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深度剖析腐蚀测试 发布时间:2018-05-30   浏览量:8445次

1、腐蚀的定义及分类

腐蚀是指材料在环境的作用下所引起的破坏和变质

腐蚀可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀、均匀腐蚀、局部腐蚀

 

2、腐蚀的原理

本质上腐蚀都是金属原子失去电子被氧化的过程

A、化学腐蚀:金属和其他物质直接接触发生氧化还原。

图片1.png 

B、电化学腐蚀:不存金属或合金在电解质中发生原电池反应,使活泼金属

失去电子被氧化而引的腐蚀.

 

3、腐蚀的特点

A. 自发性

图片4.png 

B、普遍性

H2O和空气是主要的两类腐蚀环境(H+,O

C、隐蔽性

通常都比较缓慢,内部应力腐蚀裂纹不易察

4、腐蚀测试的重要性:

a. 用于选材:典型的选材标准NACE MR0175NACE MR0103

b. 工艺改进:焊接工艺评定,耐腐涂层工艺等。

c. 使用寿命预测

根据腐蚀测试结果,预测产品的使用年限(模拟工况等)

5、常见的腐蚀测试有氢致开裂(HIC)测试、应力腐蚀开裂(SCC)测试、模拟工况腐蚀测试、点腐蚀测试、晶间腐蚀测试、均匀腐蚀测试等。

图片5.png 

6、腐蚀测试机理

1氢致开裂

A氢致开裂机理

 图片6.png

饱和硫化氢溶液氢致开裂机理

Fe=Fe2++2e- 

H2S=2H++S2-, H2S=2H++S2-

H++e=H

 图片7.png

B、氢致开裂的试验标准及其对比

NACE TM 0284-2016管道钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

GB/T 8650-2015管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

 图片8.png

测试结果:

测试标准仅要求:CSRCTRCLR(单个检测面,三个检测面平均值,一组试样平均值);

客户提供的技术文件:氢鼓泡,腐蚀速率;

结果评价:NACE MR0175,客户要求等;

(2)应力腐蚀开裂(SCC,硫化物应力腐蚀开裂(SSC

试验标准及其比较

GB/T 4157-2006硫化氢环境中金属抗特定形式开裂实验室方法

GB/T 4157-2017金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法

NACET TM0177-2016金属在硫化氢环境中抗应力腐蚀开裂试验

 

影响材料抗HIC测试和SSC测试的几个重要因素

A、化学成分

C:碳含量越高,HIC敏感性越高;

Mn:易形成硬脆带状偏析,增加HIC的敏感性,尤其是CLR

S:有害元素,形成MnS等增加材料HIC敏感性高的夹杂物;

P:易偏析,促成P偏析的铁素体-珠光体带状组织,增加HIC的敏感性

CupH大于4.5环境下,有效降低HIC敏感性;

Mo:抑制块状铁素体的生成,降低HIC敏感性;

Cr:可细化奥氏体晶粒,其为中强碳化物形成元素,弥散的碳化物降低氢在钢中的富集,同时铬在钢表面形成的钝化膜也能阻止氢的侵入,均有益于降低钢的HIC敏感性。

VNbTi等为强碳/氮化物形成元素,弥散分布的碳/氮化物降低氢的富集

B、夹杂物

夹杂物的形态和分布影响着抗HIC性能,主要是A类夹杂物,如MnS的夹杂物,含量越高,HIC敏感性越高。

C、晶粒度

细化晶粒,能够显著降低HIC敏感性,如16MnHIC的晶粒度为9级,16Mn的晶粒度是7.5级。

D、显微组织。

对于低合金管线钢/钢板:带状珠光体-铁素体组织>针状铁素体(AF)组织

对于合金钢:回火珠光体组织(淬火+回火)

(3)晶间腐蚀

A、晶间腐蚀定义及危害性

晶间腐蚀是指沿着或紧挨着不锈钢的晶粒边界发生的电化学腐蚀形态。晶间腐蚀破坏晶粒之间的的连接,降低了金属的机械强度。最大的危害是不易发现(内部失效,外观却似完好)

B、晶间腐蚀测试的分类及测试标准

晶间腐蚀测试依据测试材料可分为不锈钢晶间腐蚀测试、铝合金晶间腐蚀测试、镍基合金晶间腐蚀测试。

不锈钢晶间腐蚀测试试验标准

GB/T 4334-2008金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法

GB/T 21433-2008不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验

ASTM A262-15奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性检测标准方法

GB/T 4334.6-2015不锈钢5%硫酸腐蚀试验方法

GB/T 32571-2016 金属和合金的腐蚀 高铬铁素体不锈钢晶间腐蚀试验方法

ISO 3651-1:1998不锈钢耐晶间腐蚀的测定.1部分:奥氏体和铁素奥氏体不锈钢--在硝酸介质中的质量损失的腐蚀试验(晶间腐蚀试验)

ISO 3651-2:1998 不锈钢耐晶间腐蚀性的测定 第2部分:铁素体、奥氏体和铁素-奥氏体不锈钢--在含硫酸的介质中的腐蚀试验

铝合金晶间腐蚀测试试验标准

GB/T 26491-2011 5XXX系铝合金晶间腐蚀试验方法 质量损失法

GB/T 7998-2005 铝合金晶间腐蚀测定方法

镍基合金晶间腐蚀测试试验标准

GB/T 15260-2016金属和合金的腐蚀 镍合金晶间腐蚀试验方法

ASTM G28-20022015)煅制富镍铬轴承合金晶间腐蚀敏感性探测用标准试验方法

(4)点腐蚀的测试

A、点腐蚀的定义及危害

金属材料在某些环境介质中,经过一定的时间后,大部分表面不发生席蚀或腐蚀很轻微,但在表面的微小区城内,出现蚀孔或麻点,且随着时间的推移,蚀孔不断向纵深方向发展,形成小孔状腐蚀坑。这种现象称为点腐蚀,亦称为点蚀、小孔腐蚀、孔蚀。

点蚀几何形态上构成了大阴极小阳极的结构,致使蚀孔的阳极溶解速度相当大,能很快导致腐蚀穿孔破坏。此外,点蚀能够加剧其他类型的局部腐蚀, 如品同腐蚀, 应力腐蚀开裂腐蚀疲劳等。

B、点腐蚀试验的标准及其要点

ASTM G48-2011用氯化铁溶液测定不锈钢和相关合金点状腐蚀和隙间腐蚀的试验方法

1方法A是点腐蚀测试,方法B是缝隙腐蚀测试,方法CDEF都是临界点腐蚀/缝隙腐蚀温度测试

2试样要求:一般加工成50mm*25mm*3-4mm),平行样一般是2-3

3试验溶液:100gFeCl36H2O+900mLH2O

4测试温度:推荐22℃±2℃50±2℃

5测试腐蚀时间:推荐72h

6结果表现形式:

 单位面积失重,X=m-m后)/S总,一般要求X不大于0.0001g/cm2

最大点腐蚀深度,平均点腐蚀深度,点腐蚀面密度,缝隙腐蚀深度

C点腐蚀机理

不锈钢点腐蚀产生和服役环境溶液中的Cl-有关,Cl-吸附在不锈钢的表面,排除不锈钢表面的氧和金属阳离子结合。

1在表面钝化膜薄弱区(表面缺陷处,夹杂物,机械加工,沉淀化合物处)先形成孔蚀核。

2孔蚀核活化区金属和钝化膜构成原电池腐蚀,加深孔深,直至穿孔。

Fe=Fe2++2e-Cr=Cr3++3e-

D点腐蚀改善

CrMo的钝化膜可提高钝化膜的稳定性和致密性。

(5)均匀腐蚀

A、均匀腐蚀的定义及影响

均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全面产生腐蚀的现象。均匀腐蚀使金属截面不断减少,对于被腐蚀的受力零件而言,会使其承受的真实应力逐渐增加,最终达到材料的断裂强度而发生断裂。

在均匀腐蚀过程中,金属表面各处的减薄速率相同,用平均的腐蚀速率可以比较精确地计算金属结构的腐蚀量,以估算构件的腐蚀寿命,从而在工程设计时通过预先考虑留出腐蚀裕量的措施,可以达到防止设备发生过早腐蚀破坏的目的。尽管均匀腐蚀会导致金属材料的大量流失,但是由于易于检测和察觉,通常不会造成金属结构的突发性失效事故。

B、均匀腐蚀试验标准及要点

JB/T 7901-2001金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法

试样推荐尺寸:50x25X(2-5)mm

溶液和试样面积比:不少于20ml/cm2

结果评价:腐蚀速率

(6)模拟工况腐蚀测试

模拟工况腐蚀测试是根据客户需求,设计相应腐蚀介质、压力、温度、相对湿度、腐蚀时间等。

该测试需要客户提供:

1. 测试方法说明,样品,测试条件;

2. 结果评价方法:外观,失重,腐蚀速率,金相检验和腐蚀产物检验等。


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