1、電化學腐蝕
電化學腐蝕是 常見、 常見的腐蝕。有時它單獨引起腐蝕,有時它與機械作用一起產生腐蝕。碳鋼在電解液(如水)中形成微電池。碳鋼的基本金相組織為鐵素體(FE)和滲碳體(Fe3C)。在電解液中形成以低電位鐵氧體為陽極、高電位滲碳體為陰極的腐蝕池,使鋼被腐蝕。
2、濕硫化氫腐蝕
原油中含有二氧化硫、硫化氫等成分,在換熱器中流過時構成了濕硫化氫環(huán)境,對海上平臺金屬換熱器造成很強的腐蝕。
濕硫化氫對海上平臺換熱器可以形成兩方面的腐蝕:均勻腐蝕和濕硫化氫應力腐蝕開裂。硫化物應力開裂的機理,一種認為是金屬的陽極溶解引起破裂擴展。另一種認為是滲入氫引起的脆性破裂而造成破裂擴展。當不銹鋼浸漬在含硫化氫的環(huán)境中,因腐蝕而產生的氫便滲入鋼中,原子狀氫擴散到達非金屬夾雜物等界面,在其缺陷部位轉變?yōu)榉肿託?,提高了空洞的內壓、其壓力可達到104MPa。在壓力作用下,沿夾雜物或偏析區(qū)呈線狀或臺階狀擴展開裂。
不銹鋼的使用過程中,發(fā)生敏化的部分,或者在制造設備的過程中發(fā)生敏化的部分,其晶界上會形成貧Cr區(qū)。在這種狀態(tài)下,若遇到上述生成的酸,就會發(fā)生沿晶應力腐蝕開裂??梢哉J為,此沿晶應力腐蝕開裂的機理是貧Cr區(qū)的陽極溶解,陰極反應時連多硫酸的還原而引起的。
3、氯離子腐蝕
海上平臺用金屬換熱器介質之一的海水中含有較多含量的氯離子,具有很強的腐蝕性,其對不銹鋼換熱器造成的腐蝕種類主要有兩種:應力腐蝕和點蝕。
(1)由于海水中氯離子使海洋平臺用金屬換熱器(不銹鋼)
表面的鈍化膜受到破壞,在拉伸應力的作用下,鈍化膜被破壞的區(qū)域就會產生裂紋,成為腐蝕電池的陽極區(qū),連續(xù)不斷的電化學腐蝕 終可能導致金屬的斷裂。這種腐蝕與氯離子的濃度關系不大,即使是微量的氯離子,也可能產生應力腐蝕。
(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離子結合形成可溶性氯化物,結果在換熱器露出來的金屬面上腐蝕了一個小坑,這些小坑被稱為點蝕核。這些氯化物容易水解,使小坑內溶液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,為了平衡腐蝕坑內的電中性,外部的氯離子不斷向孔內遷移,使孔內金屬又進一步水解。如此循環(huán),奧氏體不銹鋼不斷的腐蝕,越來越快,并且向孔的深度方向發(fā)展,直至形成穿孔,造成點蝕(孔蝕)。
4、環(huán)烷酸腐蝕
環(huán)烷酸是原油中烴類氧化物的通稱,屬于有機酸,因為環(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,它可溶于油相中。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偶表面在相對滑動過程中,表面材料與周圍介質發(fā)生化學或電化學反應,并伴隨機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變?yōu)閲乐啬p。海上平臺金屬換熱器中的腐蝕液體是流動的,而由于流體力學因素與腐蝕電化學因素協(xié)同加速作用,動態(tài)下的介質對金屬材料的腐蝕要比靜態(tài)下的腐蝕嚴重的多。特別是液體中含有第二相組成雙相流或多相流時,由于固體顆粒對材料的沖擊和磨損,使腐蝕更為嚴重。
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、氮氣、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)效應明顯等特點。由于海洋大氣濕度很大,水蒸氣在毛細管作用、吸附作用、化學凝結作用的影響下,附著在鋼材表面上形成一層肉眼看不見的水膜,CO2、SO2和一些鹽分溶解在水膜中,使之成為導電性很強的電解質溶液。由于鋼材的主體元素鐵和微量元素碳等元素的標準電極電位不同,當它們同時處于電解質溶液中時,就形成了很多原電池,鐵作為陽極在電解質溶液(水膜)中被氧化而失去電子,變成鐵銹。
由于海洋大氣環(huán)境相對濕度較大,水膜較厚,含鹽量較高,水膜電解能力更強,同時海洋大氣環(huán)境中的鋼結構,白天經日光照射,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,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,提高了水膜的導電能力;另一方面,氯離子有穿透作用,它能加速鋼材的點蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。由此可見,海洋大氣腐蝕環(huán)境遠比內陸大氣環(huán)境惡劣。