第二章影响腐蚀的结构因素课件

第二章第二章 影响腐蚀的结构因素影响腐蚀的结构因素2.1 2.1 力学因素力学因素2.2 2.2 表面状态与几何因素表面状态与几何因素2.3 2.3 异种金属组合因素异种金属组合因素2.4 2.4 焊接因素焊接因素12.1 力学因素力学因素2.1.1 2.1.1 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂(Stress Corrosion Cracking)(Stress Corrosion Cracking)金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂的破裂的破裂的破裂2应力腐蚀产生的条件应力腐蚀产生的条件应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果 应力必须是拉应力应力必须是拉应力应力必须是拉应力应力必须是拉应力环境因素：黄铜环境因素：黄铜环境因素：黄铜环境因素：黄铜-氨溶液；奥氏体不锈钢氨溶液；奥氏体不锈钢氨溶液；奥氏体不锈钢氨溶液；奥氏体不锈钢-CI-CI-溶液；溶液；溶液；溶液；碳钢碳钢碳钢碳钢-OH-OH-溶液等溶液等溶液等溶液等32.应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌应力腐蚀破裂速度与裂纹形貌SCCSCC过程的三个阶段：过程的三个阶段：过程的三个阶段：过程的三个阶段：I I：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期）：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期）：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期）：腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段（潜伏期或诱导期）IIII：裂纹扩展阶段：裂纹扩展阶段：裂纹扩展阶段：裂纹扩展阶段 IIIIII：破裂期：破裂期：破裂期：破裂期 SCCSCC断裂速度约为断裂速度约为断裂速度约为断裂速度约为0.013mm/h0.013mm/h裂纹的形貌：裂纹的形貌：裂纹的形貌：裂纹的形貌：4应力腐蚀机理应力腐蚀机理解释解释SCC机理的学说很多：机理的学说很多：电化学阳极溶解理论电化学阳极溶解理论氢脆理论氢脆理论膜破裂理论膜破裂理论化学脆化化学脆化-机械破裂两阶段理论机械破裂两阶段理论腐蚀产物楔入理论腐蚀产物楔入理论应力吸附破裂理论应力吸附破裂理论5电化学阳极溶解理论：电化学阳极溶解理论：腐蚀沿腐蚀沿“活性途径活性途径”，在阳极侵蚀处，在阳极侵蚀处形成狭小的裂纹或蚀坑形成狭小的裂纹或蚀坑裂纹内部与金属表面构成腐蚀电池裂纹内部与金属表面构成腐蚀电池活性阴离子进入裂纹或蚀坑内部活性阴离子进入裂纹或蚀坑内部浓缩的电解质溶液水解酸化浓缩的电解质溶液水解酸化裂纹尖端的阳极快速溶解裂纹尖端的阳极快速溶解裂纹不断扩展直至破裂裂纹不断扩展直至破裂6防止和减轻应力腐蚀的途径：防止和减轻应力腐蚀的途径：消除环境、消除环境、消除环境、消除环境、应力应力应力应力和冶金三个方面的一切有害因素和冶金三个方面的一切有害因素和冶金三个方面的一切有害因素和冶金三个方面的一切有害因素（1 1）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降）降低设计应力，使最大有效应力或应力强度降 低到临界值以下；低到临界值以下；低到临界值以下；低到临界值以下；7防止和减轻应力腐蚀的途径：防止和减轻应力腐蚀的途径：（2 2）合理设计与加工，减少局部应力集中。）合理设计与加工，减少局部应力集中。）合理设计与加工，减少局部应力集中。）合理设计与加工，减少局部应力集中。选用大的曲率半径选用大的曲率半径选用大的曲率半径选用大的曲率半径采用流线型设计采用流线型设计采用流线型设计采用流线型设计关键部位适当增厚（或改变结构型式）关键部位适当增厚（或改变结构型式）关键部位适当增厚（或改变结构型式）关键部位适当增厚（或改变结构型式）焊接接构采用对接等等焊接接构采用对接等等焊接接构采用对接等等焊接接构采用对接等等8具体示例具体示例91011防止和减轻应力腐蚀的途径：防止和减轻应力腐蚀的途径：（3 3）采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善）采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善）采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善）采用合理的热处理方法消除残余应力，或改善合金的组织结构以降低对合金的组织结构以降低对合金的组织结构以降低对合金的组织结构以降低对SCCSCC的敏感性的敏感性的敏感性的敏感性采用退火处理消除内应力采用退火处理消除内应力采用退火处理消除内应力采用退火处理消除内应力对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金的微观对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金的微观对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金的微观对高强度铝合金，通过时效处理，改善合金的微观结构，避免晶间偏析物的形成，提高结构，避免晶间偏析物的形成，提高结构，避免晶间偏析物的形成，提高结构，避免晶间偏析物的形成，提高SCCSCC的敏感性的敏感性的敏感性的敏感性（4 4）其他方法）其他方法）其他方法）其他方法合理选材合理选材合理选材合理选材去除介质中的有害成分去除介质中的有害成分去除介质中的有害成分去除介质中的有害成分添加缓蚀剂添加缓蚀剂添加缓蚀剂添加缓蚀剂采用阴极保护采用阴极保护采用阴极保护采用阴极保护122.1.2 腐蚀疲劳腐蚀疲劳腐蚀疲劳的概念：腐蚀疲劳的概念：腐蚀疲劳的概念：腐蚀疲劳的概念：腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏腐蚀介质和变动负荷联合作用而引起金属的断裂破坏腐蚀疲劳的特点：腐蚀疲劳的特点：腐蚀疲劳的特点：腐蚀疲劳的特点：l l没有腐蚀介质的限定没有腐蚀介质的限定没有腐蚀介质的限定没有腐蚀介质的限定l l 裂纹多为穿晶型，分枝较少裂纹多为穿晶型，分枝较少裂纹多为穿晶型，分枝较少裂纹多为穿晶型，分枝较少l l 断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的断面大部分被腐蚀产物所覆盖，小部分呈粗糙的 碎裂状碎裂状碎裂状碎裂状影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：pH pH值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的值；含氧量；温度；变动负荷的性质；交变应力的幅度、频率等幅度、频率等幅度、频率等幅度、频率等132.1.2 腐蚀疲劳腐蚀疲劳4、腐蚀疲劳机理：、腐蚀疲劳机理：腐蚀疲劳是一个力学腐蚀疲劳是一个力学-电化学过程。电化学过程。5、防护方法：、防护方法：通过改变设计和正确的热处理方法通过改变设计和正确的热处理方法 降低部件的应力降低部件的应力l l 镀层（锌、镉）镀层（锌、镉）l l 加缓蚀剂加缓蚀剂l l 表面处理表面处理l l 阴极保护阴极保护142.1.3 磨损腐蚀磨损腐蚀1、定义、定义 腐蚀性流体与金属构件以较高速度做相对运腐蚀性流体与金属构件以较高速度做相对运动而引起的金属腐蚀损坏动而引起的金属腐蚀损坏2、分类、分类湍流腐蚀；空泡腐蚀；湍流腐蚀；空泡腐蚀；微振腐蚀微振腐蚀3、防护、防护l l合理的结构设计合理的结构设计l l正确的选择材料正确的选择材料l l适当的涂层适当的涂层l l阴极保护阴极保护15湍流腐蚀机理湍流腐蚀机理n n高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜，高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜，高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜，高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜，n n加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移，使使使使阴、阳极的极化作用减小阴、阳极的极化作用减小阴、阳极的极化作用减小阴、阳极的极化作用减小；n n高速湍流对高速湍流对高速湍流对高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力，金属表面产生了附加的剪切力，金属表面产生了附加的剪切力，金属表面产生了附加的剪切力，16空泡腐蚀机理空泡腐蚀机理n n流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生龟裂和剥落龟裂和剥落龟裂和剥落龟裂和剥落。172.2 表面状态与几何因素表面状态与几何因素n n2.2.1 孔蚀18孔蚀的电化学测量方法孔蚀的电化学测量方法孔蚀电位孔蚀电位自钝化电位自钝化电位电位电位孔蚀电位时：孔蚀电位时：发生孔蚀发生孔蚀孔蚀电位孔蚀电位电位电位自钝化电位：自钝化电位：不产生新的蚀核，原有蚀孔点不产生新的蚀核，原有蚀孔点继续发展继续发展电位电位自钝化电位：自钝化电位：保持钝态保持钝态19防止孔蚀的方法防止孔蚀的方法n n降低材料的有害杂质的含量降低材料的有害杂质的含量n n加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素加入适量的能提高抗孔蚀能力的合金元素n n改善热处理温度改善热处理温度n n降低介质中活性阴离子浓度降低介质中活性阴离子浓度n n结构设计时消除死区结构设计时消除死区n n防止溶液中有害物质浓缩防止溶液中有害物质浓缩n n阴极保护阴极保护202.1.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀n n1、原理：、原理：当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙时缝隙时缝隙时缝隙时,缝内介质不易流动而形成滞留状态缝内介质不易流动而形成滞留状态缝内介质不易流动而形成滞留状态缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝促使缝促使缝促使缝隙内的金属加速腐蚀隙内的金属加速腐蚀隙内的金属加速腐蚀隙内的金属加速腐蚀212.1.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀n n2、缝隙腐蚀的防止方法：、缝隙腐蚀的防止方法：结构设计：结构设计：l l在结构设计上避免形成缝隙和能造成表面在结构设计上避免形成缝隙和能造成表面沉积的几何构形沉积的几何构形l l尽量避免积尽量避免积 液和死区液和死区l l结构能够妥善排流，有利于沉积物及时清结构能够妥善排流，有利于沉积物及时清除（或采用固体填充，将缝隙填实）除（或采用固体填充，将缝隙填实）选材：选材：采用耐缝隙腐蚀的材料采用耐缝隙腐蚀的材料其他：其他：采用阴极保护采用阴极保护 222.3 异种金属组合因素异种金属组合因素232.3.1 电偶腐蚀的原理电偶腐蚀的原理242.3.2 面积比与面积比与“有效距离有效距离”SK/SA，阳极金属的腐蚀速度，阳极金属的腐蚀速度有效距离：有效距离：阳极腐蚀主要集中在接合处附近，离接合阳极腐蚀主要集中在接合处附近，离接合处越远则，腐蚀电流越小，超过处越远则，腐蚀电流越小，超过一定范围一定范围，电，电偶效应几乎为零。偶效应几乎为零。有效距离与腐蚀电池的电动势、溶液的电导有效距离与腐蚀电池的电动势、溶液的电导率、接合处的几何形状有关率、接合处的几何形状有关252.3.3 防止电偶腐蚀的途径防止电偶腐蚀的途径n n选择相容性材料选择相容性材料 电偶序中相隔距离比较近的材料，相容性较好电偶序中相隔距离比较近的材料，相容性较好n n合理的结构设计合理的结构设计 尽量避免尽量避免尽量避免尽量避免 小阳极大阴极的结构小阳极大阴极的结构小阳极大阴极的结构小阳极大阴极的结构不同金属的部件彼此绝缘不同金属的部件彼此绝缘不同金属的部件彼此绝缘不同金属的部件彼此绝缘插入第三种金属（或采用镀层过渡）插入第三种金属（或采用镀层过渡）插入第三种金属（或采用镀层过渡）插入第三种金属（或采用镀层过渡）阳极部件易更换，或适当增厚阳极部件易更换，或适当增厚阳极部件易更换，或适当增厚阳极部件易更换，或适当增厚262.4 焊接因素焊接因素2.4.1 2.4.1 焊接缺陷与腐蚀焊接缺陷与腐蚀焊接缺陷与腐蚀焊接缺陷与腐蚀1 1、焊接缺陷：、焊接缺陷：、焊接缺陷：、焊接缺陷：焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑焊瘤；咬边；飞溅；电弧熔坑272.4.1 焊接缺陷与腐蚀焊接缺陷与腐蚀2、异种金属焊接、异种金属焊接n n在腐蚀环境中，由于存在电位差，构成电在腐蚀环境中，由于存在电位差，构成电偶腐蚀。偶腐蚀。n n选用比母材电位更高的金属做焊条选用比母材电位更高的金属做焊条3、焊接残余应力、焊接残余应力4、焊接热影响区、焊接热影响区 当金属中含有大量合金元素时，易发生焊当金属中含有大量合金元素时，易发生焊 缝晶间腐蚀缝晶间腐蚀28n n 在焊接过程中，焊件体积变化受阻产生在焊接过程中，焊件体积变化受阻产生n n 高温区金属内部产生残余拉应力，低温高温区金属内部产生残余拉应力，低温 区金属内部产生残余压应力区金属内部产生残余压应力n n 焊接应力仅是局部效应（降低焊接残余应焊接应力仅是局部效应（降低焊接残余应 力，防止应力腐蚀破裂）力，防止应力腐蚀破裂）29 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End30谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 31