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(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。奧氏體不銹鋼(gang)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(bu)銹鋼的點蝕(shi)過程可分為蝕(shi)孔(kong)的形成和蝕(shi)孔(kong)的發(fa)展兩(liang)個(ge)階段。
鈍化膜的不(bu)完(wan)整部(bu)位(露頭位錯、表面(mian)(mian)缺(que)陷等(deng))作為點蝕源,在某一段(duan)時間(jian)內呈活性(xing)狀(zhuang)態,電位變負,與其鄰近表面(mian)(mian)之間(jian)形成微(wei)電池(chi),并(bing)且具有大(da)陰極(ji)小陽極(ji)面(mian)(mian)積比,使點蝕源部(bu)位金(jin)屬迅速溶解,蝕孔開(kai)始形成。
已(yi)形成的(de)蝕孔隨(sui)著腐蝕的(de)繼續進行。小孔內積累了過量的(de)正電荷,引起外部氯離子的(de)遷入以保持電中性,繼之孔內氯化(hua)(hua)物(wu)濃度增(zeng)高(gao)。由(you)于(yu)氯化(hua)(hua)物(wu)水解使孔內溶(rong)(rong)液酸化(hua)(hua),又(you)進一步加速孔內陽(yang)極的(de)溶(rong)(rong)解。這種自催化(hua)(hua)作(zuo)用的(de)結果,使蝕孔不(bu)斷地向(xiang)深處發展,如圖3-3所示(shi)。
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(gang)管道也發生點蝕(shi),通常是在蒸汽(qi)(qi)系(xi)統(tong)(特別是低壓(ya)蒸汽(qi)(qi))和熱水系(xi)統(tong),遭(zao)受(shou)溶解氧(yang)(yang)的(de)(de)腐蝕(shi),溫度(du)在80~250℃間(jian)最(zui)為嚴(yan)重。雖(sui)然蒸汽(qi)(qi)系(xi)統(tong)是除氧(yang)(yang)的(de)(de),但(dan)由(you)于操作(zuo)控制不(bu)(bu)嚴(yan)格,很難保證溶解氧(yang)(yang)量不(bu)(bu)超標,因此溶解氧(yang)(yang)造成碳(tan)鋼(gang)管道產(chan)生點蝕(shi)的(de)(de)情況(kuang)經(jing)常會發生。
2. 縫隙腐蝕(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(xi)(xi)腐(fu)蝕的(de)機(ji)理(li),一(yi)般認為(wei)是濃(nong)差腐(fu)蝕電池的(de)原理(li),即(ji)由于縫(feng)隙(xi)(xi)內和周圍溶液之間氧濃(nong)度(du)(du)或(huo)金屬(shu)離子(zi)濃(nong)度(du)(du)存在(zai)差異造成的(de)。縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕在(zai)許多介(jie)質中(zhong)發生,但以含氯化物的(de)溶液中(zhong)最嚴重(zhong),其機(ji)理(li)不僅是氧濃(nong)差電池的(de)作用,還有像點蝕那樣的(de)自催化作用,如圖3-4所示。
3. 焊(han)接(jie)接(jie)頭的腐蝕
通常發生(sheng)于不銹鋼管(guan)道,有三種腐蝕形式。
①. 焊肉被腐(fu)蝕(shi)成海綿狀,這是奧氏體不銹(xiu)鋼發生的δ鐵素體選(xuan)擇性(xing)腐(fu)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)蝕(shi)。造(zao)成這(zhe)種腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)原因,是焊接過程中這(zhe)里的(de)(de)溫度(du)正好(hao)處在敏化區,有充分的(de)(de)時間(jian)(jian)析(xi)出碳化物(wu),從而產生了晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。
晶(jing)間腐蝕是腐蝕局限在晶(jing)界(jie)和晶(jing)界(jie)附近而晶(jing)粒本身腐蝕比較(jiao)小的一(yi)種腐蝕形態,其結(jie)果(guo)將造成晶(jing)粒脫落(luo)或使(shi)材料機械強(qiang)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(mo)損腐蝕
也(ye)稱(cheng)沖(chong)刷(shua)腐蝕(shi),當(dang)腐蝕(shi)性(xing)流體在彎頭、三通等(deng)拐彎部位(wei)突然改(gai)變方向,它(ta)對金(jin)(jin)屬(shu)(shu)及金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面的(de)鈍化膜或(huo)腐蝕(shi)產物層產生(sheng)(sheng)機械沖(chong)刷破(po)壞作用,同時(shi)又(you)對不斷露出的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)新鮮表面發生(sheng)(sheng)激烈的(de)電化學腐蝕(shi),從而造成比其他部位(wei)更為(wei)嚴重的(de)腐蝕(shi)損傷(shang)(shang)。這(zhe)種(zhong)損傷(shang)(shang)是金(jin)(jin)屬(shu)(shu)以其離子或(huo)腐蝕(shi)產物從金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面脫離,而不是像純粹(cui)的(de)機械磨損那樣(yang)以固體金(jin)(jin)屬(shu)(shu)粉末脫落(luo)。
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(shi)
對于(yu)含(han)水蒸氣(qi)的(de)熱腐(fu)蝕性氣(qi)體管道,在保溫(wen)層中止處(chu)或破(po)損處(chu)的(de)內壁,由(you)于(yu)局部溫(wen)度降至露點(dian)以下,將發生冷凝現象,從而造成冷凝液腐(fu)蝕,即(ji)露點(dian)腐(fu)蝕。
6. 涂(tu)層(ceng)破損處(chu)的局部大氣銹蝕
對于化(hua)工廠的碳鋼管線,這種(zhong)腐蝕(shi)有時會很嚴重,因為化(hua)工廠區的大(da)氣中常(chang)常(chang)含有酸性氣體(ti),比自然大(da)氣的腐蝕(shi)性強(qiang)得多。