金属材料-晶间腐蚀
晶间腐蚀产生的原因
晶间腐蚀产生的原因
晶间腐蚀，是金属材料在高温条件下的一种腐蚀现象，其产生的原因可能是金属在过程中受到某些因素的影响，比如杂质、非金属夹杂物、加工方法、作料和硬度。
晶间腐蚀中，金属晶界处的氧化物与金属的强度相差较大。
在高温或经化学处理后，金属晶界处的氧化物的抗腐蚀性能会严重下降。
此时，金属晶界处的氧化物处于易受腐蚀的状态，不仅会延长材料的弯曲时间，而且还会使所处环境中的水分子侵入金属晶界，从而导致晶间腐蚀产生。
晶间腐蚀还可能受到外来杂质的影响。
在金属晶界处，碳元素等非金属原子会加强晶界的势能差，提高晶界与溶液或环境中含有的化学物质的反应活性，使金属晶界受到腐蚀。
此外，非金属夹杂物的存在也可以导致晶间腐蚀的发生。
非金属夹杂物包括硅、铝、钙等元素，这些元素会形成金属夹杂并位于金属晶界处。
这样一来，金属晶界处就会更容易受到腐蚀的影响。
加工方法也可能是晶间腐蚀发生的原因。
高温下，如果采用了过度热处理或热处理时间过长的加工方法，则会影响金属的结构和抗腐蚀性能，导致晶间腐蚀的发生。
作料的成分也是可能导致晶间腐蚀的原因之一。
对于某些作料来说，含氧量较高的化学成分容易对金属加速腐蚀，比如含氧化铝较多的高铝水泥，容易引发晶间腐蚀。
同时，硬度也与晶间腐蚀产生有关系。
在金属相互摩擦或应力下，金属晶界处的氧化物会受到擦动或挤压而产生应变，从而导致晶间腐蚀。
总之，晶间腐蚀产生的原因很多，其中诸多因素相互交织。
而正确的材料选择、合适的加工方法和作料成分，能够有效减少晶间腐蚀的发生，从而会提高工业制造的安全性能和质量水平。
晶间腐蚀的名词解释
晶间腐蚀的名词解释
晶间腐蚀是一种金属腐蚀现象，通常发生在金属晶粒之间的区域。
这种腐蚀通常发生在晶界附近，由于晶界处的原子排列方式与
晶内不同，使得晶界区域更容易受到化学腐蚀的影响。
晶间腐蚀通
常会导致金属表面出现裂纹和脆化现象，降低金属的强度和耐久性。
晶间腐蚀通常发生在一些特定的环境条件下，比如高温、高压、含有腐蚀性物质的环境。
在这些条件下，金属晶界处的原子结构容
易受到腐蚀介质的侵蚀，从而引发晶间腐蚀现象。
晶间腐蚀对于金属材料的性能和可靠性都会造成严重影响，因
此在工程实践中需要采取相应的防护措施，比如选择合适的材料、
改变工作环境、采用防腐涂层等方式来减轻或避免晶间腐蚀的发生。
总的来说，晶间腐蚀是一种金属腐蚀现象，发生在金属晶界附近，容易导致金属材料的脆化和损坏，需要引起工程师和科研人员
的高度重视和研究。
晶间腐蚀
晶间腐蚀1.沿着金属晶粒边界发生的选择性腐蚀，称为晶间腐蚀(lntergranular Corrosion)；锈钢、形式，发生在金属晶体的边缘上形式，发生在金属晶体的边缓得很松弛，机械强度大大降低。
经过晶腐蚀的金属表面，外表看上去好像还如很完整，但因失去了机械强度，所以稍加轻轻敲击，便会碎成细粒。
晶间腐蚀由于肉眼无法看出，常常成设备及重要构件突然破坏，危害性极大。
例如，不锈钢、镍基合金、铝合金、镁合金等都存在腐蚀问题。
航空零件上采用的高强度铝合金镀硬铬，尤其是含铜量高的铝合金，如果热处理未处理好，就有可能在晶粒边缘连续地析出CuAl2的硬化相颗。
粒，这样晶粒近旁的含铜量就比晶粒内部的含铜量少，结果晶粒边界附近就成为阳极，为阴极，在一定的腐蚀条件下，腐蚀微电池产生，界腐蚀就发生了。
此外锌、锡、铝等金，也会发生晶间腐蚀。
2.另一种晶间腐蚀现象就是穿晶腐蚀或称为腐蚀破坏。
其腐蚀的破坏形式是沿最大张应力线发生的，可穿透晶体，所以被称为穿晶腐蚀。
例如，金属在周期交变载荷下的腐蚀及在)。
例如，金属在周期交变载荷的属性）：成开裂，通常称为腐蚀裂要开。
这类腐蚀是经常发生的，尤其是合金材料，由于不同金属元素，它们之间审代取真，濟窿。
旨油韵胖解呀队等因素，这种腐蚀便会加速，直至腐蚀裂开。
3.黄铜的脱锌所形成的开裂称为季裂（Season ：应力Cracking)，也就是指黄铜的缉分之中去，造成铜组分富集在合金盼表面上，这蚀实属晶间腐蚀，当有应力存在时，便造成开裂实际生产中，也经常发现rosion )现象，就是金属腐蚀后于晶间腐蚀的一种特殊形多与穿晶腐蚀相似，多数发生在高粥例如，机翼的上淳窝结构等多冠妄三劣情况下，使该部位凳纹的侧墜金产生剥蚀腐蚀。
4.另外，还有空穴腐蚀( Cavitation Corrosinn竽生物腐蚀( Microbiological CorroSion)【电镀设备厂】属的晶格同样存在着影响，紲严，与所受的介质条件有密切关系：很危险，必须引起重视。
金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法
金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法
1不锈钢晶间腐蚀试验
不锈钢晶间腐蚀试验是一种用于研究金属或合金中氧化物晶间腐蚀的实验方法。
这种试验可以用来评估金属或合金的耐腐蚀性能。
在该实验中，将晶间腐蚀损伤的金属表面和无特殊腐蚀性的晶间相比较，以测定特定温度和腐蚀剂的条件下金属的耐腐蚀性。
不锈钢晶间腐蚀试验一般分为两步，即暴露试样和检验试样。
在暴露试样阶段，将试样完全暴露在腐蚀剂浴中，使其腐蚀损伤程度达到事先计划好的程度，然后放入不锈钢腐蚀试验箱中。
在检验试样阶段，先根据腐蚀剂浸渍的条件，用恒温恒湿装置将浸渍的试样放在不锈钢腐蚀试验箱内，然后进行腐蚀剂和重氮浸渍，并将其对比检查，当对比检查结果发生明显变化时，就可以得知该金属或合金的晶间腐蚀性和腐蚀性了。
腐蚀剂流动可以伴随着不锈钢晶间腐蚀测试，其原因可能包括晶间腐蚀产生、温度变化、填充物等因素。
与液态腐蚀剂相比，不锈钢晶间腐蚀试验更具时效性，对氧化物更容易辨认，结果可利用大量的实验数据来评估金属的晶间腐蚀性和腐蚀性。
因此，不锈钢晶间腐蚀试验是一种用于研究金属和合金腐蚀耐受性能的重要实验方法，是评估金属和合金耐腐蚀性能的基础，对金属腐蚀研究有重要意义。
晶间腐蚀c法验收标准
晶间腐蚀c法验收标准晶间腐蚀（Intergranular corrosion，简称IGC）是一种在晶界处发生的腐蚀现象。
晶界是晶体内部不同晶格结构之间的界面，而晶间腐蚀则指晶粒与晶粒之间发生腐蚀的现象。
晶间腐蚀对于金属材料的性能和可靠性有着重要的影响。
当金属材料经过长时间的高温加工、焊接、热处理等工艺过程后，晶界处往往会出现显微组织变化，形成脆化的晶界。
这种脆化的晶界使得金属材料容易发生晶间腐蚀，导致材料机械性能下降、变形、破裂等问题，严重影响材料的可靠性和寿命。
为了评估金属材料的晶间腐蚀程度和严重性，人们开发了一系列的验收标准。
这些验收标准通常包括以下内容：1. 试验样品的准备：根据所需检测的金属材料类型和规格，制备试验样品。
样品通常采用金属板材切割成特定尺寸，然后进行打磨和抛光处理，以获得平滑、清洁的表面。
2. 试验环境的设定：根据实际应用环境或特定要求，确定试验环境的温度、湿度、介质和时间等参数。
这些参数的设定应该符合实际使用情况，以真实模拟金属材料在特定条件下的腐蚀行为。
3. 试验方法的选择：根据不同的金属材料和晶界腐蚀类型，选择合适的试验方法。
常见的试验方法包括金属腐蚀试验、电化学腐蚀试验和显微组织分析等。
4. 试验评估指标：通过试验结果，评估材料是否存在晶间腐蚀问题以及程度。
常见的评估指标包括腐蚀速率、腐蚀程度、晶界脆化程度等。
5. 结果判定标准：根据验收标准，判断金属材料的晶间腐蚀情况。
通常采用一定的评分系统或分类标准，如无晶间腐蚀、轻微晶间腐蚀、严重晶间腐蚀等。
总之，晶间腐蚀是一种常见的金属材料问题，对材料的性能和可靠性有着重要影响。
为了准确评估晶间腐蚀程度，人们制定了一系列的验收标准，包括试验样品准备、试验环境设定、试验方法选择、评估指标确定以及结果判定标准等。
这些标准的使用能够帮助人们更好地了解和评估金属材料的晶间腐蚀情况，从而采取相应的措施来防止和修复晶间腐蚀问题，提高材料的可靠性和使用寿命。
晶间腐蚀的原理
晶间腐蚀的原理
在不锈钢中，碳与硫、磷等杂质元素的存在，会导致晶间腐蚀。
在加工和使用过程中，这些杂质会逐渐积聚在不锈钢中，并沿晶间的缝隙向基体中扩散，形成疏松多孔的组织，导致强度下降、脆性增大。
尤其是磷元素，当其浓度达到一定数值时，就会使不锈钢产生“点蚀”。
“点蚀”是一种典型的晶间腐蚀形式。
点蚀是指不锈钢表面出现小孔或凹坑等缺陷的现象。
在金属腐蚀过程中，产生晶间腐蚀的原因主要有以下几种：
1.合金元素的偏析
在金属晶体形成时，由于不同元素在晶体内的分布不同而导致原子序数和电子层数的不同。
合金元素的偏析可以通过化学分析来检测。
例如在不锈钢中加入少量Si、Al、Ca等元素，就会形成第二相沉淀物（Al2CuO4）。
这些第二相沉淀物不溶于水而溶于酸或碱中，当它们溶解于酸或碱中时，就会破坏原不锈钢中所含有的第二相沉淀物而生成新的化合物，这种化合物称为腐蚀产物。
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晶间腐蚀的机理
二、晶间腐蚀的防止和消除 进行均匀化处理
焊后, 将奥氏体不锈钢的焊接接头重新加热至850~900℃, 保温 2 h, 使奥氏体晶粒内部的铬有充分时间扩散到晶界, 使晶界处 的含铬量又恢复到大于12%(质量分数) , 贫铬区得以消失, 这叫 均匀化处理。
二、晶间腐蚀的防止和消除 铁素体含量的影响
合格标准
பைடு நூலகம்
与钢表面敲击，有清脆 的金属敲击声 弯曲 90°，无裂纹；若 开裂，开裂边缘没有晶 间腐蚀迹象。 微观金相：作为上述两 试验的补充，在上述两 试验存在争议时，提供 判定依据
三、晶间腐蚀试验方法 核电设计中常用的奥氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法
标准 敏化处理条件 适用范围 加 热 至 650± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min，保温10min后，立刻水冷 低碳(C≤0.06)18-10钢 加 热 至 675± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min，保温10min后，立刻水冷 含Mo低碳(C≤0.06)18-10钢 加 热 至 700± ， 加 热 时 间 不 超 过 RCC-M MC 5min ，保温 30min 后，缓慢随炉冷 超低碳(C≤0.03)18-10钢；含稳定化元素(Ti,Nb)的18-10 1310 却(60±/h)至后，空冷 钢 加 热 至 725± ， 加 热 时 间 不 超 过 5min ，保温 30min 后，缓慢随炉冷 含Mo超低碳(C≤0.03)18-10钢；含稳定化元素(Ti,Nb)以 却(60±/h)至后，空冷 及Mo的18-10钢 超低碳(C≤0.03)钢或稳定化钢(添加Ti或Nb)，压力加工 试件 超低碳(C≤0.03)钢或稳定化钢(添加Ti或Nb)，铸件 焊后还要进行以上热加工的焊接件
四、晶间腐蚀要求 RG1.44对于工艺评定的要求
晶间腐蚀
晶间腐蚀晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。
沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。
基本概念晶间腐蚀：主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。
晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。
而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化, 不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。
通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。
不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。
不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。
产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。
晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。
晶间腐蚀不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。
当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。
因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。
数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力162～252KJ/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。
含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（即不含钛或铌的0Cr18Ni9不锈钢），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。
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• A体-F体双相SS是目前抗晶间腐蚀的 优良钢种。
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实例1：催化裂化装置再吸收塔填料 严重腐蚀
• 催化裂化装置再吸收塔约20米高。进 塔贫气含少量H2S，CO2及H2O。97年 9月启用，2000年检修发现塔内填料上 部严重腐蚀，35～45ºC 。
• 结论：晶界上析出碳化物而使填料在 CO2-H2S-H2O酸性介质中产生了晶间 腐蚀。
• 建议 • 采用超低碳的304L不锈钢。 • 改用碳钢制填料但喷涂一层耐磨耐腐
蚀的涂料。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏
• 材质：1Cr18Ni9Ti • 滤壳由螺纹、直筒和八角螺母三部分焊接
• 管内壁和管口焊缝外表面腐蚀轻微。 • 管内壁靠焊缝熔合线处有一皮下气孔，对
应的堆焊层下CS管板已大部被腐蚀掉。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
• 焊接留下了皮下气孔。 • 经长期运行，以点蚀为主的焊缝腐蚀
• 往往有侵蚀性卤素离子，作用顺序为 Cl离子＞Br离子＞I，与氧化剂共存。
• 对给定的金属—介质体系，存在特定 的临界电位。
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
• 某公司1987年建四台柴油加氢换热器。除 第一台外，其余3台为串联式。图中从左至 右依次为2﹑ 3 ﹑4 ﹑1 台。
• 换热器壳体基材料为2Cr－1Mo钢，厚 24mm, 内衬3 mm厚的347不锈钢。管材材 质为316不锈钢。
• 填料材质为1Cr18Ni9Ti 。
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实例1：催化裂化装置再吸收塔填料 严重腐蚀
• 再吸收塔顶出来的干气中含有 CO2﹑H2S和 H2O，塔内是偏酸性的介 质，构成晶间腐蚀的外因条件。
• 可能是填料在加工过程中在敏化温度 范围内停留时间较长而使晶界上析出 碳化物。
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实例1：催化裂化装置再吸收塔填料 严重腐蚀
• 使用超低碳SS。
• 用1Cr18Ni9Ti材质焊接后要进行稳定化处 理。但由于Ti在焊接时易烧损，最好使Ti/C 比﹥10～13 或使用1Cr18Ni9Nb。
• 采用小电流，快速焊，焊缝强制冷却。多 道焊时，前一道焊缝冷至60℃以下方进行 下道焊接。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏 • 提示：
• 结论：滤壳泄漏是由于1Cr18Ni9Ti材质焊 接敏化，焊后又未进行稳定化处理所导致 的刀口腐蚀造成的。八角螺母连接部位比 直筒部分含碳量高，其熔合线刀口腐蚀更 严重，是滤壳主要泄漏处。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机
滤壳腐蚀泄漏
• 采用CS制作滤壳并进行SEBF涂装技术内 外防腐处理，使用六个月，效果优异，既 解决了腐蚀问题，又降低了成本。
而成。焊后未做其它处理。
• 滤壳内通过的介质为粘胶。滤壳外部处于 凝固浴的气相中，温度25～30ºC，湿度90 ％。凝固液成分为：H2SO4 130g/L， ZnSO4 14～18g/L，Na2SO4 240～260g/L, 温度45～50ºC 。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏
• 使晶粒间结合力削弱，不易被检测。 • 危害性↑。
4
材料 介质
• “可能引起晶间腐蚀的环境”必须是存 在电解质的电化学腐蚀环境。
• 可能引起A体SS晶间腐蚀的电解质主 要是酸性介质，如工业醋酸、甲酸、 铬酸。乳酸、硝酸，草酸、磷酸、盐 酸、硫酸、亚硫酸、氨基甲酸铵等；
5
材料 介质
• 通常，化学纯醋酸、醇、醛、酮、醚、 苯，酚，烷、汽油等溶液及气相介质 对A体SS不会产生晶间腐蚀。
使皮下气孔暴露，甲铵渗入气孔内。 • 气孔快速扩大，与堆焊间缝隙连通。 • 介质从管外壁向内壁发展，直至蚀穿
管壁，同时将CS管板以更快的速度腐 蚀掉。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏 • 结论：制造质量不良引发点蚀→晶
间腐蚀造成次此泄漏事故。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏 • 提示： • 腐蚀事故往往产生于多种机理； • “制造”与“操作”是影响腐蚀的
• 运行18个月后陆续发现泄漏，经用 Al32焊条补焊，使用几天至几十天后 再次泄漏。
• 内部腐蚀轻微。 • 八角螺母处的焊缝为搭接接头角焊缝，
熔合线已成为贯穿裂缝。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏
• 沿着两条熔合线存在较长的由外向内的裂 缝。金相显微镜下观察，裂缝前端沿熔合 线存在一条黑色析出带。裂缝前端较钝。
• 管程走反应后柴油和氢气，4MPa，270～ 280ºC。壳程走原料柴油。壳程除第一台为 240～250ºC，4MPa压力外，其余3台约为 180ºC，1MPa压力。
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
• 1989年运行4个月后封存,充0.1MPa氮气， 后发现压力消失，空放。
• 1997年3月启用前检查，换热器壳体内有水 痕和大量蚀坑，多在底部。
实例1、实例2都说明： 1Cr18Ni9Ti 易引发晶间腐蚀，属 不推荐钢材。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
• 某化肥厂高压甲铵冷凝器有2550根 φ25×2.5×12000换热管，材质为316L。 碳钢管板厚470，其上堆焊两层8mm厚 316L。运行2.5万小时，管端部位泄漏。
承压设备的腐蚀与控制
——晶间腐蚀、点蚀
1
目录
1. 定义 特点 2. 实例 1～8 3. 影响A体SS晶间腐蚀因素 4. 防止A体SS晶间腐蚀、点蚀措施
2
常见腐蚀形态示意图
3
定义 特点
• 晶间腐蚀：晶间腐蚀是沿着金属或合金的 晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身 腐蚀很轻微或不腐蚀的一种局部腐蚀。
两大要素。
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定义 特点
• 点蚀：在金属表面的局部区域，出现 向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不 腐蚀或腐蚀很轻微的一种腐蚀形态。
• 是一种隐蔽性强，破坏性大的局部腐 蚀。
• 是一种自催化加速的腐蚀。
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材料 介质
• 多发生在表面生成钝化膜的金属和合 金上，如SS和Al合金；或表面有阴极 性镀层的金属上，如CS镀Cu、Cr等