腐蝕的危害性是十分普遍的，而且也是十分嚴重的。腐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(ju)腐蝕(shi)發(fa)生的機理(li)分類
根據腐(fu)蝕(shi)發生(sheng)的機理，可(ke)將其(qi)分為化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)、電化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)和物理腐(fu)蝕(shi)三大類。
1. 化學腐蝕（Chemical Corrosion）
化學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)是指金屬表面與非電解(jie)質直接發(fa)生純化學(xue)作用而引起的破壞。金屬在高溫氣(qi)體中(zhong)的硫腐(fu)蝕(shi)(shi)、金屬的高溫氧化均屬于化學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
2. 電化學腐蝕（Electrochemical Corrosion）
電(dian)化(hua)學(xue)腐蝕是(shi)指金(jin)屬(shu)表(biao)面與離子(zi)導電(dian)的(de)介質發生電(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)而引起的(de)破壞(huai)。電(dian)化(hua)學(xue)腐蝕是(shi)最(zui)普遍、最(zui)常(chang)見的(de)腐蝕，如金(jin)屬(shu)在大氣、海水、土壤和(he)各種電(dian)解質溶(rong)液中的(de)腐蝕都屬(shu)此類。
3. 物理(li)腐(fu)蝕(shi)（Physical Corrosion）
物(wu)理腐蝕是指金(jin)(jin)(jin)屬由(you)于單(dan)純的(de)(de)物(wu)理溶解而引起的(de)(de)破(po)壞。其特點(dian)是：當低(di)熔點(dian)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬溶入金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)料中時(shi)，會對金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)料產生“割裂(lie)”作用。由(you)于低(di)熔點(dian)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬強(qiang)度一(yi)般較低(di)，在受力(li)狀(zhuang)態下(xia)它將優先斷(duan)裂(lie)，從而成為金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)料的(de)(de)裂(lie)紋源。應該說，這種(zhong)腐蝕在工(gong)程中并(bing)不多見(jian)。
二(er)、根據(ju)腐蝕形態(tai)分類
按腐蝕形態分類，可(ke)分為全面腐蝕、局部(bu)腐蝕和應力腐蝕三(san)大(da)類。
1. 全面腐(fu)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。均勻腐蝕是危險性最小的一種腐蝕。
①. 工(gong)程中往往是給出足夠的(de)腐蝕余量(liang)就能(neng)保證(zheng)材料的(de)機械強度和使用壽命(ming)。
②. 均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)常用(yong)單(dan)位時間內腐(fu)(fu)蝕(shi)介質對金(jin)屬材(cai)(cai)料的腐(fu)(fu)蝕(shi)深(shen)度或金(jin)屬構件的壁厚(hou)減薄量（稱為(wei)(wei)(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)）來評定。SH3059標準中(zhong)規定：腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)不超過0.05mm/a的材(cai)(cai)料為(wei)(wei)(wei)(wei)充分(fen)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)料；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.05～0.1mm/a的材(cai)(cai)料為(wei)(wei)(wei)(wei)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)料；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.1～0.5mm/a的材(cai)(cai)料為(wei)(wei)(wei)(wei)尚耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)料；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)超過0.5mm/a的材(cai)(cai)料為(wei)(wei)(wei)(wei)不耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)(cai)料。
2. 局部腐(fu)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(zhong)剖面形狀（選自ASTM標(biao)準）
②. 點蝕是不銹鋼(gang)管道(dao)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(ao)氏體不銹鋼(gang)。
⑤. 碳(tan)鋼管道也發(fa)生(sheng)點蝕，通常(chang)是在(zai)蒸(zheng)(zheng)汽系統(tong)（特別是低壓蒸(zheng)(zheng)汽）和熱水(shui)系統(tong)，遭受溶(rong)解氧(yang)的(de)腐蝕，溫度在(zai)80～250℃間最為(wei)嚴重。雖(sui)然(ran)蒸(zheng)(zheng)汽系統(tong)是除氧(yang)的(de)，但由于操作控(kong)制不嚴格，很難保證溶(rong)解氧(yang)量(liang)不超標，因此溶(rong)解氧(yang)造成(cheng)碳(tan)鋼管道產生(sheng)點蝕的(de)情況(kuang)經常(chang)會發(fa)生(sheng)。
b. 縫隙腐蝕（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。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(tu)3 縫隙腐蝕的機(ji)理
c. 焊接(jie)接(jie)頭(tou)的腐蝕
通常發生于不銹(xiu)鋼管道，有三種腐蝕形式。
①. 焊肉被腐蝕(shi)成海綿狀，這是(shi)奧氏體不銹(xiu)鋼發生的δ鐵(tie)素體選擇性腐蝕(shi)
為改善焊接性(xing)能，奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼通(tong)常要求(qiu)焊縫含有3%～10%的鐵素體(ti)(ti)組織，但在某些(xie)強腐蝕(shi)(shi)性(xing)介質中(zhong)則會發生(sheng)δ鐵素體(ti)(ti)選擇性(xing)腐蝕(shi)(shi)，即腐蝕(shi)(shi)只(zhi)發生(sheng)在δ鐵素體(ti)(ti)相（或進一步(bu)分解(jie)為σ相），結果(guo)呈海綿狀(zhuang)。
②. 熱影(ying)響區腐蝕
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. 熔合線處的刀口腐蝕
一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼（347不銹鋼及321不銹鋼）。
刀口腐蝕(shi)大多發生在氧化性介質中。刀口腐蝕示意如圖4所示。
d. 磨損腐(fu)蝕
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. 冷凝液腐蝕(shi)
對于(yu)含水(shui)蒸(zheng)氣的熱(re)腐蝕(shi)性氣體管道，在保溫層(ceng)中(zhong)止處(chu)或破損處(chu)的內壁，由于(yu)局部溫度降至露點以下，將發(fa)生冷凝現象，從而造成冷凝液腐蝕(shi)，即露點腐蝕(shi)。
f. 涂層破損(sun)處的局部大(da)氣銹(xiu)蝕
對(dui)于(yu)化工廠(chang)的碳鋼(gang)管(guan)線，這種(zhong)腐蝕有(you)(you)時會很(hen)嚴(yan)重(zhong)，因為(wei)化工廠(chang)區的大氣中常常含有(you)(you)酸(suan)性(xing)氣體，比自(zi)然大氣的腐蝕性(xing)強得多。
3. 應力腐(fu)蝕(shi)（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(li)腐蝕破裂。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1 易產(chan)生應力腐蝕開裂的金屬材料和腐蝕環境組合（選自SH 3059附錄E）
a. 堿(jian)脆(cui)
金屬在堿(jian)(jian)液中的應力腐蝕破裂稱(cheng)堿(jian)(jian)脆。碳鋼(gang)(gang)、低合(he)金鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)等(deng)多種金屬材料(liao)皆可發生堿(jian)(jian)脆。碳鋼(gang)(gang)（含(han)低合(he)金鋼(gang)(gang)）發生堿(jian)(jian)脆的趨勢如(ru)圖(tu)5所(suo)示。
圖5 碳鋼在堿液中的應力腐蝕破裂(lie)區
由(you)圖5可(ke)知(zhi)，氫氧化鈉濃度(du)在5%以上的全部濃度(du)范圍內碳鋼幾(ji)乎都可(ke)能(neng)產生堿(jian)脆，堿(jian)脆的最(zui)低(di)溫度(du)為50℃，所需堿(jian)液的濃度(du)為40%～50%，以沸點附(fu)近的高溫區最(zui)易發生, 裂紋呈晶間型(xing)。
奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)發生堿脆(cui)(cui)的(de)(de)趨勢如圖(tu)6所示(shi)。氫(qing)氧(yang)化鈉濃(nong)度在(zai)0.1%以(yi)(yi)上的(de)(de)濃(nong)度時18-8型奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)即(ji)可(ke)發生堿脆(cui)(cui)。以(yi)(yi)氫(qing)氧(yang)化鈉濃(nong)度40%最危險，這時發生堿脆(cui)(cui)的(de)(de)溫(wen)度為(wei)115℃左(zuo)右。 超(chao)低碳不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)堿脆(cui)(cui)裂紋(wen)為(wei)穿晶型，含碳量高(gao)時，堿脆(cui)(cui)裂紋(wen)則(ze)(ze)為(wei)晶間型或混合型。當奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)加入2%鉬時，則(ze)(ze)可(ke)使其堿脆(cui)(cui)界限(xian)縮小，并向堿的(de)(de)高(gao)濃(nong)度區(qu)域移動。鎳和鎳基合金具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)耐應(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)性能，它(ta)的(de)(de)堿脆(cui)(cui)范圍變得狹窄(zhai)，而且位于高(gao)溫(wen)濃(nong)堿區(qu)。
圖6 產生應力(li)腐(fu)蝕破裂的燒堿濃度與溫度關(guan)系 注：曲線上部為(wei)危險(xian)區
b. 不銹(xiu)鋼的氯離子應力腐蝕(shi)破裂
氯(lv)離(li)子(zi)不(bu)但能引(yin)起不(bu)銹鋼(gang)孔蝕(shi)(shi)，更(geng)能引(yin)起不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)。 發生(sheng)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)臨界氯(lv)離(li)子(zi)濃度(du)(du)隨溫度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)上(shang)升而(er)減小，高溫下(xia)，氯(lv)離(li)子(zi)濃度(du)(du)只要達到 10-6 ，即(ji)能引(yin)起破(po)(po)裂(lie)(lie)。發生(sheng)氯(lv)離(li)子(zi)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)臨界溫度(du)(du)為70℃。 具有氯(lv)離(li)子(zi)濃縮的(de)(de)(de)(de)條件（反復蒸干、潤濕(shi)）是最易發生(sheng)破(po)(po)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)。工(gong)業中發生(sheng)不(bu)銹鋼(gang)氯(lv)離(li)子(zi)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)相當普(pu)遍。 不(bu)銹鋼(gang)氯(lv)離(li)子(zi)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)裂(lie)(lie)不(bu)僅(jin)僅(jin)發生(sheng)在管道的(de)(de)(de)(de)內壁，發生(sheng)在管道外壁的(de)(de)(de)(de)事例也屢(lv)見不(bu)鮮(xian)，如圖7所(suo)示。
圖7 不銹鋼管道應力(li)腐(fu)蝕(shi)破裂
作為(wei)管外側的(de)腐蝕因素，被(bei)認為(wei)是保溫材(cai)料的(de)問題，對保溫材(cai)料進行分析的(de)結果，被(bei)檢(jian)驗出(chu)含(han)有約0.5%的(de)氯離子。這個數(shu)值可認為(wei)是保溫材(cai)料中含(han)有的(de)雜質，或由于保溫層破損、浸入(ru)的(de)雨水中帶入(ru)并(bing)經過濃(nong)縮的(de)結果。
c. 不銹鋼連多(duo)硫酸應力腐蝕破(po)裂(lie)
以加氫脫硫(liu)裝(zhuang)置最為(wei)典型，不(bu)銹鋼連多(duo)硫(liu)酸的(de)應力腐(fu)蝕破裂頗為(wei)引人(ren)關注。 管道(dao)在(zai)正常運(yun)行時，受硫(liu)化(hua)氫腐(fu)蝕，生(sheng)成的(de)硫(liu)化(hua)鐵，在(zai)停車檢修時，與空氣(qi)中(zhong)的(de)氧及水反應生(sheng)成了連多(duo)硫(liu)酸。在(zai)Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼管道(dao)的(de)殘余應力較大的(de)部(bu)位（焊縫熱影響(xiang)區、彎(wan)管部(bu)位等(deng)）產生(sheng)應力腐(fu)蝕裂紋。
d. 硫化物腐(fu)蝕破裂
①. 金(jin)屬在同時(shi)含有硫化(hua)氫及水的(de)介質(zhi)中發生(sheng)的(de)應力腐蝕破裂(lie)(lie)即為(wei)硫化(hua)物腐蝕破裂(lie)(lie)，簡稱硫裂(lie)(lie)。在天(tian)然氣、石油(you)采集，加工煉制(zhi)，石油(you)化(hua)學(xue)及化(hua)肥等工業部門(men)常常發生(sheng)管道、閥門(men)硫裂(lie)(lie)事故。發生(sheng)硫裂(lie)(lie)所(suo)需的(de)時(shi)間短則幾天(tian)，長則幾個月到(dao)幾年不等，但(dan)是未見超過十年發生(sheng)硫裂(lie)(lie)的(de)事例。
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。
碳鋼(gang)(gang)和(he)低(di)合金鋼(gang)(gang)在(zai)20～40℃溫度(du)(du)范圍內(nei)對(dui)硫(liu)裂(lie)(lie)的(de)敏(min)感性最(zui)大，奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)裂(lie)(lie)大多發生在(zai)高溫環(huan)境中(zhong)。隨著溫度(du)(du)升高，奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)裂(lie)(lie)敏(min)感性增加。 在(zai)含硫(liu)化(hua)氫及水的(de)介質中(zhong)，如果同時含醋(cu)酸，或(huo)者(zhe)二氧化(hua)碳和(he)氯化(hua)鈉，或(huo)磷化(hua)氫，或(huo)砷、硒、銻(ti)、碲的(de)化(hua)合物或(huo)氯離子，則對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)裂(lie)(lie)起(qi)促(cu)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不銹鋼和316L不(bu)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)(de)(de)強度(du)越高，越易發生(sheng)硫裂(lie)。鋼(gang)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)越高，越易發生(sheng)硫裂(lie)。在發生(sheng)硫裂(lie)的(de)(de)(de)事故中，焊縫(feng)(feng)特別是(shi)熔合線是(shi)最(zui)易發生(sheng)破裂(lie)的(de)(de)(de)部位，這是(shi)因為這里的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)最(zui)高。 NACE對(dui)碳鋼(gang)焊縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)進(jin)行了(le)嚴(yan)格(ge)的(de)(de)(de)規定(ding)：≤200HB。這是(shi)因為焊縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)的(de)(de)(de)分布(bu)比(bi)母材復雜，所(suo)以對(dui)焊縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)的(de)(de)(de)規定(ding)比(bi)母材嚴(yan)格(ge)。焊縫(feng)(feng)部位常(chang)發生(sheng)破裂(lie)，一(yi)方(fang)面是(shi)由(you)于焊接(jie)殘余應(ying)力的(de)(de)(de)作用，另一(yi)方(fang)面是(shi)焊縫(feng)(feng)金屬(shu)、熔合線及(ji)熱(re)影響區出現淬硬(ying)組織的(de)(de)(de)結果。為防止硫裂(lie)，焊后進(jin)行有效的(de)(de)(de)熱(re)處理十分必要。
e. 氫損傷(shang)
氫滲透(tou)進入金(jin)屬內部而(er)造成金(jin)屬性能劣化稱為氫損(sun)傷，也稱氫破壞。
氫損(sun)傷可分(fen)為四種不同類型：氫鼓(gu)泡、氫脆、脫碳和氫腐蝕。
①. 氫鼓泡及氫誘發階梯裂(lie)紋。
主要發生在含濕硫化氫(qing)的介質(zhi)中。
硫化(hua)氫在(zai)水中離解(jie)：
鋼(gang)在硫化氫水溶液中發生電化學腐蝕：
由上(shang)述過程(cheng)可以看出，鋼(gang)在(zai)這種環境(jing)中，不(bu)僅會由于陽極反應(ying)而發生一般腐蝕，而且由于S2-在(zai)金屬表面的吸附對氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi)(zi)復合(he)氫(qing)(qing)分子(zi)(zi)有阻礙作用(yong)，從而促進(jin)氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi)(zi)向金屬內滲透。
當氫(qing)原子(zi)向(xiang)鋼中滲透(tou)擴散(san)時，遇到(dao)了裂(lie)縫、分(fen)層(ceng)、空隙、夾渣等缺(que)陷(xian)，就聚集起來結合(he)成(cheng)氫(qing)分(fen)子(zi)造成(cheng)體積膨脹，在(zai)(zai)鋼材內部產(chan)生(sheng)(sheng)極大壓力（可(ke)達數百兆帕）。 如(ru)果這些缺(que)陷(xian)在(zai)(zai)鋼材表面附近，則形(xing)(xing)成(cheng)鼓(gu)泡(pao)，如(ru)圖8所示。如(ru)果這些缺(que)陷(xian)在(zai)(zai)鋼的內部深處，則形(xing)(xing)成(cheng)誘(you)發裂(lie)紋。它(ta)是沿(yan)軋制方向(xiang)上產(chan)生(sheng)(sheng)的相(xiang)互平行(xing)的裂(lie)紋，被(bei)短的橫向(xiang)裂(lie)紋連接起來形(xing)(xing)成(cheng)“階梯”。 氫(qing)誘(you)發階梯裂(lie)紋輕(qing)者(zhe)使(shi)(shi)鋼材脆(cui)化，重(zhong)者(zhe)會(hui)使(shi)(shi)有效壁厚減小到(dao)管(guan)道過載、泄漏甚(shen)至斷裂(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(qing)脆
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(zhi)氫裝置中，高溫(wen)(wen)氫氣(qi)管道易產生碳損傷。鋼中的(de)滲碳體在高溫(wen)(wen)下與氫氣(qi)作用(yong)生成甲烷：
反(fan)應結(jie)果(guo)導(dao)致表面(mian)層(ceng)的(de)滲碳(tan)(tan)體減少，而(er)碳(tan)(tan)便從(cong)鄰近的(de)尚未反(fan)應的(de)金屬層(ceng)逐漸擴散到(dao)此反(fan)應區，于是有(you)一定厚度的(de)金屬層(ceng)因缺碳(tan)(tan)而(er)變為鐵素(su)體。脫碳(tan)(tan)的(de)結(jie)果(guo)造成鋼的(de)表面(mian)強度和疲勞(lao)極限的(de)降低。
④. 氫腐蝕
鋼受(shou)到高溫高壓氫作用(yong)后，其力學(xue)性能劣化，強度、韌(ren)性明(ming)顯降低(di)，并(bing)且是不可(ke)逆的，這種現(xian)象(xiang)稱為氫腐蝕。
氫腐蝕的歷程可用圖9來解(jie)釋：
圖9 氫腐蝕(shi)的歷程
氫腐蝕(shi)的(de)過(guo)程(cheng)大(da)致可(ke)分為三個階(jie)段(duan)：孕育期，鋼的(de)性(xing)能沒有變化(hua)(hua)；性(xing)能迅速變化(hua)(hua)階(jie)段(duan)，迅速脫碳，裂紋快速擴展；最后階(jie)段(duan)，固溶體(ti)中碳已耗盡。
氫腐蝕的孕(yun)育期是重要的，它往往決定了鋼(gang)的使用(yong)壽命。
某氫(qing)壓力下產(chan)生氫(qing)腐蝕有(you)一起始溫(wen)(wen)度(du)(du)，它是(shi)衡量(liang)鋼材抗氫(qing)性能的(de)指標。低于這個溫(wen)(wen)度(du)(du)氫(qing)腐蝕反(fan)應速度(du)(du)極慢，以至(zhi)孕育期超過正常使用壽命。碳鋼的(de)這一溫(wen)(wen)度(du)(du)大(da)約在220℃左右。
氫(qing)分(fen)壓(ya)也(ye)有一個起始(shi)點（碳(tan)鋼(gang)大約在1.4MPa左右），即無(wu)論溫度多高，低(di)于(yu)此(ci)分(fen)壓(ya)，只發生表面脫碳(tan)而不發生嚴(yan)重的氫(qing)腐蝕。 各種抗氫(qing)鋼(gang)發生腐蝕的溫度和(he)壓(ya)力組合條件(jian)，就是著(zhu)名的Nelson曲線(xian)（在很多管道(dao)器材(cai)選(xuan)用(yong)(yong)標準規范(fan)內均有此(ci)曲線(xian)圖，如SH3059《石油化工(gong)管道(dao)設(she)計器材(cai)選(xuan)用(yong)(yong)通則(ze)》）。
冷(leng)加(jia)工(gong)變形，提高了碳、氫的(de)擴散能力，對腐蝕起加(jia)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。
