容器封頭局部腐蝕的幾種形式

　　腐蝕定義為材料由于與其所處環(huán)境介質(zhì)的反應(yīng)而造成的破壞。對(duì)于含鎳封頭來說，腐蝕有兩種主要形式：一種是均勻腐蝕，另一種是局部腐蝕。在海洋大氣中的鐵銹 是一種一般或均勻腐蝕的典型例子。此處金屬在其整個(gè)表面上均勻地被腐蝕。在這種情況下，鋼表面形成疏松層，這層腐蝕產(chǎn)物很容易去除。另一方面，像合金400 這種 性較好的金屬，它們?cè)诤Ｑ蟠髿庵斜憩F(xiàn)出良好的均勻抗腐蝕性。這是由于合金400 可形成一種 薄而堅(jiān)韌的保護(hù)膜。封頭均勻腐蝕是一種 容易處理的腐蝕形式，因?yàn)楣こ處熆梢远康卮_定金屬的腐蝕率并可 地預(yù)測(cè)金屬的使用壽命。由封頭局部腐蝕而引起的破壞是很難預(yù)測(cè)的。因而，設(shè)備的壽命也不能 地預(yù)計(jì)。這里給出幾種局部腐蝕的例子。

　　1. 封頭電化學(xué)腐蝕

　　當(dāng)兩種或多種不同的金屬在某種導(dǎo)電液(電解液)存在條件下接觸和連接時(shí)，電化學(xué)腐蝕 發(fā)生了。此時(shí)，兩種金屬間建立了勢(shì)能差，同時(shí)電流將流動(dòng)。電流會(huì)從抗腐蝕能力較差的金屬(即陽極)流向抗腐蝕能力較強(qiáng)的金屬(即陰極)。腐蝕由陰級(jí)上的反應(yīng)情況而控制，如氫氣的生成或氧氣的還原。如果某一大的陰極面與某一小的陽極面相連接時(shí)，陽極和陰極之間即會(huì)產(chǎn)生大的電流流動(dòng)。這種情況必須避免。另一方面，當(dāng)我們將情況顛倒一下，即讓某一大的陽極面與小的陰極面相連接時(shí)，兩種金屬之間則會(huì)產(chǎn)生小的電流流動(dòng)。這種情況是我們所期望的。 封頭在實(shí)用指南中，我們將位于某一容器或槽中的焊接金屬接點(diǎn)設(shè)計(jì)為陰極。緊固件裝置是這樣設(shè)計(jì)的，即將陰極緊固件(小面積)與陽極件(大面積)連接在一起。此概念的例子是將鋼板用銅鉚釘鉚接在一起并暴露在流動(dòng)速度低的海水中。銅質(zhì)固定件為小的陰極面，而鋼板為大的陽極面。這種設(shè)計(jì)是 便利的，而且可產(chǎn)生良好的相容性。另一方面，如果相反進(jìn)行連接，即用鋼鉚釘來固定銅板，則在鋼鉚釘上會(huì)產(chǎn)生 快的腐蝕。此時(shí)，銅板則由于鋼的腐蝕而被陰極保護(hù)。有趣的是在這種情況下，銅離子的釋放被停止，銅板將被海水中的有機(jī)物纏結(jié)。通常，銅的腐蝕可阻止纏結(jié)有機(jī)物的附著。在電廠設(shè)計(jì)中，電化學(xué)腐蝕是 重要的，而且不應(yīng)被忽視。

　　2. 封頭浸蝕腐蝕

　　一塊石頭有可能堵塞在某一銅合金冷凝器的管子中。此時(shí)，石頭的下流方向?qū)⒘⒓串a(chǎn)生紊流現(xiàn)象。這 會(huì)引起對(duì)銅保護(hù)氧化膜的浸蝕或磨損，并使未保護(hù)的銅合金金屬暴露，以致封頭產(chǎn)生進(jìn)一步的腐蝕。這種循環(huán)趨于繼續(xù)加劇浸蝕和腐蝕，直至造成管子穿孔為止。浸蝕腐蝕可通過采用良好的隔離技術(shù)來防止。

　　3. 封頭縫隙腐蝕

　　縫隙腐蝕或氧聚集電池腐蝕是當(dāng)封頭表面出現(xiàn)某種沉淀或附著物時(shí)產(chǎn)生的。正好在沉淀物下面或縫隙內(nèi)，溶液中的氧含量是低的，在縫隙的外面大量溶液中的氧含量很高，這 建立了一個(gè)電池，其沉淀物下或縫隙中是陽級(jí)而其外面是陰極。 封頭含氯化物介質(zhì)的縫隙的內(nèi)部，pH 值下降而氯化物濃集。這種酸性氯化物條件導(dǎo)致腐蝕加快并且是自動(dòng)起媒介作用的。接著便發(fā)生了封頭嚴(yán)重的局部腐蝕。這種腐蝕形式的例子可以在當(dāng)一個(gè)不銹鋼緊固件放置在一塊不銹鋼鋼板上并暴露于含氯化物的水中時(shí)產(chǎn)生。縫隙腐蝕可以在螺栓頭或墊圈作為陽極區(qū)時(shí)發(fā)生。防止沉淀物和結(jié)垢生成或使用高合金含量的材料將有助于減少縫隙腐蝕。

　　4. 封頭點(diǎn)蝕

　　與縫隙腐蝕相似，尤其是在擴(kuò)展階段。與縫隙腐蝕不同的是，點(diǎn)蝕在封頭表面沒有縫隙出現(xiàn)的情況下也可以產(chǎn)生。與縫隙腐蝕相同的是， 封頭點(diǎn)蝕也是由于 殊的腐蝕劑如氯化物而造成的。它通常是由于金屬表面上的某個(gè)缺陷而引起的。例如，在不銹鋼或鎳合金保護(hù)性氧化層中的某個(gè)缺陷。點(diǎn)蝕可通過采用抗腐蝕能力高的合金或消除引起點(diǎn)蝕的化學(xué)元素的方法來防止。一旦兩種形式(點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕)的腐蝕開始，則點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的擴(kuò)展情況是相同的。金屬離子，如不銹鋼的鐵離子，反應(yīng)并形成亞鐵離子。亞鐵離子進(jìn)一步氧化成三價(jià)鐵離子。氯化物試圖轉(zhuǎn)移到坑或縫隙區(qū)內(nèi)并且pH 值降低至大約1 或 低。在該區(qū)中氧含量很低。在坑或縫隙的外面大量溶液中，氧含量很高。隨著封頭的底部趨于陽極化，坑或縫隙的周圍區(qū)趨于陰極化，于是電池電流的關(guān)系即被形成。當(dāng)坑或縫隙中的腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)展時(shí)，則變?yōu)樽源呋磻?yīng)。三價(jià)鐵離子與氯離子作用形成氯化鐵。該反應(yīng)不斷重復(fù)并快速產(chǎn)生金屬穿孔現(xiàn)象。 耐磨管道點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕是一種 危險(xiǎn)的腐蝕形式，因?yàn)樗叨染植炕⒛芸焖僭斐山饘俚拇┩钙茐摹?/p>

　　5.封頭剝落腐蝕

　　在此情況下，封頭表面上形成疏松、片狀的腐蝕層。即使低速流動(dòng)也會(huì)將腐蝕物的疏松層很容易地除去。于是，新的未腐蝕的金屬又被暴露出來，從而將形成許多另外的片狀層。再一次重復(fù)，這些片狀層被很容易地除去并且過程在繼續(xù)進(jìn)行著。使用不易起化學(xué)反應(yīng)的合金可以避免剝落腐蝕。

　　6. 封頭選擇性浸出或脫合金成分腐蝕

　　在此情況下，一種元素，通常為 不易起化學(xué)作用的元素，被腐蝕介質(zhì)有選擇地去除而留下一個(gè)機(jī)械薄弱區(qū)。 封頭典型的例子是蒸汽和水介質(zhì)中黃銅的脫合金化。它可取名為失鋅現(xiàn)象，這里鋅被有選擇地去除而銅又被重新鍍?cè)诮饘俦砻嫔?。這種形式的腐蝕現(xiàn)在已很少見到，它可通過采用不易經(jīng)受脫合金化的合金來防止。

　　7. 封頭晶間腐蝕

　　晶間腐蝕出現(xiàn)于某些 殊的合金中，通常當(dāng)它們?cè)诤附踊驘崽幚砥陂g加熱到其敏感溫度區(qū)時(shí)即可能會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。當(dāng)諸如某些不銹鋼合金加熱到425～870℃時(shí)，鉻的碳化物即會(huì)在晶粒邊界析出。導(dǎo)致碳化物附近出現(xiàn)貧鉻區(qū)同時(shí)影響晶界區(qū)的鈍化性。封頭在 殊介質(zhì)中，如硝酸或高溫水中，可能出現(xiàn)低鉻區(qū)的溶蝕現(xiàn)象。晶粒是以一種砂糖似的表面出現(xiàn)的，當(dāng)用一取樣器擦過時(shí)，它們很容易被擦掉。不銹鋼和鎳合金的晶間腐蝕可以通過采用低碳合金、加入碳化物形成元素如鈦或鈮，或利用穩(wěn)定化退火來使之避免。

　　8. 封頭應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)

　　封頭產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的條件有三種：

　　1)敏感合金;

　　2)外加或殘余的拉應(yīng)力;

　　3) 殊腐蝕劑。

　　封頭應(yīng)力腐蝕裂紋可能出現(xiàn)的一個(gè)典型例子是一條由AISI 316 型不銹鋼(UNS S31600)制成的絕熱蒸汽管線。絕熱材料中可能存在的氯化物當(dāng)其受到雨淋時(shí)即可轉(zhuǎn)移到金屬表面。 籃式過濾器這種情況滿足了應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生條件：一種敏感合金-316 型不銹鋼;一種 殊腐蝕劑-含氯化物的水;以及應(yīng)力-冷加工的或焊接的管道。如果通過封頭裂紋區(qū)做一橫斷面金相檢查，將會(huì)觀察到典型的穿晶(跨過晶粒和晶界)和分支裂紋。這 是奧氏體不銹鋼的典型氯化物應(yīng)力腐蝕裂紋。消除上述三種中的任何一種條件即可防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。

　　9. 封頭腐蝕疲勞

　　它出現(xiàn)于旋轉(zhuǎn)零件中，如泵的軸。封頭點(diǎn)蝕常發(fā)生在依次產(chǎn)生應(yīng)力上升區(qū)的表面上。在存在周期性應(yīng)力并伴隨有腐蝕的應(yīng)用場(chǎng)合中會(huì)導(dǎo)致疲勞裂紋的加速發(fā)展。封頭疲勞條紋(標(biāo)志)可在斷口表面上很典型地觀察到，它是腐蝕疲勞的警告征兆。封頭使用高強(qiáng)度合金或減小應(yīng)力的方法可以防止腐蝕疲勞。