腐蝕現象實質是環境介質對材料反應敏感性的反映。通常根據材料被腐蝕的速率,分成耐蝕材料、尚耐蝕材料和不耐蝕材料。由于千變萬化的環境條件和材料的缺陷,使腐蝕變得復雜而難以預計。
1. 均勻腐蝕
由于化學或電化學反應,使材料表面失去金屬,壁厚減薄失效的均勻腐蝕,可以參考經驗、試驗的腐蝕速率數據和設計壽命,選用耐腐蝕材料(含復合材料)或增加管道的腐蝕裕量。
2. 應力腐蝕
應力腐蝕泛指由于腐蝕和應力共同作用,造成結構材料破壞失效。包括應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、磨蝕、氫脆和氫鼓泡等應力腐蝕,占腐蝕失效的1/3以上。要防止或減少應力腐蝕開裂,還要了解應力的性質和應力源。應力腐蝕開裂是拉應力與腐蝕共同作用的結果,而應力源主要來自焊接殘余應力和加工殘余應力以及熱應力。因此,對有SCC傾向的材料-環境組合,在條件允許時應避開敏感區;管道布置時應注意增加其柔性,以降低熱應力水平;設計文件中應明確提出熱處理要求,以消除或降低殘余應力。必要時選用超低碳雙相不銹鋼。
3. 局部腐蝕
局部腐蝕多屬微電池作用引起的局部破壞,如點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕以及不同電勢序材料間的電化學腐蝕,局部腐蝕占腐蝕失效的30%左右??p隙腐蝕一般發生在縫隙中。為此管道設計應盡量避免螺紋連接和承插焊連接。不同材料等級的管道,最好以法蘭為界,避免異種鋼材焊接,以避免材料問電化學腐蝕的發生。防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕可選用超低碳材料;也可選用含穩定元素(Ti、Nb)材料;還可以對材料進行固溶處理。
4. 其他腐蝕
管道材料的防腐還應考慮大氣的影響。海洋大氣和工業大氣由于氯離子、H2S和SO2等的作用,腐蝕有時甚至是嚴重的。不銹鋼管在海洋大氣或工業大氣環境,進行表面防腐處理也有利于防止濕隔熱狀態下的腐蝕破壞。對含濕的酸性氣體(如C和氯氣管道,由于操作條件改變和氣候的變化可能出現露點腐蝕。某廠生產裝置大幅度增加水碳比約4周后,某換熱器三通處突然爆破起火,爆破口壁厚僅剩3mm,據分析,高水碳比下,露點比原設計高約10℃,露點腐蝕和沖刷腐蝕共同導致了管道破壞失效,管道可采用伴熱的方式維持管內介質溫度在露點以上。
保溫層下的腐蝕(CUI)是指發生在施加了保溫層材料的管道或設備外表面上的一種腐蝕現象。CUI有一個重要特點就是,外加的保溫層會造成一個高溫高濕的密閉環境,從而導致腐蝕的加劇。而且更嚴重的是CUI無法及時發現,因為為了美觀效果,通常會在保溫層外包裹一層鍍鋅鐵皮或鋁層,這樣在腐蝕的初級階段,很難被觀察到,而當保溫層下的腐蝕被發現時,通常已經是腐蝕很嚴重的時候,甚至已經發生安全事故。在本書防腐蝕章節進行詳細講述。