腐蚀与磨损分析方法.docVIP

PAGE PAGE 24 钢的腐蚀磨损失效及其分析方法 郑文龙 上海材料研究所 钢的腐蚀失效 腐蚀的破坏性遍及国民经济和国防建设的各个部门，从日常生活、仓库储存、交通运输、通信、建筑、机械、化工、冶金、国防等，凡是使用金属材料的地方就有各种各样的腐蚀问题存在，而工业生产中，腐蚀问题尤为严重。腐蚀使完好的金属构件失效而最终导致设备的报废，甚至造成重大的伤亡事故，危害极大。因此，它已引起各国政府有关部门的日益不安和重视。 1937年由壳牌公司（The Shell Company）在布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上，有如下的一块展牌： 当你读此展牌时760公斤铁已被腐蚀掉 即当你用不到5秒钟的时间来读这块牌时，将近一吨的铁变为废物。据统计，每年由于腐蚀造成的金属损失在一亿吨以上，占世界金属总产量的20-40%。 金属与环境介质之间的化学或电化学作用，而引起变质和破坏，这个过程称为金属的腐蚀，其中包括上述因素与机械或生物等因素的共同作用。在大多数情况下，腐蚀是具有破坏性的，它不仅使金属材料遭到破坏，有进甚至危及生命。 腐蚀在经济上造成的损失是巨大的，自1922年英国Hadfid发表文章指出钢铁由于生锈（包括防蚀和因腐蚀而更换的材料费在内）全世界一年损失额超过15亿美元，1975年的年腐蚀损失为700亿美元以来，许多国家的腐蚀工作者都在做这方面的调查工作。特别是Hoar委员会，表1-1列出了世界有关国家对因腐蚀而造成经济损失统计。从这统计数字看出，每年因腐蚀造成的损失总额达国民经济总收入（G、N、P）的1～4%，相当于全球人均40美元至50美元。同时，从一个国家（如美国）不同年份统计的结果来看，腐蚀损失额还在不断地增加。目前我国每年腐蚀掉的钢材超过500万吨。 以上这些估计不包括无法计算、且通常数目很大的间接损失。这些间接损失来源于装置的损坏、爆炸及停产、产品的损失且环境的污染，甚至生命安全。例如：1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因腐蚀性破坏而突然沉没，1974年日本沿海地区一石油化工厂的贮罐因腐蚀损坏，大量重油流出海面，造成这一地区的严重污染。世界上最大的石油钻井平台之一（由挪威制造）—亚历山大·基兰号，用于英国北海海洋石油钻采时，由于导管架处的一个圆洞为起源，在海水及海洋波浪载荷的共同作用下，发生腐蚀疲劳断裂，于1980年完全沉没，平台上的123个人员死亡，影响极大。 表1-1、世界有关国家对腐蚀造成经济损失的统计 国别 统计时间 损失金额 （亿美元） 占国民经济总收入G、N、P（%） 材料来源 美 国 1949 1966 1973 1975 1986 1995 55 100 150 825 1700 3000 4～5 Uhlig Baffelle Memorial Instotute NBS BMI 英 国 1957 1969 12.5 27.5 3.5 T.P.Itoar 日 本 1949 1974 1999 1.1 92 500 1～2 Uhlig 西 德 1969 1976 52.3 96.3 加 拿 大 1975 10 澳大利亚 1973 4.7 1.5 瑞 典 1975 4 荷 兰 1968 0.7 前 苏 联 1987 907～1059 中 国 1999 338 99中国国际腐蚀控制会议 我国虽然还没有就腐蚀所引起的损失作过系统的调查与统计，但腐蚀现象的严重已相当惊人的：1979年某煤气公司的液化气厂的400M3液化气罐因腐蚀开裂，而引起爆炸，当场炸死30余人，重伤50多人，仅一次损失650万元之多。70年代随着石油气田的开发，某气田由于天然气中硫化氢腐蚀造成设备突然破坏，引起天然气的井喷，发生重大的火灾事故，其损失是不可估量的。汽轮发电机的叶轮因应力腐蚀开裂而飞裂，造成重大事故，且现在还有许多叶轮及叶片发生开裂事故。这样的例子是不胜枚举的。 金属的腐蚀现象是非常复杂的腐蚀损失的种类繁多。根据金属腐蚀损坏的特征不同，可以把腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀也称为均匀腐蚀，局部腐蚀则包括穴状腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀和表面下腐蚀。工程上最常见的金属腐蚀有以下几种：均匀腐蚀；电偶腐蚀；隙缝腐蚀；点腐蚀；晶间腐蚀；选择性腐蚀；磨损腐蚀（包括气蚀或称为空泡腐蚀和微动磨损）；应力腐蚀（SCC）；腐蚀疲劳（CF）和氢脆（HE）。 均匀腐蚀General Corrosion 均匀腐蚀是普遍的一种腐蚀形式。它是在金属的整个暴露表面积上均匀地发生化学或电化学反应，宏观上表现为厚度的均匀变薄或金属构件完全破坏。图1-1被均匀腐蚀的圆杆。钢材的大气腐蚀，炉用钢的高温氧化、锌在稀硫酸的溶解等一般都为均匀腐蚀。均匀腐蚀可通过涂料、缓蚀剂、阴极保护及选择合适的材料，加以防止。 1.