no.6模块三 任务三 局部腐蚀(缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂)

化工腐蚀与防护模块三常见的腐蚀类型任务三常见的局部腐蚀（二）任课教师：钟红梅任教班级：化工0913-8教学时间：2011年下学期知识回顾1、电偶腐蚀的防止方法2、点蚀的机理3、点蚀的防止方法2教学任务•任务三局部腐蚀（二）一、缝隙腐蚀二、晶间腐蚀三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏应力腐蚀破裂腐蚀疲劳空泡腐蚀3【知识目标】1、了解局部腐蚀的概念；2、了解局部腐蚀的发生机理；3、掌握局部腐蚀的防止措施。【能力目标】1、能辨别化工生产实际中发生的局部腐蚀；2、能对具体的局部腐蚀进行分析并有效预防。【素质目标】1、培养严谨求实、勤奋好学、团结协作精神；2、培养理论联系实际观念。教学目标4一、缝隙腐蚀1、概念金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝内金属加速腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。任务三局部腐蚀（二）2、特征①缝隙必须很小（一般0.025~0.1mm）。②几乎所有的介质，包括中性、接近中性及酸性介质都能发生缝隙腐蚀。③具有自钝化特性的金属或合金敏感性较高。5任务三局部腐蚀（二）一、缝隙腐蚀3、机理闭塞电池模型教材P49:图3-5碳钢在中性海水中缝隙腐蚀示意氧浓差电池→闭塞电池的形成→酸化自催化作用→腐蚀加速缝隙腐蚀示意4、防止消除缝隙——最好方法选用不吸湿垫片去除固体颗粒电化学保护通常采用阳极保护。教材P130【思考】为什么一般不提倡用改变材料的方法来防止缝隙腐蚀？6二、晶间腐蚀1、概念指金属材料在适宜的腐蚀性介质中沿晶界发生和发展的局部腐蚀形态。任务三局部腐蚀（二）2、特征①金属损失量很小。②不锈钢、镍基合金、铝合金、镁合金等都是晶间腐蚀敏感性高的材料。晶间腐蚀示意7任务三局部腐蚀（二）晶间腐蚀示意形成碳化物Cr23C6而析出。由于铬的扩散速度较慢且得不到及时补充，因此晶界周围严重地贫铬。而贫铬区的小阳极（晶界）和未影响区域的大阴极（晶粒）构成了局部腐蚀电池，因而使贫铬区受到期了晶间腐蚀。二、晶间腐蚀3、机理理奥氏体不锈钢的晶间腐蚀机—贫铬理论当奥氏体不锈钢经高温固溶处理后，其中的碳处于过饱和状态，当在敏化温度（500℃～800℃）范围内受热时，奥氏体中过饱和的碳就会迅速向晶界扩散，与铬8任务三局部腐蚀（二）二、晶间腐蚀4、防止降低钢中含碳量因为碳与铬形成Cr23C6碳化物导致晶间腐蚀的发生，当含碳量降到0.02%（超低碳）以下时，不易产生晶间腐蚀。加入稳定化元素在不锈钢中加入稳定化元素钛（Ti）或铌（Nb），可优先与碳形成稳定型碳化物，不至于形成Cr23C6，有利于防止贫铬现象。采用固溶处理使Cr23C6向TiC或NbC转变，不再析出碳化铬。9任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（一）拉应力与环境联合作用—应力腐蚀破裂1、概念拉应力与腐蚀环境的联合作用所引起金属的腐蚀破裂，称为应力腐蚀破裂（一般简称SCC）。2、应力腐蚀破裂的条件和破裂形式条件：拉应力与特定介质破裂形式：穿晶型、晶界型和混合型。教材P51：表3-3常用金属易于产生应力腐蚀破裂的腐蚀介质StressCorrosionCraking10任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（一）拉应力与环境联合作用—应力腐蚀破裂3、应力腐蚀破裂的力学过程和特性力学过程拉应力—主要因素之一裂纹的存在—重要因素之一特性①应力必须是拉应力。②合金对SCC的敏感性比纯金属高。③对某一种合金仅有几种化学介质能引起它的应力腐蚀破裂。④应力腐蚀裂纹的走向在宏观上与主拉应力的方向垂直，且断口总是宏观脆性的，即使韧性很好的合金也是如此。⑤对某种金属材料，在特定的腐蚀环境中，只有足够大的拉应力才会发生SCC，否则应力腐蚀破裂就不会发生。11任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（一）拉应力与环境联合作用—应力腐蚀破裂4、应力腐蚀破裂的防止①选择适当的材料。②热处理消除残余应力。③改变金属表面应力的方向。④合理设计设备结构和控制制造工艺。⑤严格控制腐蚀环境。⑥添加缓蚀剂。⑦采用保护性覆盖层。⑧采用阴极保护。12任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（二）交变应力与环境联合作用—腐蚀疲劳1、概念材料或结构在交变载荷和腐蚀介质共同作用下而引起的材料疲劳强度或疲劳寿命降低的现象称为腐蚀疲劳。如：化工行业的泵轴及汽车弹簧经常受拉压交变应力；间隙性输送热流体的管道、传热设备、反应釜等也有可能由于温度周期性变化而产生腐蚀疲劳。13任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（二）交变应力与环境联合作用—腐蚀疲劳2、防止a.降低应力如：通过设计合理的结构，采用合理的加工、装配方法以及消除应力处理等措施，减小构件的应力。b.阴极保护如：低碳钢在3%氯化钠溶液中，外加电流可实现阴极保护。c.阳极保护如：不锈钢可采用阳极保护。14任务三局部腐蚀（二）三、力与环境联合作用产生的腐蚀破坏（三）冲击应力与环境联合作用—空泡腐蚀1、概念空泡腐蚀是金属与液体介质之间作调整相对运动时液体介质对金属进行的冲击加腐蚀的一种腐蚀形式，空泡腐蚀的结果使金属表面呈蜂窝状腐蚀坑。2、防止设计结构合理的流道合理选材如：选用硬度大并有足够的延展性、组织均匀、表面光滑、耐蚀能力强的材料。使材料表面有吸收冲击力的功能如：用弹性涂层等。15【思考与讨论】教材P54：思考题第4～6题4、什么是缝隙腐蚀？特征有哪些？5、什么是晶间腐蚀？6、什么是应力腐蚀破裂？特征有哪些？【作业】教材P55：习题第4题16