腐蝕是指材(cái)料在環境作用下的破壞和變質
1.腐(fǔ)蝕的(de)定義和分類。
腐蝕是指材料在環境作用下的破壞和變(biàn)質。
腐蝕可分為化學腐蝕、電化學腐蝕、均勻腐蝕和局部腐蝕。
2.腐蝕原理。
本質上,腐蝕是金屬原子失去電子並被氧化的過程。
A.化學腐蝕:當金屬與其他物質直接接觸時,就會發生氧化還原。
b、電化學腐蝕(shí):電解液中沒有金屬或合金進行電偶反應,使金屬活性化。
由失(shī)去的電子氧化(huà)引起的腐蝕。
3.腐蝕特征。
A.自發性
B.一般性
H2O和空氣(qì)是兩種主要的腐蝕環境。
c、隱蔽性。
它們通常很(hěn)慢,內部應力腐蝕裂(liè)紋不容易檢查。
4.腐蝕試驗的重要性:
A.材料選擇:典型材(cái)料選擇標準NACE MR0175和NACE MR0103。
B.工藝改進:焊接工藝評定、耐腐蝕塗層工藝(yì)等。
C.使用壽命預測。
根據腐蝕試驗結果,預測產品的使用壽命(模擬工況等)。).
5.常見的腐蝕試驗包括氫致開裂(HIC)試驗、應力(lì)腐蝕開(kāi)裂(SCC)試驗、模擬工況腐蝕試驗(yàn)、點(diǎn)蝕試(shì)驗、晶間腐蝕(shí)試(shì)驗和均勻腐蝕(shí)試驗等。
6.腐蝕測試機製。
(1)氫致(zhì)開裂。
一、氫致開裂機理。
飽和硫化氫溶液中氫致開裂的機理
Fe=Fe2++2e-H2S=2H++S2-,H2S=2H++S2-H++e=H
氫致(zhì)開裂試驗標(biāo)準及其比較。
NACE TM 0284-2016管線鋼和壓力容器鋼抗氫(qīng)致開裂評價方法。
GB/T 8650-2015管(guǎn)線鋼(gāng)和壓力容器鋼(gāng)抗氫致開裂性評價方法。
測試結果:
測試標準隻要(yào)求CSR、CTR和CLR(單個(gè)檢測麵,三個檢測麵的平均值和一組樣品的平均值);
客戶提(tí)供的技術文件:氫氣鼓泡和腐蝕速率;
評價:NACE MR0175,客戶要(yào)求等。
(2)應力腐蝕開裂和硫化物應力腐蝕開裂。
測試標準及其比較(jiào)。
GB/T 4157-2006硫化氫環境下金屬抗(kàng)特定(dìng)開裂的實驗室方法。
GB/T 4157-2017硫化氫環境下金屬抗硫化物應力(lì)開裂和應力腐蝕開裂的實驗室試(shì)驗方法。
NACET TM0177-2016硫(liú)化氫環境下金屬的抗(kàng)應力腐蝕開裂試驗。
影響材料抗HIC試驗和SSC試驗的(de)幾個重要因素。
一、化學成分。
c:碳含量越高,HIC的靈敏度越高;
Mn:易形成硬脆帶狀偏(piān)析,增加(jiā)HIC的有感性,尤其是CLR。
s:有害元素,形成MnS等夾雜物,增加材料HIC有感性;
p:易偏析的鐵素體-珠光體帶狀組織,促進p偏析,從而增加HIC的有感性。
Cu:在pH大於4.5的環境(jìng)下,HIC有感性有效降;
Mo:抑製塊狀鐵素體的形成,降HIC有感性;
Cr:可細化奧氏體晶粒,為中強碳化物形成元素。彌散的碳化物減少了氫在鋼中的(de)富集。同(tóng)時,鋼表麵鉻形成的鈍化膜也能防止氫的侵入,有利於降鋼的HIC有感性。
釩、铌、鈦是強的碳/氮化物形成元素,分散的碳/氮化物減(jiǎn)少了(le)氫的富集。
b、夾雜物。
夾雜物的形態和分布影響抗HIC性能,主要是A類夾雜物,如MnS夾雜物。含量越高(gāo),HIC靈敏度越高。
C.粒度。
晶粒細化可顯著降HIC有感性。例如,16MnHIC的晶粒度(dù)為9級,16Mn的晶粒度為7.5級。
微觀結構。
對於低合金管線鋼/板:帶狀珠光體-鐵素體組織>針狀鐵素體(AF)組織。
合(hé)金(jīn)鋼:回火(huǒ)珠光體組織(淬火+回火)。
(3)晶間腐蝕。
A.晶間腐蝕的定義和危害(hài)。
晶間腐蝕是指沿不鏽鋼晶界或晶界附近發生的電化(huà)學腐蝕。晶間腐蝕破壞了晶粒間的連接,降了金屬(shǔ)的(de)機械強度。大的危害是不容(róng)易發現(內部失(shī)效(xiào),但外觀似(sì)乎完好無損)。
b、晶間腐蝕試驗的分類和試驗標(biāo)準。
晶間腐蝕試驗按試驗材料可分(fèn)為不(bú)鏽鋼晶間腐蝕試驗、鋁合金晶間腐蝕試驗和鎳基(jī)合金晶間腐蝕試驗。
不鏽鋼晶間腐蝕試驗的試驗標準。
GB/T 4334-2008金屬和合金的腐(fǔ)蝕-不鏽鋼(gāng)晶(jīng)間腐蝕的試驗方法。
GB/T 21433-2008不鏽鋼壓力容器晶間腐蝕有感性(xìng)檢驗。
材料在環境下腐蝕的情況
檢測奧氏(shì)體不鏽鋼晶間腐蝕有感性的ASTM A262-15標準方法。
GB/T 4334.6-2015不鏽鋼5%硫酸腐蝕試驗方法。
GB/T 32571-2016金(jīn)屬(shǔ)和合金腐蝕高(gāo)鉻鐵(tiě)素體不鏽鋼晶間腐蝕試驗(yàn)方法。
ISO 3651-1:1998不鏽鋼抗晶間腐蝕的(de)測定.第1部分:奧氏體和鐵(tiě)素體奧氏體不鏽(xiù)鋼.硝(xiāo)酸介質中(zhōng)質量損失的(de)腐蝕試驗(晶(jīng)間腐蝕試驗)。
ISO 3651-2:1998,不(bú)鏽鋼抗晶間腐蝕的測定,第2部分:鐵素體、奧氏體和鐵(tiě)素體-奧(ào)氏體不(bú)鏽(xiù)鋼(gāng)-含硫酸介(jiè)質中的腐蝕試驗。
鋁合(hé)金晶間腐蝕試驗的試驗標(biāo)準。
GB/T 26491-2011 5xx係列鋁合金晶間腐蝕試驗方法質量損失法。
GB/T 7998-2005鋁(lǚ)合金晶間腐蝕的(de)測定方法。
鎳(niè)基合金(jīn)晶間腐蝕試驗的試驗標準。
GB/T 15260-2016金屬和合金的腐蝕鎳(niè)合金晶間腐蝕的試驗方法。
ASTM G28-2002(2015)檢測鍛造鎳鉻軸承合金晶間腐蝕有感性的(de)標(biāo)準試驗方法。
(4)點蝕測試。
一(yī)、點蝕(shí)的定義(yì)及危害。
經過一定時間後,金屬材料大部(bù)分表麵沒有席狀腐蝕或輕微腐蝕,但表麵(miàn)微城市出現腐蝕孔或蝕坑(kēng),且隨著時間的推移,腐蝕孔繼續向深度方向發展,形成(chéng)小孔狀腐蝕坑。這種現象稱為點蝕,也稱為點(diǎn)蝕、點蝕和點(diǎn)蝕。
點蝕幾何形狀構成(chéng)了(le)大陰極(jí)和小(xiǎo)陽極的結構,這導致蝕刻孔的陽(yáng)極溶解速率相(xiàng)當高,這會迅速(sù)導致腐蝕穿(chuān)孔損壞。此(cǐ)外,點蝕還會加(jiā)劇其他類型的局部腐蝕,如同向腐蝕、應力腐蝕(shí)開裂(liè)和腐蝕疲勞等。
B.點蝕試驗(yàn)的標準和要點。
用氯化鐵溶液測定不鏽鋼和相關合金點蝕和間隙腐蝕的ASTM G48-2011標準(zhǔn)試驗方法。
1)方法a為點蝕試驗,方法(fǎ)b為縫隙腐蝕試(shì)驗,方法(fǎ)c、d、e、f均為臨界點腐蝕/縫隙腐蝕(shí)溫度試驗。
2)樣品要求:一般加工成50毫(háo)米* 25毫米*(3-4毫米),一般(bān)2-3個平行樣品。
3)測試溶液:100gFeCl36H2O+900mLH2O。
4)試驗溫度:建議22℃±2℃或50±2℃。
5)試驗腐蝕時間:建議72h。
6)結果的表達形式:
單位麵積(jī)重量損失,x =(m前-m後)/S合計,一般(bān)要求x不超(chāo)過0.0001g/cm2。
大點蝕(shí)深度、平均點蝕深度、點蝕表麵密度、縫隙腐(fǔ)蝕深度等。
點蝕機理。
不鏽鋼點蝕的產生與使用環境(jìng)溶液中的Cl-有關,Cl-吸附在不鏽鋼表(biǎo)麵,排除了氧(yǎng)與不鏽(xiù)鋼表(biǎo)麵金屬(shǔ)陽離子的結(jié)合。
1)在表(biǎo)麵鈍化膜的(de)薄弱區域(表麵(miàn)缺陷、夾雜物、機械加工和沉澱化合(hé)物)形成孔隙腐蝕核。
2)有源區金屬和鈍(dùn)化膜組成的原電(diàn)池腐蝕,孔(kǒng)深加深直至(zhì)穿孔。
Fe = Fe2 ++ 2e-;Cr=Cr3++3e-等。
D.點(diǎn)蝕的改善
鉻鉬鈍化膜可以提高鈍化膜的穩定(dìng)性和致密性。
(5)均勻腐蝕。
均勻腐蝕的定(dìng)義和影響。
均(jun1)勻腐蝕是指與腐(fǔ)蝕(shí)介(jiè)質接觸的金屬表麵被全腐蝕的(de)現象。均勻腐蝕使金屬截麵不斷減小,對於受腐蝕的(de)受(shòu)力部位,會使其承受的真實應力逐漸(jiàn)增大,終達到材料的斷裂強度(dù)而斷裂。
在均勻腐蝕過程中,金屬表麵各部位的減薄率相同,因此可以用平均腐蝕率來準確計算(suàn)金屬結(jié)構的腐蝕量,從而估算出(chū)構件的腐蝕壽命。因此(cǐ),在工程設(shè)計(jì)中,可以提前考慮預留腐蝕裕量(liàng)的措施,防止(zhǐ)設備過早腐蝕損壞。均勻腐(fǔ)蝕雖然會(huì)導致金屬材料的大(dà)量損耗,但易(yì)於檢測和檢測,通常(cháng)不(bú)會造成金屬結構的(de)突然失效事故。
b、統(tǒng)一的腐蝕(shí)試驗標準和要(yào)點。
JB/T 7901-2001實驗室中金屬材料均勻腐蝕和全浸入的試驗方法。
樣(yàng)品建議尺(chǐ)寸:50x25x (2-5) mm。
溶液與樣品的麵積比:不小於20毫升/平方厘米(mǐ)。
評價:腐蝕速率。
(6)模擬工況下的(de)腐蝕試驗(yàn)。
模擬工況腐蝕試驗是根據客戶要(yào)求設計相應的腐蝕(shí)介質、壓力、溫度(dù)、相對濕度和(hé)腐蝕時間。
該測試要求客戶提(tí)供:
1.試驗(yàn)方法說明、樣品和試(shì)驗條件;
2.結果評價方法:外觀、失(shī)重、腐(fǔ)蝕速率(lǜ)、金相檢驗和腐(fǔ)蝕(shí)產物檢驗等。