電偶腐蝕磨損腐蝕課件

目錄定義特點實例1～4腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)選材思路與影響因素選材常用資料1目錄定義特點常見腐蝕形態(tài)示意圖2常見腐蝕形態(tài)示意圖2定義特點電偶腐蝕：兩種金屬在同一介質中接觸時，電位較低金屬腐蝕速度加快，電位較高金屬腐蝕速度降低的局部腐蝕現(xiàn)象。兩種金屬電位差↑，電偶腐蝕傾向↑。陰極面積↑，陽極面積↓，陽極腐蝕↑。3定義特點電偶腐蝕：兩種金屬在同一介質中接觸時，電位較低材料介質“電動序”——按金屬標準電極電位大小排列的順序表。標準電極電位：純金屬與介質中所含該金屬的離子處于平衡狀態(tài)時的電極電位?！半娕夹颉薄唇饘僭谔囟ń橘|（如海水）中實測腐蝕電位的相對大小排列的序列表。4材料介質“電動序”——按金屬標準電極電位大小排列的順序表材料介質電動序用來判斷金屬腐蝕傾向，電偶序用來判斷能否發(fā)生電偶腐蝕，并判斷誰是陽極。電偶序只能判斷發(fā)生電偶腐蝕的可能性，不能肯定電偶腐蝕是否一定發(fā)生及其速度大小。5材料介質電動序用來判斷金屬腐蝕傾向，電偶序用來判斷能否發(fā)材料介質由于金屬在很多環(huán)境中的相對腐蝕趨勢大體相同，所以可借用“金屬或合金在海水中的電偶序”初步判斷在其他環(huán)境中腐蝕電流的大致方向，但例外的情況也是常有的。6材料介質由于金屬在很多環(huán)境中的相對腐蝕趨勢大體相同，所以實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

填料塔，筒體、封頭及主體接管材料為WSTE36，與16MnR相近。介質為CO、H2、H2O

。

塔填料原為陶瓷環(huán)

——第1步改用1Cr13鮑爾環(huán)以解決瓷環(huán)大量破碎→堵塔→停車問題——第2步

7實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕填料塔，筒體、實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

運行后卻出現(xiàn)塔體、塔內構件及塔體接管的腐蝕，以管線為甚。腐蝕產物沉積于填料表面，使部分填料互相粘連，造成堵塞而影響傳質傳熱效果。鮑爾環(huán)，管線及塔體內部的可拆件均換成18－8SS，解決了填料環(huán)堵塞問題——第3步

8實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕運行后卻出現(xiàn)塔實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

消除了填料環(huán)堵塞問題，但產生新的腐蝕，塔主體腐蝕加劇。腐蝕嚴重區(qū)域出現(xiàn)在下起第一道環(huán)焊縫的上300至下500mm。減薄嚴重部位是進氣孔和出水孔附近，以進氣孔附近更為突出。壁厚減薄最重處，δn：25→16mm，嚴重影響塔的安全使用。9實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕消除了填料環(huán)堵實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

腐蝕比較均勻，表面比較光滑，但腐蝕區(qū)域集中和有限，可排除塔體整體均勻腐蝕和單一材料的電化學腐蝕；最嚴重腐蝕部位在管口周圍，而不是管口對面，排除介質沖刷腐蝕。10實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕腐蝕比較均勻，實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

由陶瓷→1Cr13，使塔體、內件及接管、管線腐蝕，腐蝕產物沉積填料上填料、塔內件、接管及大部分管線由1Cr13→18－8SS，使原先較嚴重的腐蝕現(xiàn)象基本消除，腐蝕嚴重區(qū)域移至沒有更換材料的塔主體。斷定該塔的腐蝕屬于電偶腐蝕。

11實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕由陶瓷→1Cr實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕

解決措施采用和塔內構件相同的SS?？紤]到經濟因素，在安全分析的基礎上，采用SS筒節(jié)取代嚴重腐蝕筒節(jié)，實踐證明，效果良好。

12實例1：甲醇裝置變換工段CO飽和塔的電偶腐蝕解決措施12實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

塔高28m，直徑1m；頂部溫度25℃，塔底135℃，中部50～70℃；壓力1.2MPa；介質為HCl，CCl4

，CHCl3

；含水率<100ppm；原用材質304L，因塔體中段腐蝕嚴重，部分塔段改用316L內襯鎳板更換13實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔高28m，直徑1m；頂部實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕大修發(fā)現(xiàn)襯Ni板下部、進口管對面部位嚴重腐蝕。襯Ni板下部、進口管對面腐蝕嚴重。距焊縫6～7mm多處穿孔（見圖），φ1mm，穿孔附近減薄，最薄處只剩1mm。14實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕大修發(fā)現(xiàn)襯Ni板下部、進口管實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔壁中部最嚴重處，襯Ni層與SS的焊縫已完全腐蝕消失，輕輕一撬，Ni板分層脫落與Ni連接處的316L，腐蝕嚴重，深度達2～3mm，離Ni板越遠腐蝕越輕。316L與304L焊縫處，304L腐蝕嚴重，只剩1mm厚。15實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕塔壁中部最嚴重處，襯Ni層與實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕16實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕16實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

現(xiàn)場覆膜金相未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕跡象。塔壁腐蝕穿孔是發(fā)生在壁厚嚴重減薄的凹坑處的自然穿孔，不是孔蝕。

Ni與316L之間存在電偶腐蝕。316L與304L焊接處，由于Ni～SS、316L～304L兩個電偶的共同作用，304L產生嚴重的腐蝕。

17實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕現(xiàn)場覆膜金相未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

穿孔距焊縫6～7mm，屬HAZ，加速腐蝕圖中沿焊縫從上到下流線狀腐蝕，該區(qū)正處于進口管對面，流體沖刷加速鈍化膜破壞，沖刷與腐蝕相互促進。電偶、HAZ和沖刷腐蝕的聯(lián)合作用，該區(qū)出現(xiàn)嚴重的活性凹坑腐蝕，使設備穿孔。18實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕穿孔距焊縫6～7mm，屬H實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕

結論：氯化氫塔中段塔節(jié)嚴重腐蝕的原因是電偶、HAZ和沖刷腐蝕的聯(lián)合作用，使該區(qū)出現(xiàn)了嚴重的活性溶解。建議開展更為嚴格的選材試驗、研究。

19實例2：氯化氫塔中段塔節(jié)電偶腐蝕結論：19提示

解決“實例1”電偶腐蝕的有效措施恰好是構成“實例2”電偶腐蝕的直接原因，∴要具體問題具體分析。

20提示解決“實例1”電偶腐蝕的有效措施恰好是構成定義特點磨損腐蝕：腐蝕介質與金屬構件相對運動使構件局部表面遭受嚴重的腐蝕破壞現(xiàn)象。效果非“磨損”與“腐蝕”的簡單疊加，而是交互作用彼此促進的?！巴牧鳌迸c“氣蝕”是磨損腐蝕兩種特殊形式。21定義特點磨損腐蝕：腐蝕介質與金屬構件相對運動使構件局部實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂事故經歷：1997年2月9日4：20am，某酒精廠3#蒸煮罐破裂，沸騰的玉米糊噴出；死亡1人，重傷3人，輕傷1人。1993年9月設備啟用，運行3年多。裂紋狀況：進料口補強圈上沿30mm處起裂，1020mm長，縱向裂紋（圖）。22實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂事故經歷：1997年2月9日4：實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂工藝流程：5個蒸煮罐串聯(lián)，第3個發(fā)生事故。壓縮機出口壓力：0.5～0.6MPa，到第5個達：0.1～0.2MPa是降壓過程。結構特征：罐內介質下進上出，接管端部與罐壁平齊。δn：10mm，裂紋處僅剩0.4～0.9mm厚，進料口上部區(qū)域嚴重減薄。殼體材料：Q235-C。23實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂工藝流程：5個蒸煮罐串聯(lián)，第3個實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂比較分析：另一工廠同樣工況，采用插入式接管結構（圖），未發(fā)生壁厚局部減薄現(xiàn)象。結論與建議：氣蝕、磨損腐蝕是事故的主要原因。將接管端部與罐壁的“平齊結構”改為“插入式結構”可避免此類事故。24實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂比較分析：另一工廠同樣工況，采用實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂25實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂25實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂26實例3：酒精廠立式蒸煮罐破裂26實例4：攪拌釜合并進出口引發(fā)爆炸27實例4：攪拌釜合并進出口引發(fā)爆炸27實例4：攪拌釜合并“進、出料口”引發(fā)爆炸一間歇操作攪拌釜，為減少容器開孔、布管緊湊，將液態(tài)物料“進、出料口”合并，位于下封頭中心。接管端部與下封頭采用“平齊結構”，以滿足排液需要，但引發(fā)氣蝕、閃蒸，使管口附近封頭壁厚減薄。物料中含固體顆粒，槳葉的下返料攪拌作用加速下封頭磨損。28實例4：攪拌釜合并“進、出料口”引發(fā)爆炸一間歇操作攪拌釜，為實例4：攪拌釜合并“進、出料口”引發(fā)爆炸“進、出料口”附近成為檢測死角。內部檢測受到攪拌軸、槳葉限制；外部檢測受到外保溫層、管法蘭限制。由于對此類情況重視不夠，使管口附近下封頭壁厚嚴重減薄，引發(fā)攪拌釜爆炸。29實例4：攪拌釜合并“進、出料口”引發(fā)爆炸“進、出料口”附近成提示：

液體由狹窄的管路進入相對寬闊的容器空間，在壓力有所降低的同時，會產生氣蝕、閃蒸、磨損腐蝕，使管口附近容器殼體局部壁厚減薄。30提示：液體由狹窄的管路進入相對寬闊的容器空間腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)事先不查閱資料；忽視結構對腐蝕的影響；認為SS是萬能的耐蝕材料；忽視加工（焊接）對腐蝕的影響；不重視大氣、水、蒸餾水等的腐蝕。31腐蝕環(huán)境選材誤區(qū)事先不查閱資料；31選材的思路與影響因素成分決定組織，組織決定性能，性能決定選用。同時應注意“加工”、“環(huán)境”、“比較”三環(huán)節(jié)。

加工環(huán)境比較成分組織性能選用→→→32選材的思路與影響因素成分決定組織，組織決定性能，性能決定選用“性質”與“性能”性質：一種事物所固有的、區(qū)別于其他事物的屬性。性能：某種事物的性質在特定環(huán)境條件下所表現(xiàn)出的功能。二者的區(qū)別在于“環(huán)境”，性質是固有的；環(huán)境是千變萬化的；所以對性能的要求是變化的。33“性質”與“性能”性質：一種事物所固有的、區(qū)別于其他事物的屬“性能”之一：δn↑～PWHT臨界應力Sc＞σ最大，可避免SCC。Sc＞σs-——設計應力（外應力）Sc＞4.5[σ]——應力集中處最大應力顯然“Sc＞4.5[σ]”是控制環(huán)節(jié)。δn↑，經濟上不合理，受力分析更不合理?！郟WHT是合理措施。對已形成尖銳缺口部位：“4.5”→∞，δn↑和PWHT都無濟于事?！啾都臃婪?。34“性能”之一：δn↑～PWHT臨界應力Sc＞σ最大，可避免“性能”之二：低（常）溫～高溫σs——體心立方材料的屈服強度；σS`——面心立方結構材料的屈服強度；σc——斷裂強度；

tk——韌脆轉變溫度Tc。35“性能”之二：低（常）溫～高溫σs——體心立方材料的屈“性能”之二：低溫～高溫36“性能”之二：低溫～高溫36“性能”之二：常溫～高溫Te——等強溫度

常溫：晶界↑∴細化晶?！缺砻娣e↑

高溫：晶內↑∴粗晶粒——比表面積↓37“性能”之二：常溫～高溫Te——等強溫度37“性能”之二：常溫～高溫38“性能”之二：常溫～高溫38“性能”之三：F體～A體39“性能”之三：F體～A體39“性能”之四：高壓～低、中壓項目低、中壓高壓選材假設均勻、各向同性裂紋體基本理論彈性、塑性變形階段。薄膜理論，材料力學。裂紋形成與擴展的控制，引入斷裂力學評定。管法蘭密封結構整體法蘭螺紋法蘭（板式）等徑螺柱（栓）縮徑螺柱無自位性的墊片有自位性的透鏡墊40“性能”之四：高壓～低、中壓項目低、中壓高壓選材假設均勻、各“性能”之五：易受腐蝕的“陽極”

金屬材料的破壞是陽極反應的直接結果，腐蝕破壞總是主要集中在陽極區(qū)。所以需要注意：電極電位較低的金屬——電偶腐蝕（避免大陰小陽），各種金屬在不同介質中腐蝕電位次序不同；溫度較高的部位——溫差電池（注意局部溫差）；41“性能”之五：易受腐蝕的“陽極”金屬材料的破壞是“性能”之五：易受腐蝕的“陽極”3.濃度較低的部位——氧濃度較低部位，鹽離子濃度較低部位?？p隙腐蝕