地下金屬管道防腐技術(shù)ch2s_1009

1、地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 1地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 2本節(jié)主要內(nèi)容l概述（局部腐蝕與全面腐蝕的比較）概述（局部腐蝕與全面腐蝕的比較）l油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型 1.1.縫隙腐蝕縫隙腐蝕 2.2.點腐蝕（孔蝕）點腐蝕（孔蝕） 3.3.晶間腐蝕晶間腐蝕 4.4.應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 5.5.腐蝕疲勞腐蝕疲勞地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 3局部腐蝕與全面腐蝕的比較： 金屬腐蝕按腐蝕形態(tài)分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類 l腐蝕分布于金屬整個表面，使金屬變薄。腐蝕分布于金屬整個表面，使金屬變薄。l腐蝕電池的陰、陽極面積小，

2、難于區(qū)分，且位置變換不定。腐蝕電池的陰、陽極面積小，難于區(qū)分，且位置變換不定。l電極面積：陽極面積陰極面積。電極面積：陽極面積陰極面積。l電位：陽極電位陰極電位腐蝕電位電位：陽極電位陰極電位腐蝕電位 。 l腐蝕產(chǎn)物可能對金屬有保護作用。腐蝕產(chǎn)物可能對金屬有保護作用。l腐蝕速度易測，工程上可預(yù)測和預(yù)防。腐蝕速度易測，工程上可預(yù)測和預(yù)防。全面腐蝕（均勻腐蝕）特點：全面腐蝕（均勻腐蝕）特點：一、概述地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 4u腐蝕僅局限或集中在金屬的某一特定部位，常以點狀、坑、裂紋、溝槽等形式出現(xiàn)。局部腐蝕特點：u陽極和陰極區(qū)是截然分開的，可加以區(qū)分和辨別u電極面積：陽極面積陰

3、極面積u電位：陽極電位陰極電位u腐蝕產(chǎn)物：無保護作用u局部腐蝕難于預(yù)測和預(yù)防，常突然發(fā)生破壞，造成事故和人身傷亡地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 5管道局部腐蝕圖片（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 6項目全面腐蝕局部腐蝕1.腐蝕形貌腐蝕分布在整個金屬表面上腐蝕集中在一定區(qū)域2.腐蝕電池陰、陽極不可辨別陰、陽極可以分辨3.電極面積陽極面積陰極面積陽極面積陰極面積4.電位陽極電位陰極電位腐蝕電位陽極電位陰極電位5.腐蝕產(chǎn)物可能對金屬有保護作用無保護作用6.危害性可預(yù)測和預(yù)防難于預(yù)測和預(yù)防全面腐蝕與局部腐蝕對比表地下金屬管道腐蝕與防護地

4、下金屬管道腐蝕與防護 7局部腐蝕的分類 按照金屬發(fā)生局部腐蝕時的條件、機理按照金屬發(fā)生局部腐蝕時的條件、機理或外露特征，可分為：或外露特征，可分為： 電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點腐蝕、晶間腐電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、磨損腐蝕等蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、磨損腐蝕等學(xué)習(xí)思路：機理學(xué)習(xí)思路：機理特征（影響因素）特征（影響因素）控制措施控制措施地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 8u概念：通俗的講，就是金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成的縫隙中存在電解質(zhì)溶液，使得縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，而產(chǎn)生的一種腐蝕類型。u常發(fā)生于法蘭連接面、螺母壓緊面、管道銹層下金屬表面

5、，是一種普通常見的局部腐蝕。縫隙腐蝕示意圖縫隙腐蝕示意圖油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型1.縫隙腐蝕地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 9縫隙腐蝕機理縫內(nèi)和縫外形成氧濃差電池縫內(nèi)金屬溶解，金屬陽縫內(nèi)金屬溶解，金屬陽離子增多，吸引縫外負離子增多，吸引縫外負離子移向縫內(nèi)。離子移向縫內(nèi)。生成的金屬鹽類水解，生成的金屬鹽類水解，降低縫內(nèi)降低縫內(nèi)PH值，加速腐值，加速腐蝕蝕縫內(nèi)金屬離子進一步過縫內(nèi)金屬離子進一步過剩促使縫外負離子遷移剩促使縫外負離子遷移，再次重復(fù)上述過程，再次重復(fù)上述過程縫內(nèi)金屬始終處于活化縫內(nèi)金屬始終處于活化狀態(tài)，更加速腐蝕狀態(tài)，更加速腐蝕初期：陽極和陰極反應(yīng)在金初期：陽極和陰極

6、反應(yīng)在金屬表面上均勻出現(xiàn)，縫內(nèi)氧屬表面上均勻出現(xiàn)，縫內(nèi)氧耗盡耗盡u機理：氧濃差電池與閉塞電池自催化效應(yīng)共同作用的結(jié)果。 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 10u通過上述過程總結(jié)得到： 閉塞電池是指由于閉塞的幾何條件（縫隙、孔蝕、裂紋）造成溶液的停滯狀態(tài)，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)內(nèi)腐蝕條件強化，閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件形成很大的差異，閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面發(fā)生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以很大的速度擴展。閉塞電池的概念地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 11縫隙腐蝕影響因素l不同金屬材料耐縫隙腐蝕的性能不同不同金屬材料耐縫隙腐蝕的性能不同 l縫隙腐蝕的速率和深度與縫隙大小關(guān)系

7、密切，一般在一縫隙腐蝕的速率和深度與縫隙大小關(guān)系密切，一般在一 定限度內(nèi)縫隙愈窄，腐蝕愈大。定限度內(nèi)縫隙愈窄，腐蝕愈大。 l縫隙外部面積大小也會影響其速率，外部面積愈大，縫縫隙外部面積大小也會影響其速率，外部面積愈大，縫內(nèi)腐蝕愈嚴重。內(nèi)腐蝕愈嚴重。l溶液中氧氣的含量、溶液中氧氣的含量、 的多少、溶液的多少、溶液pH值和溫度等對縫值和溫度等對縫隙腐蝕速率都有影響隙腐蝕速率都有影響 Cll溶液的流速對縫隙腐蝕大小也有影響，但要具體分析溶液的流速對縫隙腐蝕大小也有影響，但要具體分析 討論：什么情況下腐蝕速度增加，什么情況腐蝕速度減小？討論：什么情況下腐蝕速度增加，什么情況腐蝕速度減?。康叵陆饘俟艿栏?/p>

8、蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 12u在設(shè)備、部件的選材上，采用耐縫隙腐蝕的材料，如高鉬鉻鎳不銹鋼等。u在設(shè)備、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)盡量避免形成縫隙和積液的死角區(qū)。u若在結(jié)構(gòu)設(shè)計上不可能采用無縫隙方案，亦也要使結(jié)構(gòu)能夠妥善排流，以便在出現(xiàn)沉積物能及時清除。u螺釘接合結(jié)構(gòu)中可采用低硫橡膠墊片，不吸水的墊片。u如果縫隙難于避免，則采用陰極保護?？p隙腐蝕的控制地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 13用焊接代替鉚接和螺紋聯(lián)接用焊接代替鉚接和螺紋聯(lián)接不良不良較好較好不良（螺紋聯(lián)接）良（釬焊）地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 14 不良較好(角焊)最好 (對接焊)不良(間斷焊)良(連

9、續(xù)焊)選擇焊接工藝，避免縫隙選擇焊接工藝，避免縫隙地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 15不良（墊片空缺）良（墊片平齊）不良（墊片突出）良（墊片平齊）最好（“O”型密封圈）墊片的尺寸要適宜墊片的尺寸要適宜地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 16環(huán)狀肋條防止冷凝液流入法蘭連接縫隙區(qū)可更換的分支管墊片套筒分支管設(shè)計使電解液不能浸透墊片，分支易于更換保持法蘭連接區(qū)干燥保持法蘭連接區(qū)干燥地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 17管板2.8mm25.43.2mm容器壁支管熱電偶套管焊接部位適當加大熱電偶套管和支管管壁的間隙，避免液體停滯加大管子和管板的間隙增大間隙尺寸，消除閉

10、塞自催化條件增大間隙尺寸，消除閉塞自催化條件地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 18貯罐貯罐裙邊工字鋼梁混凝土底座良混凝土底座貯罐的支承貯罐的支承不良地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 19混凝土底座墊板，連續(xù)密封焊鞍形支座良最好混凝土底座水平容器的支承水平容器的支承地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 20油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型2.點腐蝕l概念：概念：點腐蝕（孔蝕）是指腐蝕集中于金屬表面的很點腐蝕（孔蝕）是指腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的孔狀腐蝕形態(tài)。蝕孔的小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的孔狀腐蝕形態(tài)。蝕孔的最大深度與按失重計算的金屬平均腐蝕

11、深度之比值稱為最大深度與按失重計算的金屬平均腐蝕深度之比值稱為點蝕系數(shù)點蝕系數(shù)，點蝕系數(shù)愈大表示點蝕愈嚴重。，點蝕系數(shù)愈大表示點蝕愈嚴重。 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 21點腐蝕機理初期：介質(zhì)中的活性陰離子初期：介質(zhì)中的活性陰離子吸附在金屬表面，破壞氧化吸附在金屬表面，破壞氧化膜膜形成鈍化/活化電池由于腐蝕電流很大，金由于腐蝕電流很大，金屬表面腐蝕出現(xiàn)小孔屬表面腐蝕出現(xiàn)小孔孔內(nèi)金屬溶解，金屬陽孔內(nèi)金屬溶解，金屬陽離子增多，吸引孔外負離子增多，吸引孔外負離子移向縫內(nèi)。離子移向縫內(nèi)。生成的金屬鹽類水解，生成的金屬鹽類水解，降低孔內(nèi)降低孔內(nèi)PH值，加速腐值，加速腐蝕蝕孔內(nèi)金屬離子進

12、一步過孔內(nèi)金屬離子進一步過剩促使孔外負離子遷移剩促使孔外負離子遷移，再次重復(fù)上述過程，再次重復(fù)上述過程孔內(nèi)金屬始終處于孔內(nèi)金屬始終處于活化狀態(tài)，更加速活化狀態(tài)，更加速腐蝕腐蝕氧化膜的缺陷及活性離子的存在是引起點蝕的主要原因氧化膜的缺陷及活性離子的存在是引起點蝕的主要原因地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 22點腐蝕特點l易于生成氧化膜的金屬材料表面容易發(fā)生深的點蝕，點易于生成氧化膜的金屬材料表面容易發(fā)生深的點蝕，點蝕隨著活性陰離子濃度加大而加速。蝕隨著活性陰離子濃度加大而加速。l點腐蝕發(fā)生于有特殊離子的介質(zhì)中點腐蝕發(fā)生于有特殊離子的介質(zhì)中 ，如不銹鋼對含有鹵，如不銹鋼對含有鹵素離子特

13、別敏感。素離子特別敏感。 l腐蝕發(fā)生在某一臨界電位以上，該電位稱為點蝕電位（腐蝕發(fā)生在某一臨界電位以上，該電位稱為點蝕電位（或擊穿電位）?；驌舸╇娢唬?地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 23縫隙腐蝕和點腐蝕的比較思考：縫隙腐蝕和點腐蝕有哪些異同點？思考：縫隙腐蝕和點腐蝕有哪些異同點？l相同點：兩者在成長階段的機理是很一致的都是以形成閉塞電相同點：兩者在成長階段的機理是很一致的都是以形成閉塞電池為前提池為前提 l不同點：不同點： 1.形成過程上有所不同：形成過程上有所不同： 縫隙腐蝕：腐蝕前就存在縫隙，腐蝕一開始就是閉塞電池作用?？p隙腐蝕：腐蝕前就存在縫隙，腐蝕一開始就是閉塞電池作

14、用。 點腐蝕：通過腐蝕過程形成蝕坑，而后開始閉塞電池作用，加速腐蝕點腐蝕：通過腐蝕過程形成蝕坑，而后開始閉塞電池作用，加速腐蝕3.與點蝕相比較，對同一種金屬而言，縫隙腐蝕更易發(fā)生與點蝕相比較，對同一種金屬而言，縫隙腐蝕更易發(fā)生 4.腐蝕形態(tài)上有所不同：腐蝕形態(tài)上有所不同： 縫隙腐蝕較廣而淺，點腐蝕較窄而深?？p隙腐蝕較廣而淺，點腐蝕較窄而深。 2.點腐蝕發(fā)生需要活性離子點腐蝕發(fā)生需要活性離子(如如Cl- 離子離子)，縫隙腐蝕則不需要，縫隙腐蝕則不需要，地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 24u研制和選擇耐點蝕的合金，如在奧氏體不銹鋼中添加一定的氮或提高鉬的含量即可改善耐點蝕的性能。u降

15、低介質(zhì)中氯離子及氧化劑的含量，并使其濃度均勻。u加入緩蝕劑。u降低介質(zhì)溫度。u用陰極保護方法使金屬的電極電位低于臨界點蝕電位。點腐蝕的防止措施地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 25油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型3.晶間腐蝕l概念：是一種由微電池作用而引起的局部破壞現(xiàn)象，是金屬材料概念：是一種由微電池作用而引起的局部破壞現(xiàn)象，是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界產(chǎn)生的腐蝕。在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界產(chǎn)生的腐蝕。 l腐蝕特征：在表面還看不出破壞時，晶粒之間已喪失了結(jié)合力，腐蝕特征：在表面還看不出破壞時，晶粒之間已喪失了結(jié)合力，失去金屬聲音，嚴重時只要輕輕敲打就可破碎，甚至形成

16、粉狀。失去金屬聲音，嚴重時只要輕輕敲打就可破碎，甚至形成粉狀。 l實例：不銹鋼焊件在其熱影響區(qū)容易引起對晶間腐蝕的敏化。例實例：不銹鋼焊件在其熱影響區(qū)容易引起對晶間腐蝕的敏化。例如煉油廠儲罐內(nèi)安裝的不銹鋼浮球（計量裝置部件，材質(zhì)為如煉油廠儲罐內(nèi)安裝的不銹鋼浮球（計量裝置部件，材質(zhì)為1Cr13），在腐蝕介質(zhì)的作用下，該球焊縫附近處發(fā)生晶間腐蝕），在腐蝕介質(zhì)的作用下，該球焊縫附近處發(fā)生晶間腐蝕 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 26 1Cr18Ni9不銹鋼晶間腐蝕金相圖像 1Cr18Ni9不銹鋼晶間腐蝕掃描電鏡圖像不銹鋼晶間腐蝕掃描電鏡圖像 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護

17、 27u晶間腐蝕產(chǎn)生條件： （1）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性 質(zhì)存在顯著差異。內(nèi)因 （2）晶粒和晶界的差異要在特定的環(huán)境下才能顯露出來。（如受熱 （如敏化處理）、受力（冷加工形變）等） 。 外因 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 28u概念： 1.應(yīng)力腐蝕：由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用所產(chǎn)生的材料破壞過程 。 2.應(yīng)力腐蝕開裂：金屬在應(yīng)力與化學(xué)介質(zhì)協(xié)同作用下引起的開裂（或斷裂）現(xiàn)象 ，簡稱SCC，是埋地管道腐蝕事故的主要破壞形式之一 油氣儲運系統(tǒng)常見局部腐蝕類型4.應(yīng)力腐蝕l 分類：分類：隨應(yīng)力狀態(tài)不同呈不同的腐蝕破壞形態(tài)隨應(yīng)力狀態(tài)不同呈不同的腐蝕破壞形態(tài) ，

18、 可分為：腐蝕疲勞可分為：腐蝕疲勞 、沖蝕或空泡腐蝕、沖蝕或空泡腐蝕 、磨蝕或摩耗、磨蝕或摩耗腐蝕腐蝕 、氫致開裂、氫致開裂 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 29u應(yīng)力腐蝕特點： （1）應(yīng)力腐蝕是與環(huán)境因素、力學(xué)因素和冶金因素密切相關(guān)的。發(fā)生條件：足夠大的靜應(yīng)力；特定腐蝕介質(zhì)，應(yīng)力腐蝕斷裂具有高度的選擇性，只有某些金屬一介質(zhì)組合，才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂 （2）金屬在無裂紋，無蝕坑或缺陷的情況下，應(yīng)力）金屬在無裂紋，無蝕坑或缺陷的情況下，應(yīng)力腐蝕斷裂過程可分萌生、裂紋擴展、失穩(wěn)斷裂三個階段腐蝕斷裂過程可分萌生、裂紋擴展、失穩(wěn)斷裂三個階段 （3）宏觀上屬于脆性斷裂，即使塑性很高的材料也

19、）宏觀上屬于脆性斷裂，即使塑性很高的材料也是如此是如此 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 30發(fā)生發(fā)生SCC的材料介質(zhì)系統(tǒng)的材料介質(zhì)系統(tǒng)地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 31 （4）有裂紋分叉現(xiàn)象 （5）應(yīng)力腐蝕裂紋形態(tài)有沿晶型、穿晶型和混合型，視具體合金一環(huán)境體系而定。 （6）裂紋方向宏觀上和主拉伸應(yīng)力的方向垂直，微觀上略有偏移。 （7）腐蝕體系電位的影響是應(yīng)力腐蝕所特有的現(xiàn)象 。應(yīng)力腐蝕斷裂在三個敏感電位區(qū)最易發(fā)生地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 32應(yīng)力腐蝕敏感電位區(qū)示意圖應(yīng)力腐蝕敏感電位區(qū)示意圖 應(yīng)力腐蝕在如圖所示的陰極保護電位一活化過渡應(yīng)力腐蝕在如

20、圖所示的陰極保護電位一活化過渡區(qū)、活化一鈍化電位過渡區(qū)，以及鈍化一過鈍化（再區(qū)、活化一鈍化電位過渡區(qū)，以及鈍化一過鈍化（再活化）電位過渡區(qū)容易發(fā)生活化）電位過渡區(qū)容易發(fā)生 地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 33u應(yīng)力腐蝕機理: 應(yīng)力腐蝕常見的機理有兩種： （1）陽極溶解 ：金屬表面的保護膜在應(yīng)力或活性離子的作用下易引起破壞，裸露出的基體金屬與其余表面膜構(gòu)成腐蝕電池，新鮮表面就產(chǎn)生了陽極溶解。 （2）氫致開裂 ：若陰極反應(yīng)析氫進入金屬后，對SCC起了決定性或主要作用，叫做氫致開裂機理。 工程上發(fā)生的應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象以上兩種機理都存在 。地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 34氫致臺階式開裂地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 35 飛機不銹鋼液壓管中分叉的SCC裂紋地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 36uT10鋼的沿晶鋼的沿晶SCC斷口斷口 鋁合金、低碳鋼、高強度鋼等材料的SCC斷口為沿晶的。 沿晶斷口常被輕微腐蝕或被少量腐蝕產(chǎn)物覆蓋，以致電鏡下沿晶小刻面的平面不光滑、棱角不銳利。地下金屬管道腐蝕與防護地下金屬管道腐蝕與防護 37u概念：金屬在腐蝕的環(huán)境中與交變應(yīng)力的協(xié)同作用下引起材料的破壞，稱為腐蝕疲勞。u 在腐蝕環(huán)境中疲勞極