典型压力管道损伤模式
案例
河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院肖晖
管道使用过程中发生的腐蚀类型有:全面腐蚀(均匀腐蚀)、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、氢腐蚀等。
金属的腐蚀按照机理可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。
化学腐蚀:是金属表面与环境介质发生化学作用而产生的损坏,它的特点是腐蚀在金属的表面上,腐蚀过
程中有电子得失但没有电流的产生。例如金属的高温氧化、内部及表面脱碳、高温高压临氢环境中金属的
氢腐蚀等。
电化学腐蚀:是金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀。它的特点是在腐蚀过程中有电流产生。
例如应力腐蚀、晶间腐蚀等。金属的电化学腐蚀必须存在电解质、被腐蚀区域(电位低,为阳极)与其他
区域(电位高,为阴极)存在电位差。阳极金属失去电子成为金属离子,从而造成腐蚀。
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金属腐蚀形态
腐蚀的分类方法较多,按腐蚀部位分:有均匀腐蚀及局部腐蚀两大类,其中局部腐蚀又有晶间腐蚀、
点蚀及缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等多种形态。
(一)全面腐蚀:
全面腐蚀也叫均匀腐蚀,腐蚀介质对不形成保护膜的材料表面发生程度相同的腐蚀,使材料厚度逐
渐均匀减薄并使其产生强度失效;或者使金属大面积致脆,最终导致设备或管道的脆断失效。但绝
对均匀的腐蚀是不存在的,厚度的减薄并非处处相同。
从工程角度看,全面腐蚀并不是威胁很大的腐蚀形态,因为设备的使用寿命可以根据腐蚀速率比
较准确的预测。材料对全面腐蚀的耐腐蚀性可以用腐蚀速率来评价。
主要注意的是腐蚀速度往往因环境因素(特别是温度、浓度等)的变化而发生变化,因此需要以
适当的时间间隔,周期性的进行一些必要的检测。带较浅凹坑的全面腐蚀:
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案例3:腐蚀减薄:某公司架空管段,两条管线并行,管道规格均为Φ219×8mm,材质为20#钢,1990
年投用,工作压力为1.6MPa,工作温度为常温,输送介质为柴油,其中一条管线有绝热层,材料为岩棉
加铁皮,另一条则是裸管,检验时发现有绝热层的管道表面有大量腐蚀坑,腐蚀坑最深约3mm,而裸管
的则是轻微腐蚀,壁厚检测,实测最小值为6.20mm。下图为有保温层管线3个不同位置的宏观照片。
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氧腐蚀
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(二)局部腐蚀
局部腐蚀又称非均匀腐蚀。它的特点是腐蚀作用在金属构件的不同区域发生,它包括区域腐蚀、晶间腐蚀、
点蚀及缝隙腐蚀、应力腐蚀、选择腐蚀、电偶腐蚀等。局部腐蚀严重地降低金属的机械强度,因为金属构
件的机械强度是由最弱截面决定的。
1.孔蚀(点蚀):点蚀发生在金属表面较为局部的区域内,造成洞穴或坑点并向内部扩展,甚至造成穿孔。
若坑口直径小于点穴深度时,称为点蚀;若坑口直径大于坑的深度时,又称为坑蚀。
孔蚀是破坏性和隐患较大的腐蚀形态。
它使压力容器穿孔破坏,其失重只占整体失重的很小比例。孔蚀很小,又容易被腐蚀产物覆盖,故往往
难以发现。不锈钢制设备在含氯离子介质环境中使用时,非常容易遭受孔蚀破坏。孔蚀机理示意图;