金属设备材料环境结构因素腐蚀原因分析

1金属设备腐蚀分析学习重点：影响金属腐蚀的因素石油化工设备的腐蚀特征学习难点：设备选材——耐腐蚀金属材料的选择影响金属腐蚀的因素腐蚀变化内因外因材料环境金属腐蚀腐蚀原因腐蚀机理防腐措施2影响金属腐蚀的因素

材料因素环境因素设备因素3影响金属腐蚀的因素材料因素腐蚀是由金属的阳极溶解反应与介质中去极剂的阴极还原反应(即去极化作用)共同作用的结果。腐蚀的阴极、阳极反应随着金属种类的不同会有变化。阳极反应：不同金属平衡电极电位不一样。阴极反应：同一去极剂在不同金属电极材料，其交换电流密度不一样。1.金属材料化学性能的影响4影响金属腐蚀的因素材料因素金属平衡电位越正1.金属材料化学性能的影响热力学稳定越高腐蚀倾向越小腐蚀发生是否明显动力学因素的影响钛（-1.66)铝(-1.63)5影响金属腐蚀的因素材料因素合金：一种金属元素和一种或几种其它元素熔合后而组成的具有特殊特性的物质。2.合金元素与杂质铜合金铝合金金属化合物铁碳合金6影响金属腐蚀的因素材料因素合金元素：在炼金属的时候为达到某几种性能有目的地加入一定量一种或多种的金属或非金属元素，对某种性能有改善作用。提高金属的热力学稳定性。加入平衡电位较高合金元素，使合金的平衡电位升高。2.合金元素与杂质7影响金属腐蚀的因素材料因素

合金元素对腐蚀反应的影响，随腐蚀环境而变，不存在一个普遍适用的法则。塔曼（Tammann)定律：合金元素加入量存在一个临界值，达到该值，合金的腐蚀性急剧变化。2.合金元素与杂质8影响金属腐蚀的因素材料因素

电化学腐蚀反应是从金属的表面开始。金属表面的粗糙度影响水分及尘粒的吸附，水与尘粒的吸附，促成腐蚀。3.材料的表面状态均匀、光滑耐腐蚀性能好粗糙、划伤局部腐蚀9影响金属腐蚀的因素材料因素

应力的产生：金属在冷加工、焊接、装配避免方法：设法减小或消除表面拉应力在表面预加压应力(如喷丸处理)

4.内应力减小应力集中的结构,降低表面粗糙度,提高焊缝质量(消除各种缺陷)10影响金属腐蚀的因素材料因素

喷丸处理——喷丸强化将无数小圆形称为钢丸的介质高速且连续喷射，捶打到零件表面，从而在表面产生一个残余压应力层。抵消一部分抗应力，减少零件疲劳，延长安全使用寿命。不足：厚度>2mm需完全受控，否则易变形4.内应力11影响金属腐蚀的因素材料因素

目的：消除内应力、使成分均匀化原因:不适当的热处理或焊接工艺，可使奥氏体不锈钢在敏化温度区间停留或反复通过敏化区，增加对晶间腐蚀的敏感性。5.热处理

晶间裂纹穿晶裂纹混合型裂纹

12影响金属腐蚀的因素材料因素

电偶电池电偶腐蚀面积效应对阳极腐蚀速率的影响绝缘6.电偶效应13影响金属腐蚀的因素

材料因素

环境因素设备因素14影响金属腐蚀的因素环境因素去极剂对腐蚀的影响规律去极剂对腐蚀没有影响区分钝化区域钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。

151.去极剂种类与浓度影响金属腐蚀的因素环境因素去极剂对腐蚀的影响规律16影响金属腐蚀的因素环境因素去极剂对腐蚀的影响规律17影响金属腐蚀的因素环境因素去极剂对腐蚀的影响规律详见P28表2-118影响金属腐蚀的因素环境因素

2.溶液PH值一般在酸性溶液中的腐蚀速度随pH值的增加而减小；中性溶液中，以氧去极化反应为主，腐蚀速度不受pH值的影响；在碱性溶液中，金属常有钝化的情况发生，腐蚀速度下降；对于两性金属，在强碱性溶液中，腐蚀速度再次增加。19既能和酸反应,也能和碱反应的金属影响金属腐蚀的因素环境因素

3.温度腐蚀速率与温度的变化有直接的关系。温度升高使钝化变得困难甚至不能钝化。温度分布的不均匀，常对腐蚀反应有极大影响。20影响金属腐蚀的因素环境因素

4.流速对于电化学腐蚀的阴极过程处于氧浓度极化控制时，溶液流速的影响是重要的。对于非钝化体系，流速增加，极限扩散电流密度增加，腐蚀速度增加。对于钝化体系，当v＜v临时，其影响同非钝化体系。当v≥v临，进入钝化区，腐蚀速度大大下降，且不随流速的变化而变化。当流速太大时，又会产生新的腐蚀——磨蚀，使腐蚀速度再次增大。21影响金属腐蚀的因素环境因素

5.溶解盐与阴、阳离子某些盐类水解后，使溶液的pH值变化，强酸与弱碱盐，溶液呈酸性，对氢去极化腐蚀起促进作用。弱酸与强碱盐，溶液呈碱性，将抑制钢铁的腐蚀。AlCl3NiS04NH4N03

Na3P04Na2CO3Na2Si03

22影响金属腐蚀的因素环境因素

5.溶解盐与阴、阳离子卤素的阴离子氧化剂加速腐蚀，破坏钝化型金属保护膜，发生局部腐蚀。F、Cl、Br、I、At氧化性盐类，开始时，盐浓度的增加则促进腐蚀；但超过某个临界浓度时，则能使某些金属钝化，从而抑制腐蚀。亚硝酸钠重铬酸钾铬酸钾23影响金属腐蚀的因素环境因素

6.微生物和海水24影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质25影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质原油组成烃类非烃类氮化合物氧化合物硫化合物芳香烃环烷烃烷烃CnH2n-6（n≥6）CnH2n+2CnH2(n+1-g）

26影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质原油组份主成份杂质氮N氧O硫S氢H碳C11%~14%83%~87%金属元素27影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质密度粘度馏程凝点含蜡量沥青质胶质28残炭值水分含盐量闪点灰分机械杂质原油性质指标影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质盐含量硫含量酸值氮含量29影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质了解加工油品性质判断油品腐蚀性强弱设计选材生产掺混设备防腐基础装置设计与生产30影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物原油含有不同程度的水、无机盐、有机酸盐、金属有机化合物、泥砂及其它杂质。溶于水的酸、碱、盐等无机物，水洗法可除去。不溶于水的形成乳化液，悬浮在原油中，含有盐——氯化钠、氯化镁、氯化钙。氯化镁、氯化钙易水解31影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物氯化镁和氯化钙受热水解反应式：

MgCl2十2H20120℃Mg(OH)2+2HCl

CaCl2+2H20175℃Ca(OH)2+2HCl溶解率高32影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物HCl遇水解与钢铁的反应：2HCl·H20+FeFeCl2·H20+H2↑

2HCl+H20

2HCl·H20碳钢产生点蚀33影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物在低温度时，FeCl2又可与原油中的H2S发生可逆反应在没有H20、HCl存在时，H2S可腐蚀钢铁在表面生成硫化铁保护膜。如有HCl存在时，则可发生反应，破坏FeS保护膜。

FeCl2+H2S→FeS+2HClFe+H2SFeS+H2FeS+2HClFeCl2+H2S34影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物

由于油田油井的老化，为达保产增产的目的，采油企业采油时采取了加注助剂的方法，主要是加入四氯乙烯，或四氯化碳，这些物质含有机氯较高，如涠洲原油去年以前氯含量为2.68µg·g-1，现在已变为9.55µg·g-1，甚至更高。这些原油加工时会对装置会造成影响。35影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物原油加工氯含量的变化：

原油中的氯化物分为无机和有机氯两类，电脱盐工艺无机氯脱除率在88.0-99.1%，有机氯含量几乎不降低。150℃以下馏分油和350℃馏分油氯含量均较高。36影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物氯含量（主要是有机氯）主要存在轻馏份的石脑油和煤油中，对装置的影响主要是一次加工的塔顶系统，二次加工的加氢装置，汽油、石脑油储罐、下游化工装置等。航煤加氢T301于2011年5月2日挥发线腐蚀穿孔，经带压堵漏处理后勉强恢复生产，在6月底再次被迫停汽抢修更换。37加氢裂化新氢机（C102A/B/C）压缩机腐蚀新氢机过滤网堵塞,连续运行约2个月清一次机入口滤网,黑色粉末，且各段入口均有。气阀损坏故障：约一年更换一次气阀,多次发生气阀窜气故障,机组的四段缸套裂开。影响金属腐蚀的因素环境因素7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氯化物383号柴油加氢新氢机气阀处垢物分析情况采样地点：入口过滤网分析结果：主要腐蚀产物是NH4Cl及FeCl2影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质39产物来源：3号柴油加氢的新氢部分使用航煤加氢装置的循环氢，由于航煤加氢原料中氯较多，因此该循环氢中含有H2S、HCl和水份，因此对航煤加氢至3号柴油加氢管线造成腐蚀，腐蚀垢物带至3号柴加新氢机。影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质40加氢裂化新氢机气阀处垢物分析情况采样地点：入口过滤网分析结果：主要腐蚀产物是可溶性盐38.94%，硫化物54.4%，有机物约12%产物来源：加氢裂化装置新氢来自系统，主要有重整氢、渣油加氢脱硫后富氢、苯抽提的尾氢、乙烯氢、石蜡加氢废氢气。影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质41垢物分析结论：3号柴油加氢过滤器及气阀处垢物来自航煤加氢的循环氢中的氯化氢和硫化氢对氢气管路的腐蚀产物。加氢裂化装置过滤器及气阀处垢物来自系统氢气管路的腐蚀产物，腐蚀介质主要来源自石蜡加氢废氢气，但渣油加氢脱硫后废氢因是采用溶剂脱硫法，因此也会给系统氢气管网带来氯化气和硫化氢腐蚀所需的潮湿环境（饱合汽）。影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质42加裂E103奥氏体不锈钢管束腐蚀原因分析腐蚀类型：氯化物水溶液的点蚀产生该腐蚀类型的环境（壳程循环氢入口温度79℃，出口温度245℃）

影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质43加裂E103奥氏体不锈钢管束腐蚀原因分析氯的来源：来自原油中的氯酸盐催化剂新氢（循环氢中的氯化物和游离水）加氢裂化每次检修对E105检查均发现存在氯化铵，说明反应流出物中存在氯化物。2004年E105检修，发现大量氯化铵，经加氢催化剂泡水后的水溶液进行分析，氯离子含量超过6000ppm。更换管束825材质。影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质44压缩机风险分析及防范对策：氢气管线腐蚀物对新氢机气阀的影响

风险等级：高

风险频率：高防范对策：加强巡检，按特护设备的要求进行巡检，对各段出口温度严密监测，温差超2℃即要判断气阀是否已窜气。氢气进装置总管上加装可切换过滤器，提高过滤精度。(3号柴油加氢已实施，效果明显）影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质45E103管束腐蚀机风险分析及防范对策：影响风险等级：中风险频率：中防范对策：做好操作监盘，密切留意反应系统和新氢系统的压降、流量的变化（管束穿孔后循环氢会窜入反应流出物）。管束材质升级，由321升级至Incoloy825(NS1402)。加大循环氢脱硫量，降低循环氢系统汽液夹带。加大新氢系统冷却水量，降低新氢中的水含量。检修时抓好高分、循环氢脱硫塔、循环氢压缩机入口分液罐的破沫网安装质量，减少汽液夹带（渣油加氢采用聚结器，脱水效果好）。影响金属腐蚀的因素氯化物7.石油化工生产中的主要腐蚀介质46影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质硫化物原油中的总含硫量与腐蚀性能之间并无精确的关系，而与活性硫有关。中性硫化物活性硫化物单质硫硫化氢硫醇硫醚噻吩对金属有腐蚀作用47对金属没有直接腐蚀作用，高温下可分解为活性硫化物影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质硫化物原油中硫化物类型比原油总含硫量更为重要。元素硫和硫化氢可互相转化，硫化氢被空气氧化可以生成单质硫，单质硫与原油中的烃类物反应又可以生成硫化氢。硫化物的腐蚀作用与温度有直接的关系。低温部位的腐蚀以硫化氢为主，高温部位腐蚀则以单质硫为主。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质硫化物硫化物腐蚀与温度的关系①t≤120℃，硫化物未分解，有水存在时，形成H2S-H20型腐蚀。②120℃<t≤240℃，原油中硫化物未分解，对设备无腐蚀。③240℃<t<340℃，硫化物开始分解，生成H2S，随温度的升高腐蚀加重。49影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质硫化物硫化物腐蚀与温度的关系④340℃<t<400℃，H2S开始分解：

H2S→H2+SFe+S→FeSR—SH(硫醇)+Fe→FeS+不饱和烃⑤426℃<t<430℃，高温硫对设备腐蚀最快。⑥t>480℃，硫化氢近于完全分解，腐蚀率下降。⑦t>500℃，不是硫化物腐蚀范围，为高温氧化。50影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质硫化物硫化合物的腐蚀作用程度二硫化物元素硫多硫化物硫醇硫化氢脂肪族硫化合物51影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氮化物原油中含氮量较低，低温下稳定，因此氮化合物在常减压装置中很少分解。二次加工装置中，由于温度较高，或者催化剂的作用，则分解成可挥发的氨和氰化物，造成二次加工装置分馏塔顶及其冷凝冷却系统的H2S—HCN—NH3—H20型的低温电化学腐蚀和氢脆腐蚀。52影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸有机酸，主要是指环烷酸及少量的低分子脂肪酸。以原油酸值的大小来判断环烷酸的含量。53C、H、O三种元素组成的化合物影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸环烷酸值：中和1g油样的酸度所需的KOH的量。腐蚀显著环烷酸值>?54影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸环烷酸腐蚀一般发生在204℃～371℃温度范围内，通常为局部腐蚀。超过398℃时，环烷酸不是分解就是蒸馏成汽相。热分解可能会形成轻质有机酸或CO2，影响冷凝水的腐蚀性。环烷酸仅发生在液相场合。环烷酸腐蚀受流速影响，流速增加加速硫化物保护层的破坏，在汽液相系统中影响最明显。55影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸环烷酸腐蚀在高流速部位特别显著，如加热炉出口、塔的进料口附近都可能发生环烷酸腐蚀。在特别低的硫含量，甚至在低酸值下，环烷酸腐蚀可能更加严重。56保护性硫化物未形成影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸

常压塔的常二线和进料段间内构件坑蚀严重，降液板减薄、多处蚀穿，常三线及进料段间小梁（材质碳钢），多处小梁垂直段仅有2mm左右，有一根小梁垂直段基本已蚀完。57影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸

减压塔减三线和减四线的塔壁衬里焊缝腐蚀严重，升气孔顶盖已蚀穿，蚀穿处边缘成纸状。减压塔减三线集油箱升气孔顶板（材质321）58酸值达1.8mg/g影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质有机酸温度低于220度或温度高于420℃、流速不超过25～30m／s宜选316L不锈钢加热炉管管线和热交换器等可选用Cr5Mo低合金钢塔体高温部位可选用碳钢+0Cr13或0Cr13Al钢（SUS405）之类的铁素体不锈钢复合板塔内件的材质则可选用0Cr13钢、12AlMoV钢和渗铝碳钢等塔体材料也可选择Cr18Ni10Ti钢（SUS321换热器的管子可选用Cr5Mo和渗铝碳钢。

管道宜使用Cr5Mo钢，但转油线弯头等冲刷腐蚀严重的部位，可选用316L钢。59选材防酸蚀措施影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢60一次加工二次加工原油加工预处理和原油蒸馏方法。组分沸点的差异，从原油中提炼出直馏汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等。将半成品分作为原料，进行原油二次加工，如催化裂化、催化重整、加氢裂化等向后延伸的炼制过程，可提高石油产品的质量和轻质油收率。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢611.氢鼓泡氢损伤形式钢在Ph值为4～4.3湿H2S环境的氢鼓泡图影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢621.氢鼓泡(HB)氢损伤形式H2S在水中发生离解：H2S=H++HS-

H++S2-阳极反应：Fe→Fe2++2e二次过程：Fe2++S2-→FeS阴极反应：2H++2e→2H2H（渗透）→H2↑阴极反应出来活性很强的[H]，向钢中渗透、扩散进入钢材内部，在非金属夹杂物处(MnS)集聚并形成氢分子。随着氢分子量数量的增加，其形成的压力不断增高，最后导致夹杂物尖端产生鼓泡。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢632.氢脆氢损伤形式氢本身引起钢材脆化现象。氢原子渗人钢材后，使钢材晶粒结合力下降，而造成钢材的延伸率和断面收缩率下降或出现延迟破坏现象。若氢气从钢材中释放出去，钢材的机械性能仍可恢复。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢642.氢脆氢损伤形式阴极型氢脆断损伤示意图

影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢653.表面脱碳氢损伤形式钢材与高温氢接触后，形成表面脱碳。表面脱碳不形成裂纹，强度及硬度下降，而延伸率增高。

加热时由于气体介质和钢铁表层中碳的作用，使表层含碳量降低的现象。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢664.氢腐蚀(内部脱碳)氢损伤形式高温高压下的氢渗入钢材后和不稳定碳化物形成甲烷。钢中甲烷不易逸出，而使钢材产生裂纹和鼓泡，并使强度和韧性显著下降。

腐蚀反应是不可逆的，是永久性脆化。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢675.氢致开裂(HIC)氢损伤形式金属内的不同平面上连接相邻的氢鼓泡在内部或在金属表面上阶梯状的裂纹。氢致开裂不需外加应力。影响金属腐蚀的因素环境因素

7.石油化工生产中的主要腐蚀介质氢686.应力取向氢致开裂(SOHIC)氢损伤形式许多细小的气泡堆积在一起，排成阵列，氢诱导裂纹平行于阵列方向。因高度集中的拉应力作用，裂纹的方向是横穿母材厚度的。SOHIC是HIC的一种特殊形式。影响金属腐蚀的因素设备结构因素

69腐蚀是从绘图板开始的2023/1/15应力应力腐蚀破裂(拉应力)腐蚀疲劳(交变应力)磨损腐蚀(剪切应力)表面状态与几何形状点蚀缝隙腐蚀浓差电池腐蚀异种金属组合电偶腐蚀电位低的被腐蚀改变结构设计不合理沉积物排放CL-浓缩产生点蚀、缝隙腐蚀材料表面特性和力学状态影响金属腐蚀的因素设备结构因素701.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计烟囱的保温绝热露点腐蚀露点：工艺气体在降温过程达到相变点产生液态结露。烟气中含有SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离。在此阶段，工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。烟气中所含NOX、吸收剂中的水及水中所含的氯离子对金属基体也具有腐蚀能力。

影响金属腐蚀的因素设备结构因素

711.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计不好好烟囱的保温绝热(a)(b)影响金属腐蚀的因素设备结构因素

721.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计不好好烟囱的保温绝热影响金属腐蚀的因素设备结构因素

731.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计不好好壳体底部排液管(a)(b)影响金属腐蚀的因素设备结构因素

741.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计不好好壳体支架影响金属腐蚀的因素设备结构因素

751.保温、保冷和绝热防腐蚀结构设计不好好绝热层护板和绝热材料(a)(b)影响金属腐蚀的因素设备结构因素3.塔体刚性圈防腐蚀结构设计不好较好好76影响金属腐蚀的因素设备结构因素4.减轻腐蚀的结构防腐蚀结构设计不好较好好在零件中相邻两壁之间应该有足够的空间77影响金属腐蚀的因素设备结构因素5.渐缩管设计过渡区－－避免磨损腐蚀防腐蚀结构设计不利有利过渡区很小过渡区有利于液体流动78高流速管道接头影响金属腐蚀的因素设备结构因素6.高速流体管道三通设计－－采用流线型过渡结构防腐蚀结构设计不好较好较好79不同断面（壁厚）焊接－－减小焊缝处应力影响金属腐蚀的因素设备结构因素8.不同断面的焊接防腐蚀结构设计80不好好影响金属腐蚀的因素设备结构因素防腐蚀结构设计9.不同金属间的焊接不要把与介质接触的器壁熔透－－避免组织变化－－防止晶间腐蚀、选择性腐蚀81设计时可考虑在两段管之间加入一段可更换的管,此管由较活泼的金属制造。备件储备考虑设置易损件,以便及时更换。（a）（b）影响金属腐蚀的因素设备结构因素防腐蚀结构设计10.异种金属连接82氢腐蚀一氧化碳气体腐蚀硫化氢及硫化物腐蚀氮腐蚀石油化工设备的腐蚀特征高温、高压下腐蚀性介质对材质及其性能的影响83石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀第二阶段氢与钢材组分发生化学反应。压力增加，Fe3C分解成铁和甲烷；温度升高，加速脱碳反应速率。氢造成钢内部脱碳和产生甲烷气体，气态甲烷导致内部诱发微裂纹，甚至在钢材表面产生鼓泡。84石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀敏感性与温度、氢分压、合金材料有关；氢蚀发生的决定因素：环境温度和氢分压氢蚀反应发生在钢材表面时表现为表面脱碳，从而造成表面的硬度、强度下降。氢蚀反应发生在钢材内部时表现为内部脱碳和开裂。85石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀钢材抗氢蚀能力的影响因素86石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀87石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀88石油化工设备的腐蚀特征氢的腐蚀89石油化工设备的腐蚀特征一氧化碳气体腐蚀在一般温度和压力下，CO体并不是一种腐蚀性气体。当压力和温度同时增大时，CO气体变成腐蚀性气体。与铁化合形成挥发性物质，使壁厚减薄。90石油化工设备的腐蚀特征一氧化碳气体腐蚀腐蚀特点在某一压力下，在某一温度范围内，腐蚀速率达最大值，超出该范围后，却又不再腐蚀。CO气体腐蚀的压力与温度范围当压力升高，腐蚀温度范围扩大，并向高温侧移动。91石油化工设备的腐蚀特征一氧化碳气体腐蚀H2和CO气体同时存在的条件下，选材建议：Cr钢：30%Cr-Ni钢：Cr2.5%，Ni：25%锰青铜：5%2)Cr：13%与17%，钢材耐CO的腐蚀性能稍差一些，但价格便宜，故常被采用。3)碳钢和低合金钢耐氢腐蚀性较差，要适当避开腐蚀最剧烈的温度范围，否则不够稳定。钢材腐蚀不受CO气体的压力和温度的影响92石油化工设备的腐蚀特征硫化氢及硫化物腐蚀含硫化合物腐蚀类型93石油化工设备的腐蚀特征硫化氢及硫化物腐蚀硫化物的腐蚀特点馏份越重，含硫越高，但腐蚀性不一定越大；硫腐蚀与流速有关，超过30m/s腐蚀加剧；和环烷酸一样，在涡流高的地方保护性的硫化膜被冲刷，腐蚀加剧；易发生发生部位：气液界面，闪蒸段，特别是转油线、重沸器回流段、泵、管线产生涡流的地方。94石油化工设备的腐蚀特征硫化氢及硫化物腐蚀95石油化工设备的腐蚀特征硫化氢及硫化物腐蚀耐腐蚀用钢碳钢在H2S水溶液中生成的FeS，在温度＜50℃时，生成的FeS疏松，没有保护性；当温度在100－150℃，FeS具有一定的致密性，具有较好的保护性。含铬5%以上合金钢被高温硫化氢腐蚀后，能在钢材表面形成三层垢壳，外层是多层的硫化亚铁，中间是致密的Cr2O3，内层是致密比较稳定的尖晶石型化合物FeCr2O4。高硫油选材导则推荐:<240℃碳钢>240℃Cr5MoCr9MoCr1318-8渗铝钢96石油化工设备的腐蚀特征氮腐蚀高温下从循环气中分解出来的氮，扩散到钢材中形成又硬又脆的氮化物，导致氮化腐蚀，使钢的冲击韧度大大降低。能抗氮腐蚀的钢材，也能耐氢腐蚀。采用奥氏体铬镍铜可耐氮的腐蚀。97腐蚀失效类型的特征及产生条件腐蚀失效类型1.点蚀2.氢腐蚀3.交变应力作用下的腐蚀疲劳4.拉应力下的腐蚀破裂5.缝隙腐蚀6.电偶腐蚀7.晶间腐蚀8.氢脆9.石墨化腐蚀全面腐蚀局部腐蚀均匀腐蚀98均匀腐蚀：设计时，要预先估计腐蚀速度，给壁厚增加一定的余量，选择合适的耐腐蚀材料或防腐蚀涂料，尽量减少设备暴露在腐蚀环境中的面积，避免过分潮湿等。局部腐蚀：在某些局部发生的腐蚀，往往造成很深的腐蚀缺口而产生很大的应力集中，因为不易发现而造成严重的事故和损失。腐蚀失效类型的特征及产生条件腐蚀失效特征99均匀腐蚀与局部腐蚀的区别危害性：

均匀腐蚀：速率可测、破坏易防－－腐蚀裕量

局部腐蚀：局部腐蚀速率远远高于全面腐蚀、破坏无先兆、危害性大。

事故比例(日本十年化工机械破坏事例统计)：

均匀腐蚀：8.5%

局部腐蚀：88%（应力腐蚀45.6%，孔蚀21.6%，腐蚀疲劳8.5%，晶间腐蚀4.9%，高温氧化4.9%,氢脆3.0%）腐蚀失效类型的特征及产生条件100孔蚀(点蚀、小孔腐蚀)：金属表面的不均匀性，如存在划痕、表面缺陷，夹杂等点蚀源。介质中的卤素族阴离子和氧化剂同时存在。钝性金属容易产生点蚀。腐蚀特征：腐蚀孔直径很小，沿深度扩展，直至穿孔，表面上呈麻点状。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件10118-8钢在NaCl溶液中孔腐蚀过程示意图孔蚀(点蚀、小孔腐蚀)腐蚀失效类型的特征及产生条件表面状态102腐蚀失效类型的特征及产生条件孔蚀(点蚀、小孔腐蚀)避免方法：（1）从材料上考虑：如何降低有害杂质的含量，加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素。（2）从工艺介质上考虑：设法降低介质中的尤其是卤素离子的浓度；（3）从结构设计上考虑：消除死区，防止溶液中有害物质的浓缩；（4）采用阴极保护103缝隙腐蚀：在零件表面很小的间隙或裂缝处产生的腐蚀现象。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件104碳钢在海水中缝隙腐蚀过程示意图缝隙腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件105几何因素缝隙腐蚀局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件一般缝隙为0.025~0.1mm工程结构：铆接板的结合面、螺纹连接、螺母压紧板、法兰垫片结合面、设备底板与基础的接触面等等。泥沙、污垢、灰尘等沉积在金属表面上，无形中亦形成了缝隙。避免方法要求零件表面光滑，无裂缝，焊缝根部无裂缝。106法兰垫片处的缝隙腐蚀缝隙腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件107有些是设计不合理造成的，有些从设计上难以避免。非连续焊接造成缝隙缝隙腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件108振动裂纹腐蚀：在有切口或应力集中的表面，再加振动的作用，在腐蚀条件下会产生腐蚀现象。避免方法：先分析振动产生的原因，并设法消除。在结构上消除切口和应力集中源或将有应力集中的表面用喷丸、液压等方法强化。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件109应力裂纹腐蚀：在拉应力作用下，机械零件的应力集中部位产生腐蚀。

避免方法：设法减小或消除表面拉应力，在表面预加压应力(如喷丸处理)。此外，采用各种减小应力集中的结构，降低表面粗糙度，提高焊缝质量(消除各种缺陷)等，都可以减轻零件的腐蚀。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件110局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件产生条件：腐蚀性流体、相对运动速度较高、流体中含固体颗粒等。与磨损的区别：磨损腐蚀过程金属仍以金属离子形式溶入溶液，而磨损是以粉末形式脱落。举例：离心泵叶轮、搅拌器、阀门、弯头、换热器入口管等。形式分类：湍流腐蚀、空泡腐蚀(汽蚀)、微振腐蚀等。石化装置常见前两种。磨损腐蚀111湍流腐蚀破坏形态示意图湍流腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件112

空泡腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件空泡腐蚀（汽蚀）：汽泡在崩溃时产生的冲击波对金属表面起强烈的锤击作用，不仅能破坏表面膜，甚至可使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落。113力学因素异种金属腐蚀：相互接触的两种金属之间有一定的电化学势差，由于介质的作用形成局部电解，引起腐蚀。

避免方法：合理选用材料采用电化学势差较小的金属组合把两种金属隔离等。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件异种金属组合因素114异种材料组合-----接触部位局部腐蚀：电位较低的金属，溶解速度电位较高的金属，溶解速度电偶腐蚀、接触腐蚀、双金属腐蚀－－两种不同电极构成的宏观腐蚀电池异种金属腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件电偶电池115法兰连接的正确绝缘防止电偶腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件116石墨化腐蚀：铸铁中含有网状石墨，发生腐蚀时石墨为腐蚀电池阴极，铁素体组织为阳极。铁发生选择性溶解，留下石墨残体骨架。从外形看并无多大的改变，但机械强度严重下降，极易破损。灰铸铁构件、管道在水中和土壤中极易发生这种腐蚀破坏。局部腐蚀腐蚀失效类型的特征及产生条件117耐腐蚀金属材料

一、提高金属材料耐腐蚀性的合金化原则金属钝化：Zn、Ti、Nb、Al、Cr、Ni、Co等

提高合金耐蚀性的主要措施：（一）降低合金中阳极相的活性1．提高合金的热力学稳定性，如Cu中加Au，Ni中加Cu，钢（或Cr钢中）加入Ni等1182．减少阳极区的面积:腐蚀过程中，如果合金的基体为阴极，强化相为阳极,则减小阳极区面积可提高合金耐蚀性。（难操作）3．促进钝化，铁和镍中加入铬4．对于能够钝化的腐蚀体系，如在Cr-Ni不锈钢中加入Pt、Pd、Ag、Au耐腐蚀金属材料

119常见耐腐蚀金属材料（一）碳钢和铸铁1．碳钢和普通铸铁耐腐蚀性差，但在碱及碱性的溶液、浓硫酸、浓硝酸、浓氢氟酸中，由于表面形成稳定性膜，耐蚀性较好。2．耐蚀铸铁。含硅量在1.4-1.8％含磷量在0.5-1.1％，耐浓酸120常见耐腐蚀金属材料（二）耐蚀低合金钢1．耐大气腐蚀低合金钢。含铜、磷、铬等如15Mn5Cu、09MnCuPTi等2．耐海水腐蚀低合金钢。含有Cr、Ni、Al、P、Si、Cu等，如10CrMoAl、12Cr2MoAlPt3．耐硫化氢腐蚀低合金钢。主要的合金元素有钼、铌、钛、钒等强碳化合物形成元素和稀土元素，如12MoAlV、15Al3MoWTi等121常见耐腐蚀金属材料4．耐高温高压氢、氮的腐蚀低合金钢。主要合金元素有铬、钼、W、V、Nb、Ti等强碳化合物形成元素，如10MoWVNb、10MoWVNbTi等。（三）不锈钢分类：奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，其中奥氏体不锈钢应用最广泛1221．奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢的含Cr量在18％以上，镍含量在8％以上，通常称为18-8不锈钢常温下这种钢耐稀硝酸、冷磷酸、有机酸，碱和盐溶液的腐蚀，但耐硫酸和盐酸腐蚀性较差，加入Ti、Nb、Cu、Mo和Si则可改善其耐硫酸腐蚀性能，加入Nb和Ti还可提高抗晶间腐蚀能力常见耐腐蚀金属材料1232.