椭圆形封头谈应力作用下的腐蚀：材料腐蚀形态划分

2026年03月24日 10:07:18 来源：沧州五森管道有限公司 >> 进入该公司展台阅读量：10

常用金属材料应力作用下的腐蚀也象局部腐蚀那样，在没有发生预兆的情况下，突然导致金属构件的破坏。因此它也是一种危害性较大的腐蚀。与局部腐蚀有所不同的是，应力作用下的腐蚀通常是在应力和腐蚀介质共同作用下产生的，而在实际工程应用中，管道元件通常都是在受力状态下工作的，因此，它也是一种普遍存在的腐蚀类型。根据腐蚀发生的条件和形态不同，它又可分为以下几种类型：

a、应力腐蚀

它指的是椭圆形封头常用金属构件在拉伸应力和腐蚀环境共同作用下引起的破坏。应力腐蚀断裂的产生应具备以下三个条件：其一是要有特定的腐蚀环境（包括腐蚀介质的成分、浓度和温度等）；其二是要有足够大的拉伸应力（应超过某一极限值）；其三是金属材料具有特定的合金成分和组织（包括晶粒大小、晶粒取向、形态、相结构、各类缺陷等）。常用金属材料易产生应力腐蚀断裂的环境组合见表3-5。

易产生应力腐蚀开裂的椭圆形封头常用金属材料和环境组合

材料	环境	材料	环境
			高温碱液
碳钢	苛性碱溶液	奥氏	氯化物水溶液
及低	氨溶液	体不	海水、海洋大气
合金	硝酸盐水溶液	锈钢	连多硫酸
钢	含HCN水溶液		高温高压含氧高纯水
	湿的CO-CO₂—气体		浓缩锅炉水

（续）

材料	环境	材料	环境
	硝酸盐和重碳酸溶液		水蒸汽（260℃）
	含H₂S水溶液		260℃硫酸
碳钢	海水	奥氏	湿润空气（湿度90%）
及低	海洋大气和工业大气	体不	NaCl+ H₂O₂水溶液
合金	CH₃COOOH水溶液	锈钢	热NaCl+H₂O₂水溶液
钢	CaCl₂、FeCl₃水溶液		热NaCl
	（NH₄）₂CO₃		湿的氯化镁绝缘物
	H₂SO₄-HNO₃混合酸水溶液		H₂S水溶液
	红烟硝酸		氨蒸汽及氨水溶液
	N₂O₂	铜	三氯化铁
钛	湿的Cl₂(288℃、346℃、427℃）	合	水，水蒸汽
及	HCl(10%，35℃）	金	水银
钛	硫酸（7%～60%）
合	甲醇，甲醇蒸汽		氯化钠水溶液
金	海水	铝	海水
	CCl	合	CaCl₂+NH₄Cl水溶液
	氟里昂	金	水银

工程上防止应力腐蚀开裂的措施有以下几方面：其一是降低管道元件中的应力水平，避免或减少局部应力集中，消除加工残余应力和焊接残余应力；其二是控制敏感环境，例如加入缓蚀剂，升高介质的PH值，采用电化学保护等措施；其三是椭圆形封头正确选用材质，力求避免易产生应力腐蚀开裂的材料－环境组合。

关于应力腐蚀发生的机理，业内人士普遍认为：在较大的应力作用下，金属材料的原子处于不稳定的高能状态，在特定的腐蚀介质作用下，原子容易失去电子而使材料遭受腐蚀，进而发生脆裂，即产生微裂纹。由于微裂纹的应力集中效应，使材料的脆裂得以快速发展，微裂纹快速扩大，最终导致材料断裂。此时的应力一般指结构峰值应力或由结构应力与加工残余应力、焊接残余应力叠加后的高值局部应力，只有高值局部应力才足以导致椭圆形封头常用材料的不稳定。此时的腐蚀介质是指对材料有选择性腐蚀并使材料处于脆性的特定腐蚀介质。如果腐蚀介质对材料有很强的腐蚀性，并发生全面腐蚀，由此造成材料受力面积减少而导致的破坏，则不属于应力腐蚀开裂破坏。

b、氢损伤

由于氢的存在或与氢发生反应而引起的金属构件的破坏称为金属的氢损伤。根据氢引起的金属破坏的条件、机理和形态不同，氢损伤主要可以分为氢脆、氢鼓泡、表面脱碳和氢腐蚀（内部脱碳）四大类。有关氢损伤的详细论述将在后面进行。

c、腐蚀疲劳

它是在腐蚀和循环应力共同作用下而产生的一种破坏。腐蚀疲劳能显著降低金属材料的疲劳极限。腐蚀疲劳在石油化工生产过程中的存在也很普遍，有交变应力和腐蚀环境共同存在的场合就有腐蚀疲劳。它是应力腐蚀的一种特殊情况，因此它的危害并不亚于应力腐蚀开裂。工程上防止腐蚀疲劳的措施一般有两个，其一是对采用阴极保护法或者在介质中添加缓蚀剂，以消除或缓和腐蚀环境。其二是降低椭圆形封头的应力水平或峰值应力。

d、磨损腐蚀

由于腐蚀性流体和椭圆形封头常用金属表面间相对运动而引起的金属加速破坏称为磨损腐蚀。它常发生在流体处于高速运动的设备中，如工艺管道（特别是弯头处）、离心机叶轮、换热器管、蒸汽管道等。根据磨损的方式不同，磨损腐蚀又可分为湍流腐蚀、空泡腐蚀和微振腐蚀等几种型式。工程上防止磨损腐蚀发生的措施有：选用耐腐蚀性好的材料；结构设计上采取措施，如椭圆形封头中磨蚀部位比较严重的椭圆形封头圆弧处加保护板；对空泡腐蚀来说，采用光浩度较高的加工表面，以减少甚至避免形成气泡的核点。

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