过程装备腐蚀与防护(闫康平)(二版)_第2章_影响局部腐蚀的结构因素讲义.ppt

第二章 影响局部腐蚀的结构因素; 局部腐蚀类型很多，影响因素亦很复杂，但主要是结构因素、环境因素、材料因素。本章从结构设计的角度讨论力学、表面状态与几何形状、异种金属组合、焊接等因素对局部腐蚀的影响。;§2—1 力学因素 ;; 1. 应力腐蚀产生的条件 ( i) 敏感材料：合金比纯金属容易产生，几乎所有合金材料都易产生，并与合金成分、金相、热处理都有很大关系。 (ii) 拉应力：指载荷工作应力，制造加工过程残余应力,如剪、冲、切、锻、焊等。 (iii) 环境因素：特定腐蚀介质,与其性质、浓度、温度有关。如P50表2-1;课堂互动;课堂互动;; 2. 应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌 (1)腐蚀过程： ( i)潜伏期或诱导期：腐蚀 引起裂纹或蚀坑阶段； (ii)裂纹扩展阶段； (iii)破裂期：失稳纯力学 裂纹扩展阶段。 ;; 裂纹端口形貌：宏观上属脆性断裂，微观上属塑性流变痕迹。断面有裂纹分叉现象，形貌呈海滩条纹、羽毛状、扇子形、冰糖块等症状。形状与应力、介质、合金有关。; 3. 腐蚀机理 电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论、化学脆化—机械破裂两阶段理论、腐蚀产物楔入理论、应力吸附破裂理论。 理论对裂纹的发展和断裂认识是一致的：认为化学因素及力学理论密切相关，是电化学腐蚀和应力机械破坏相互促进的结果。; （1）控制应力：产生应力腐蚀破坏所需的最小应力值称临界应力。降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降 低到临界值以下； ;（2）合理设计与加工，减少局部应力集中。 选用大的曲率半径 采用流线型设计 关键部位适当增厚（或改变结构型式） 焊接接构采用对接等等 ;具体示例;;;（3）降低对SCC的敏感性 采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善合金的组织结构以降低对SCC的敏感性 采用退火处理消除内应力 对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金的微观结构，避免晶间偏析物的形成，提高SCC的敏感性 （4）其他方法 合理选材:根据介质选择与之非组合材料，耐蚀材料。 减弱介质腐蚀性：去除介质中的有害成分,除氧，加缓蚀剂。 降低温度：把温度降至产生应力腐蚀的临界温度以下。 采用阴极保护:外加电源或牺牲阳极。 ;二、腐蚀疲劳; 3.影响因素：pH值低，含氧高，温度高，腐蚀疲劳寿命短。变动负荷以对称拉压交变应力影响为最大，大幅度、低频率的交变应力更容易加快腐蚀疲劳。;三、 磨损腐蚀;湍流腐蚀机理;腐蚀表面：呈深谷或马蹄形凹槽。; （2）空泡腐蚀（穴蚀、气蚀）：腐蚀介质与金属构件做高速相对运动形成涡流时，气泡在金属表面反复形成和崩溃而引起金属破坏。 在高速流有压力突变的区域最易发生空蚀。 空泡腐蚀历程：是由电化学腐蚀与气泡破灭的冲击波对金属联合作用所致。;空泡腐蚀机理; (3)微振腐蚀：在加有载荷的两块相互接触的材料表面之间，由于摩擦，振动及大气的联合作用所产生的腐蚀损坏。; 控制方法： ( i )结构设计合理：设计几何形状降低流速不致产生涡流、 湍流，适当增大流体转向部分曲率半径，设计成流线形， 尽量避免流道截面发生突变。如焊接代替连接。 (i i)正确选材：选择硬度韧性较高、耐磨性好、耐蚀性好、腐蚀产物较软的材料，材料能形成保护性好的表面膜。 (iii)利用合适涂层和衬里：衬特种橡胶和喷涂金属涂层。 (iv)阴极保护：金属表面产生氢气泡可阻挡流体中气泡冲击波，减少空泡腐蚀。 (v)改变环境条件：降低环境温度，控制pH值，除去介质 中的氧等有害成分，添加缓蚀剂，去除流体中固体物质，还可利用低粘度，高韧性油脂润滑。;不适当的表面状态与几何构形会引起孔蚀、缝隙腐蚀。; 3. 孔蚀过程：蚀孔形成、成长两阶段。 ;电化学阳极溶解理论：; ( i )孔蚀核：由于Cl－在金属表面吸附并结合成可溶性氯化物形成蚀孔活性中心亦孔蚀核，蚀核随即长大就形成蚀孔,孔内金属处于活态，电位较负；孔外表面处于钝态，电位较正，构成活态—钝态微电池。; (i i)闭塞电池：是自我催化的闭塞电池，大阴极、小阳极加之电池内自催化酸化作用使孔迅速深化。即因孔内带正电金属离子浓度增加，为保持电中性带负电的氯离子迁入生成FeCl2，进一步水解生成盐酸，酸度增加促使阳极水解。; 4. 影响孔蚀的因素与控制方法： (1)影响因素：金属或合金性质、表面状态、介质性质、pH值、温度和流速。 (2)控制方法：