压力容器腐蚀

炼油厂中常减压装置塔顶冷凝冷却系统，石油化 工厂苯酚、丙酮装置中烃化塔、丁苯橡胶中聚合 系统以及醋酸装置接触较多氯离子，高温氧化生 产对苯二甲酸装置接触Br- ，不锈钢制造的设备往 往有较严重的点蚀。炼油设备中许多塔、容器的 碳钢内壁长期接触Cl-, SO42-中性或接近中性的介 质也常产生点蚀坑。
• 氯脆、碱脆、氨脆、连多硫酸应力腐蚀、碳酸盐应力腐蚀、湿硫化
环境开 氢破坏、高温水应力腐蚀、硝酸盐应力腐蚀 裂
• 高温氢侵蚀、石墨化、σ相脆化、475℃脆化、回火脆化、渗碳、
材质劣 球化、再热裂纹、渗氮、晶间腐蚀 化
• 机械疲劳、机械磨损、超压、过载、脆性断裂、蠕变、异种金属焊
机械损 缝开裂、热疲劳、汽蚀、过热 伤
杜晨阳 中国特种设备检测研究院
金属在环境中，由于它们之间所产生的化 学、电化学反应，或者由于物理溶解作用 而引起的损坏或变质。
按腐蚀机理分类 化学 电化学 物理 化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生纯化学作用
而引起的破坏。 电化学腐蚀：金属表面与离子导电的电介质发生电化
学作用而产生的破坏。 物理腐蚀：金属由于单纯的物理作用所引起的破坏。
3．点蚀发生在特定的一临界电位（点蚀电位或破 裂电位Eb)以上。
当E>Eb时，点蚀 迅速发生和发展
当Eb<E<Ep时， 不产生新的蚀孔， 但已有的蚀孔可继 续发展
当E<Eb时，不发 生点蚀
点蚀敏感位置：金属材料表面组织和结构的不均匀 性使表面钝化膜的某些部位较为薄弱，从而成为点 蚀容易形核的部位：晶界、夹杂、位错和异相组织
晶界：
表面结构不均匀性，特别是在晶界处有析出相时， 如在奥氏体不锈钢晶界析出的碳化物相及铁素体或 复相不锈钢晶界析出的高铬σ相，使不均匀性更为 突出。
此外，由于晶界结构的不均匀性及吸附导致晶界 处产生化学不均匀性。
夹杂物：
硫化物夹杂是碳钢、低合金钢、不锈钢以及Ni等材料萌 生点蚀最敏感的位置。常见的FeS和MnS夹杂容易在稀 的强酸中溶解，形成空洞或狭缝，成为点蚀的起源。同 时，硫化物的溶解将产生H＋或H2S，它们会起活化作 用，妨碍蚀孔内部的再钝化，使之继续溶解。 在氧化性介质中，特别是中性溶液中，硫化物不溶解， 但促进局部电池的形成，作为局部阴极而促进蚀孔的形
宏观腐蚀电池：指阳极区和阴极区的尺寸较大，区分明 显，肉眼可辩。
微观腐蚀电池：指阳极区和阴极区尺寸小，肉眼不可分 辨。
1. 异种金属接触 2. 浓差电池： 比如氧浓差电池，氧浓度低的部位
为阳极，造成腐蚀。 3. 温差电池：比如碳钢制成的换热器，由于高温
部位电位低，使得高温部位比低温部位腐蚀严 重。
腐蚀减薄
点蚀集中于金属表面的很小范围并深入到金属内 部，一般直径小而深度深。
点状腐蚀是一种高度局部性腐蚀，呈现小孔或麻坑 状。它能够在被隔离部位发生，或者麻坑相当密集， 看起来很像均匀腐蚀。点状腐蚀很难检测，因为它 往往会在金属表面以下达到一定深度，并且通常被 腐蚀产物所覆盖。设备失效通常表现为一处或多处 腐蚀穿孔，只有很少情况是完全损坏的。
的部分成为阳极
宏观腐蚀电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀态 是全面腐蚀；如果阴、阳极位置固定不变，腐蚀 形态是局部腐蚀。
腐蚀减 • 盐酸腐蚀、硫酸腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、碱腐蚀、冷却水腐蚀、烟气露点腐蚀、 环烷酸腐蚀、高温硫腐蚀、高温硫化氢腐蚀、氯化铵腐蚀、冲蚀、甲酸腐蚀、乙酸 薄
由于金属材料表面性质的不均匀性，使金属材料表面存在许 多微小的、电位高低不等的区域，可以构成各种各样的微观 腐蚀电池。 ① 金属表面化学成分不均匀：碳钢中的渗碳体、工业纯锌中
的铁杂质FeZn7 ② 金属组织不均匀性：晶界、位错、空位等缺陷。晶间腐蚀 ③ 金属表面膜不完整：氯化物点蚀 ④ 金属表面物理状态不均匀性：应力、变形不均匀，应力大
1. 表面生成钝化膜（如不锈钢、铝合金上）或有 阴极性镀层（如碳钢表面镀锡、铜、镍等）
当钝化膜或阴极性镀层局部发生破坏时，破坏区 的金属和未破坏区形成了大阴极、小阳极的“钝 化－活化腐蚀电池”，使腐蚀向基体纵深发展而 形成蚀孔。
2．点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中不锈钢对 卤素离子特别敏感，作用的顺序是：Cl－>Br－>I－。 这些阴离子在金属表面不均匀吸附易导致钝化膜的 不均匀破坏，诱发点蚀。
成。
位错：金属材料表面露头的位错也是产生点蚀的敏
感部位。
异相组织：耐蚀合金元素在不同相中的分布不同，
使不同的相具有不同的点蚀敏感性，即具有不同 的Eb值。例如：在铁素体－奥氏体双相不锈钢中， 铁素体相中的Cr、Mo含量较高，易钝化；而奥氏 体相容易破裂。点蚀一般发生在铁素体和奥氏体 的相界处奥氏体一侧。
接接触（短路）杂质分布在Zn表面
Zn → Zn2++2e （氧化反应）
阴极Cu: 2H++2e → H2 ↑（还原反应）
腐蚀电池的构成
金属方面 成分不均匀 组织结构不均匀 表面状态不均匀 应力和形变不均匀 热处理差异
环境方面 金属离子浓度差异
氧含量的差异 温度差异
根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小可将腐蚀电 池分为两大类： 宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。
属材料的破坏。 2 腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池
产生的电流全部消耗在内部，转变为热，不对外做功。 3 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。
A K
Zn
Cu
Zn
Cu
Cu Cu Cu
HCl溶液
HCl溶液
Zn
(a)Zn块和Cu块通 过导线联接
阳极Zn:
（b)Zn块和Cu块直
（c)Cu作为
按腐蚀破坏的形式分类
➢ 腐蚀介质多 尤其是混合介质多，温度、压力等环境因素多， 增加了腐蚀的复杂性
➢ 腐蚀种类多 几乎所有腐蚀形态都会在石化装置上发生。
原电池的工作原理
负极
正极 负 极：Z_n_失去电子，被_氧__化__
电极反应: Zn － 2e－ = Zn2+
正 极：H__+得到电子，被_还__原__
电极反应: 2H+ + 2e－ = H2↑ 总反应：
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2 ↑
腐蚀电池的工作过程 什么是腐蚀电池
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蚀电池的定义： 只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。
腐蚀电池的特点： 1 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金