1.電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見(jiàn)的腐蝕，有時(shí)單獨(dú)造成腐蝕，有時(shí)和機(jī)械作用等共同產(chǎn)生腐蝕。碳素鋼在電解質(zhì)溶液中(例如水)會(huì)形成微電池，碳素鋼的基本金相組織為鐵素體(Fe)和滲碳體(Fe3C)，在電解質(zhì)溶液中就會(huì)形成以低電位的鐵素體為陽(yáng)極，高電位的滲碳體為陰極的腐蝕電池，從而使鋼材受到腐蝕。
陽(yáng)極:2Fe→2Fe2++4e-
同時(shí)，電子由陽(yáng)極轉(zhuǎn)向陰極，在陰極使水中的氧與電子結(jié)合生成氫氧根離子。
陰極:4e-+2H2O+O2→4(OH)-
在溶液中，Fe2+與(OH)-相遇生成Fe(OH)2，沉積在陰陽(yáng)極交界附近�？偡磻�(yīng)方程:
2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2
被空氣中的氧所氧化生成氫氧化鐵:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓這樣鋼鐵表面即產(chǎn)生了鐵銹。
2.濕硫化氫腐蝕
原油中含有二氧化硫、硫化氫等成分，在換熱器中流過(guò)時(shí)構(gòu)成了濕硫化氫環(huán)境，對(duì)海上平臺(tái)金屬換熱器造成很強(qiáng)的腐蝕。腐蝕反應(yīng)中陽(yáng)極反應(yīng)為:
Fe+H2S→FeS+H++2e-
濕硫化氫對(duì)海上平臺(tái)換熱器可以形成兩方面的腐蝕:均勻腐蝕和濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的機(jī)理，一種認(rèn)為是金屬的陽(yáng)極溶解引起破裂擴(kuò)展。另一種認(rèn)為是滲入氫引起的脆性破裂而造成破裂擴(kuò)展。當(dāng)不銹鋼浸漬在含硫化氫的環(huán)境中，因腐蝕而產(chǎn)生的氫便滲入鋼中，原子狀氫擴(kuò)散到達(dá)非金屬夾雜物等界面，在其缺陷部位轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿託?/FONT>，提高了空洞的內(nèi)壓、其壓力可達(dá)到104MPa。在壓力作用下，沿夾雜物或偏析區(qū)呈線狀或臺(tái)階狀擴(kuò)展開(kāi)裂。
不銹鋼的使用過(guò)程中，發(fā)生敏化的部分，或者在制造設(shè)備的過(guò)程中發(fā)生敏化的部分，其晶界上會(huì)形成貧Cr區(qū)。在這種狀態(tài)下，若遇到上述生成的酸，就會(huì)發(fā)生沿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂�？梢哉J(rèn)為，此沿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的機(jī)理是貧Cr區(qū)的陽(yáng)極溶解，陰極反應(yīng)時(shí)連多硫酸的還原而引起的。
3.氯離子腐蝕
海上平臺(tái)用金屬換熱器介質(zhì)之一的海水中含有較多含量的氯離子，具有很強(qiáng)的腐蝕性，其對(duì)不銹鋼換熱器造成的腐蝕種類(lèi)主要有兩種:應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕。
(1)由于海水中氯離子使海洋平臺(tái)用金屬換熱器(不銹鋼)
表面的鈍化膜受到破壞，在拉伸應(yīng)力的作用下，鈍化膜被破壞的區(qū)域就會(huì)產(chǎn)生裂紋，成為腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)，連續(xù)不斷的電化學(xué)腐蝕最終可能導(dǎo)致金屬的斷裂。這種腐蝕與氯離子的濃度關(guān)系不大，即使是微量的氯離子，也可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
(2)海水中氯離子容易吸附在換熱器鈍化膜上，把氧原子擠掉，然后和鈍化膜中的陽(yáng)離子結(jié)合形成可溶性氯化物，結(jié)果在換熱器露出來(lái)的金屬面上腐蝕了一個(gè)小坑，這些小坑被稱為點(diǎn)蝕核。這些氯化物容易水解，使小坑內(nèi)溶液pH值下降，使溶液成酸性，溶解了一部分氧化膜，造成多余的金屬離子，為了平衡腐蝕坑內(nèi)的電中性，外部的氯離子不斷向孔內(nèi)遷移，使孔內(nèi)金屬又進(jìn)一步水解。如此循環(huán)，奧氏體不銹鋼不斷的腐蝕，越來(lái)越快，并且向孔的深度方向發(fā)展，直至形成穿孔，造成點(diǎn)蝕(孔蝕)。
4.環(huán)烷酸腐蝕
環(huán)烷酸是原油中烴類(lèi)氧化物的通稱，屬于有機(jī)酸，因?yàn)榄h(huán)烷酸的羧酸衍生物在原油中占有較大的比例，故稱為環(huán)烷酸。環(huán)烷酸腐蝕的反應(yīng)式如下:
2RCOOH+Fe→Fe(COOH)2+H2
2RCOOH+FeS→Fe(COOH)2+H2S
可溶于油相中。隨著原油酸值的增大、流速的增快而腐蝕加重。尤其在金屬的粗糙不平的表面和湍流區(qū)，環(huán)烷酸的腐蝕更嚴(yán)重。環(huán)烷酸腐蝕呈溝槽狀。
5.磨損腐蝕
腐蝕磨損是指摩擦副對(duì)偶表面在相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中，表面材料與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，并伴隨機(jī)械作用而引起的材料損失的現(xiàn)象。腐蝕磨損通常是一種輕微磨損，但在一定條件下也可能轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重磨損。海上平臺(tái)金屬換熱器中的腐蝕液體是流動(dòng)的，而由于流體力學(xué)因素與腐蝕電化學(xué)因素協(xié)同加速作用，動(dòng)態(tài)下的介質(zhì)對(duì)金屬材料的腐蝕要比靜態(tài)下的腐蝕嚴(yán)重的多。特別是液體中含有第二相(如固相顆�；驓馀�)組成雙相流或多相流時(shí)，由于固體顆粒對(duì)材料的沖擊和磨損，使腐蝕更為嚴(yán)重。
6.大氣腐蝕
海洋大氣是指海面飛濺區(qū)以上的大氣區(qū)和沿岸大氣區(qū)，在此區(qū)域中主要含有水蒸氣、氧氣、氮?dú)�、二氧化碳、二氧化硫以及懸浮于其中的氯化鹽、硫酸鹽等，它具有比普通大氣濕度大、鹽分高、溫度高及干、濕循環(huán)效應(yīng)明顯等特點(diǎn)。由于海洋大氣濕度很大，水蒸氣在毛細(xì)管作用、吸附作用、化學(xué)凝結(jié)作用的影響下，附著在鋼材表面上形成一層肉眼看不見(jiàn)的水膜，CO2、SO2和一些鹽分溶解在水膜中，使之成為導(dǎo)電性很強(qiáng)的電解質(zhì)溶液。由于鋼材的主體元素鐵和微量元素碳等元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位不同，當(dāng)它們同時(shí)處于電解質(zhì)溶液中時(shí)，就形成了很多原電池，鐵作為陽(yáng)極在電解質(zhì)溶液(水膜)中被氧化而失去電子，變成鐵銹。
由于海洋大氣環(huán)境相對(duì)濕度較大，水膜較厚，含鹽量較高，水膜電解能力更強(qiáng)，同時(shí)海洋大氣環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)，白天經(jīng)日光照射，水分蒸發(fā)提高了表面鹽度，晚間又形成潮濕表面，這種干濕循環(huán)使得腐蝕速度大大加快。此外水膜中溶解的其他物質(zhì)，如氧氣、二氧化碳、二氧化硫及另外一些氯化物和硫酸鹽也沉積在鋼材表面，一方面，鹽分在水膜中溶解，二氧化碳和二氧化硫使水膜呈酸性，提高了水膜的導(dǎo)電能力；另一方面，氯離子有穿透作用，它能加速鋼材的點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。由此可見(jiàn)，海洋大氣腐蝕環(huán)境遠(yuǎn)比內(nèi)陸大氣環(huán)境惡劣。 |
