980年完全沉沒，平臺上的123個(gè)人員死亡，影響極大。26表1-1、世界有關(guān)國家對腐蝕造成經(jīng)濟(jì)損失的統(tǒng)計(jì)國別統(tǒng)計(jì)時(shí)間損失金額（億美元）占國民經(jīng)濟(jì)總收入G、N、P（%）材料來源美國1949196619731975198619955510015082517003000

5、4～5UhligBaffelleMemorialInstotuteNBSBMI英國1957196912.527.53.5T.P.Itoar日本1949197419991.1925001～2Uhlig西德1969197652.396.3加拿大197510澳大利亞19734.71.5瑞典19754荷蘭19680.7前蘇聯(lián)1987907～1059中國199933899中國國際腐蝕控制會(huì)議我國雖然還沒有就腐蝕所引起的損失作過系統(tǒng)的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，但腐蝕現(xiàn)象的嚴(yán)重已相當(dāng)驚人的：1979年某煤氣公司的液化氣廠的400M3液化氣罐因腐蝕開裂，而引起爆炸，當(dāng)場炸死30

6、余人，重傷50多人，僅一次損失650萬元之多。70年代隨著石油氣田的開發(fā)，某氣田由于天然氣中硫化氫腐蝕造成設(shè)備突然破壞，引起天然氣的井噴，發(fā)生重大的火災(zāi)事故，其損失是不可估量的。汽輪發(fā)電機(jī)的葉輪因應(yīng)力腐蝕開裂而飛裂，造成重大事故，且現(xiàn)在還有許多葉輪及葉片發(fā)生開裂事故。這樣的例子是不勝枚舉的。26金屬的腐蝕現(xiàn)象是非常復(fù)雜的腐蝕損失的種類繁多。根據(jù)金屬腐蝕損壞的特征不同，可以把腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕也稱為均勻腐蝕，局部腐蝕則包括穴狀腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、穿晶腐蝕和表面下腐蝕。工程上最常見的金屬腐蝕有以下幾種：均勻腐蝕；電偶腐蝕；隙縫腐蝕

7、；點(diǎn)腐蝕；晶間腐蝕；選擇性腐蝕；磨損腐蝕（包括氣蝕或稱為空泡腐蝕和微動(dòng)磨損）；應(yīng)力腐蝕（SCC）；腐蝕疲勞（CF）和氫脆（HE）。1.1、均勻腐蝕GeneralCorrosion均勻腐蝕是普遍的一種腐蝕形式。它是在金屬的整個(gè)暴露表面積上均勻地發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，宏觀上表現(xiàn)為厚度的均勻變薄或金屬構(gòu)件完全破壞。圖1-1被均勻腐蝕的圓桿。鋼材的大氣腐蝕，爐用鋼的高溫氧化、鋅在稀硫酸的溶解等一般都為均勻腐蝕。均勻腐蝕可通過涂料、緩蝕劑、陰極保護(hù)及選擇合適的材料，加以防止。1.2、電偶腐蝕（或稱為異種金屬接觸腐蝕）（GalvanicCorrosion）在腐

8、蝕介質(zhì)中或電介質(zhì)溶液中，兩種以上不同腐蝕電位的金屬（包括石墨）相接觸或通過結(jié)構(gòu)中的金屬導(dǎo)體構(gòu)成回路，由于存在著電位的差異，