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,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(gang)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(de)點蝕(shi)過程可(ke)分為蝕(shi)孔(kong)的(de)形成(cheng)和(he)蝕(shi)孔(kong)的(de)發展兩(liang)個(ge)階段。
鈍化膜的不完整部(bu)位(wei)(露頭(tou)位(wei)錯(cuo)、表面缺陷等(deng))作為點蝕(shi)源,在(zai)某一段時間(jian)內呈活性狀態,電(dian)位(wei)變負,與其鄰近表面之間(jian)形成微電(dian)池(chi),并(bing)且具(ju)有大陰極小陽極面積比(bi),使點蝕(shi)源部(bu)位(wei)金屬迅速(su)溶解,蝕(shi)孔(kong)開始(shi)形成。
已形成的(de)蝕(shi)孔隨著腐蝕(shi)的(de)繼續進行。小孔內積累了過量的(de)正電荷(he),引起外部氯離子的(de)遷入以保持(chi)電中性,繼之孔內氯化(hua)物(wu)濃度增高。由(you)于氯化(hua)物(wu)水解使孔內溶液酸化(hua),又進一(yi)步加速孔內陽(yang)極的(de)溶解。這種(zhong)自催化(hua)作用(yong)的(de)結果,使蝕(shi)孔不斷地(di)向深處發(fa)展,如(ru)圖(tu)3-3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氏體不銹鋼。
⑤. 碳(tan)鋼管道也發生點蝕,通常(chang)是(shi)在蒸(zheng)(zheng)汽(qi)系(xi)統(特別是(shi)低壓蒸(zheng)(zheng)汽(qi))和(he)熱水(shui)系(xi)統,遭受溶(rong)(rong)解氧的腐(fu)蝕,溫度在80~250℃間最為嚴重。雖然蒸(zheng)(zheng)汽(qi)系(xi)統是(shi)除氧的,但由于操作控制不(bu)嚴格,很(hen)難保(bao)證溶(rong)(rong)解氧量不(bu)超(chao)標,因(yin)此溶(rong)(rong)解氧造(zao)成碳(tan)鋼管道產生點蝕的情況經(jing)常(chang)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(shi)。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)腐蝕的(de)機理,一般認為是濃差(cha)腐蝕電(dian)池的(de)原理,即由于(yu)縫(feng)隙(xi)內和周(zhou)圍溶液之(zhi)間(jian)氧(yang)濃度(du)或金(jin)屬(shu)離(li)子濃度(du)存在差(cha)異造成的(de)。縫(feng)隙(xi)腐蝕在許多介質中發生(sheng),但(dan)以含氯化物的(de)溶液中最(zui)嚴(yan)重,其機理不僅(jin)是氧(yang)濃差(cha)電(dian)池的(de)作(zuo)用,還有像點(dian)蝕那樣的(de)自催化作(zuo)用,如圖3-4所示。
3. 焊(han)接接頭的腐(fu)蝕
通常發(fa)生于不銹鋼管(guan)道,有(you)三種腐蝕形式。
①. 焊肉被腐(fu)蝕(shi)成海綿狀,這(zhe)是奧氏體不銹鋼發生的(de)δ鐵素體選擇性腐(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. 熱影響區腐蝕。造成這種腐蝕的(de)(de)原因,是焊(han)接過程中這里(li)的(de)(de)溫度正好處在敏化區,有充分的(de)(de)時間(jian)析出碳化物,從而產生了(le)晶間(jian)腐蝕。
晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕是腐(fu)蝕局限在晶(jing)(jing)界(jie)和晶(jing)(jing)界(jie)附近而晶(jing)(jing)粒(li)本身腐(fu)蝕比較小的一(yi)種腐(fu)蝕形態,其結果將造成晶(jing)(jing)粒(li)脫(tuo)落或(huo)使(shi)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
也稱沖(chong)刷腐(fu)蝕,當腐蝕(shi)(shi)性流體(ti)在彎頭、三通等拐彎部位突(tu)然改(gai)變(bian)方向,它(ta)對(dui)金屬及金屬表(biao)面的鈍化膜或(huo)腐蝕(shi)(shi)產物層產生機械沖刷破壞(huai)作(zuo)用(yong),同時又(you)對(dui)不斷露出的金屬新鮮表(biao)面發生激烈的電(dian)化學腐蝕(shi)(shi),從而(er)(er)造(zao)成比其(qi)(qi)他部位更為嚴重的腐蝕(shi)(shi)損傷。這種損傷是金屬以(yi)其(qi)(qi)離子(zi)或(huo)腐蝕(shi)(shi)產物從金屬表(biao)面脫離,而(er)(er)不是像純粹的機械磨損那(nei)樣以(yi)固體(ti)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。
5. 冷凝液腐蝕
對于含水蒸氣(qi)的熱腐蝕(shi)(shi)性氣(qi)體管道,在保溫層中止處或破損處的內壁,由于局部溫度降至露點以(yi)下(xia),將發生冷(leng)凝現象,從而造成冷(leng)凝液腐蝕(shi)(shi),即(ji)露點腐蝕(shi)(shi)。
6. 涂層(ceng)破(po)損處(chu)的局部(bu)大氣銹蝕
對于化工廠(chang)的碳鋼管線(xian),這(zhe)種腐蝕有時會很嚴重,因為化工廠(chang)區的大(da)氣(qi)中常常含有酸性(xing)氣(qi)體,比自然大(da)氣(qi)的腐蝕性(xing)強得多。