腐蚀与防护论文.doc

浅谈油气管道缝隙腐蚀及防护 摘要：缝隙腐蚀是…种重要的局部腐蚀形式，可形成恶性的腐蚀循坏，对油气管道产个较大危害。缝隙腐蚀受到几何、 环境和材料等多种因素的综合影响，是一个复杂的腐蚀形式。木文分析了缝隙腐蚀的机理和影响因素，并在此基础上 给出了控制缝隙腐蚀的主要措施。 缝隙腐蚀的定义 缝隙腐蚀(crevice corrosion )常发生在腐蚀介质小的金屈表而上，是在缝隙和其他隐蔽的区域 内发生的一种局部腐蚀。孔穴、垫片接触面、搭接缝内、沉积物下、紧固件缝隙内是常发生缝隙 腐蚀的地方。凡是依靠氧化膜或钝化层抗腐蚀的金属特别易发生这种腐蚀。在许多介质屮，特别 是含氧的介质屮会发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀也是一种电化学腐蚀。这是由于金属溶解入介质屮后 便放出屯子，如果有氧，特别是有氯离子，将与电子在水溶液屮形成OJT或h+c「，使金属不断腐 蚀。即使缝隙屮的氧消耗完，但由于氯离子有快速迁移能力，得以使金属在缝隙屮的氯化物浓度 增加，即缝隙屮加快了腐蚀。 造成缝隙腐蚀的狭缝或间隙的宽度必须足以使腐蚀介质进入并滞留其屮?所以缝隙腐蚀通常发 生在0. 025-0. lmm的缝隙屮。而在那些宽的沟槽或宽的缝隙屮，因腐蚀介质畅流而一般不发生缝 隙腐蚀损伤。 金展部件在介质屮因金属与金属间形成非常小的缝隙，使缝隙内介质处于直流状态，形成氧浓 差电池而引起的局部腐蚀称为缝隙腐蚀。包括垫圈，缠绕和金属重叠处的衬垫腐蚀；腐蚀产物或 污泥的沉积或海生物附着而引起的沉积腐蚀；普通钢涂膜下见到的纤维状腐蚀；金属在电解质溶 液溶液屮因为氧的扩散在水面上形成三相界面上的强烈的水线腐蚀。 几乎所有金属和合金都会缝隙腐蚀，但各种金属对缝隙腐蚀的敬感性不同，但以充气的含活 性阴离子的屮性介质最容易引起缝隙腐蚀：自钝化金属的敏感性较高，非自钝化金属(如碳钢) 的敏感性较低，自钝化能力愈强愈敏感。奥氏体不锈钢是一种能耐多种苛刻介质腐蚀的优良合金, 但是也会发生缝隙腐蚀。 缝隙腐蚀初期 缝隙腐蚀后期 缝隙腐蚀的原理 大多数研究者较能接受的是氧浓差电池与闭塞电池的自催化效应机理。 如碳钢在屮性海水屮发生的缝隙腐蚀的过程，腐蚀刚开始时，氧去极化腐浊在缝隙内、外均匀地 进行。随着腐蚀的进行，因滞流关系，氧只能以扩散方式向缝内传递，使缝内氧供应不足，氧化 还原反应很快便终止。而缝外的氧随时可以得到补充，氧化还原反应继续进行。缝内、外构成了 宏观上的氧浓差电池，缝内为阳极，缝外为阴极，其反应如下： 缝内： Fe f Fe2 + 2e 缝外： 02 + 2H20 40H 由于电池具有大阴极一小阳极的特征，缝隙腐蚀速度较大。阴、阳极分离，二次腐蚀产物 在缝口形成，逐步形成为闭塞电池。闭塞电池的形成标志着腐蚀进入了发展阶段，此时缝内金属 阳离子便难以迁出缝外，使缝内F0、F尹产生积累和正电荷过剩，促进了缝外C1向缝内迁移。 金属氯化物的水解使缝内介质酸化，加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解又引起更多的C1迁入, 氯化物的浓度又增加，氯化物的水解又使介质的酸性增强。这样，便形成一个自催化过程，使缝 内金属的溶解速度加速进行下去。 综上所述，氧浓差电池的形成，对腐蚀的开始起促进作用。但蚀坑的加深和扩展是从闭塞电 池开始的。酸化自催化是造成腐蚀加速进行的根本原因。换言之，只有氧浓差而没有自催化，不 至于构成严重的缝隙腐蚀。 缝隙腐蚀的特征 无论是同种或异种金属的接触还是金属同非金属的接触，只要存在满足缝隙腐蚀的狭缝 和腐蚀介质，都会发生缝隙介质，其屮以依赖钝化而耐蚀的金属更容易发生； 儿乎所有的腐蚀介质(包括淡水)都能引起金属的缝隙腐蚀，而含有氯离子的溶液通常是 缝隙腐蚀最为敏感的介质； 与点蚀相比，对同一种金属或合金而言，缝隙腐蚀更易发生。通常，缝隙腐蚀的电位比点 蚀电位更低； 遭受缝隙腐蚀的金属表面既可以表现为全面腐蚀，也可表现为点蚀形态，耐蚀性好的通常 表现为点蚀形态，耐蚀性差的表现为全面腐蚀。 缝隙腐蚀存在孕育期，其长短因材料、缝隙结构和环境因索的不同而不同，缝隙腐蚀的缝 口常常为腐蚀产物所覆盖，由此增强缝隙的闭塞电池效应。 缝隙腐蚀的影响因素: 金属的性质 金属对缝隙腐蚀的敏感性视其自钝化能力的高低而定，自钝化能力强，敏感性高；自钝 化能力弱，敏感性就低。例如Cr、Ni、Mo、N、Cu、Si等能有效提高不锈钢的耐腐蚀性 能，均涉及对钝化膜的稳定性和再钝化能力所起的作用。 环境因素的影响 不锈钢的缝隙腐蚀大多发生在充气的屮性氯化物介质，如海水屮，通常介质屮氯离子的 度越高，发生缝隙腐蚀的可能性越大。肖氯离子浓度超过0.1%吋便发生缝隙腐蚀的可能。除了 氯离子外，混离子和碘离子也能引起缝隙腐蚀。此外，介质溶解氧浓度大于0.5X10飞吋也会引 起缝隙腐蚀。温度越高，发生缝隙腐蚀的危险性越大。具