化工管道中使用的補償器主要是不銹鋼補償器。在波紋管補償器的實(shí)際使用中,其工作環(huán)境更為惡劣。在應用中常會(huì )出現腐蝕現象,那么不銹鋼補償器使用中常見(jiàn)的幾種腐蝕類(lèi)型?
波紋補償器的腐蝕主要原因是:首先,工作條件通常是高溫高壓,有時(shí)伴隨著(zhù)高腐蝕性介質(zhì),例如硫化物,氯化物,衍生的亞硫酸,聚硫酸和其他有害離子。其次,金屬波紋管在加工過(guò)程中形成的殘余應力,操作過(guò)程中的中壓以及由位移引起的工作應力會(huì )引起奧氏體不銹鋼波紋管的腐蝕開(kāi)裂。
根據金屬損傷的基本特征,腐蝕可分為兩類(lèi):一般腐蝕和局部腐蝕,包括應力腐蝕,小孔腐蝕,晶間腐蝕,電偶腐蝕,選擇性腐蝕,氫脆腐蝕等局部腐蝕。不銹鋼的腐蝕主要是局部腐蝕,在局部腐蝕中最常見(jiàn)的是應力腐蝕,小孔腐蝕和晶間腐蝕。不銹鋼的各種局部腐蝕不是彼此獨立的,而是相互影響的。因此,在研究不銹鋼的應力腐蝕時(shí),還必須分析其他幾種腐蝕形式。
一、晶間腐蝕。
在427°C-816°C的范圍內,奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕更容易發(fā)生,并且還取決于在腐蝕性介質(zhì)中的暴露時(shí)間。高溫下腐蝕發(fā)生得更快。在627°C敏化后,有時(shí)會(huì )在苛刻的晶間腐蝕試驗溶液中發(fā)現典型的18-8不銹鋼幾分鐘,以顯示晶間腐蝕。僅就波紋管補償器而言,引起晶間腐蝕的主要原因有三個(gè):一是組織因素,材料本身的晶界與晶體中的物理化學(xué)狀態(tài)和化學(xué)組成不同,從而導致電化學(xué)性能不均勻。這是一個(gè)形成因素。由于波紋管補償器的材料在制造過(guò)程中承受較大的外力,因此會(huì )發(fā)生較大的變形,這會(huì )導致晶界的原子排列無(wú)序,并且在晶粒之間存在打滑和更多的碎屑。錯誤的話(huà),容易產(chǎn)生晶界吸附(C,S,P,B,Si)或使碳化物,硫化物等析出。其中,晶界為陽(yáng)極相,晶粒為陰極相,沉淀的第二相通常為陰極相。第三,在波紋管補償器的環(huán)境因素中,腐蝕性介質(zhì)可以表現出晶粒的電化學(xué)不均勻性和晶界,并且在介質(zhì)的作用下會(huì )發(fā)生晶間腐蝕。
第二、點(diǎn)蝕。
點(diǎn)蝕是不銹鋼波紋管補償器失效的主要原因之一。不銹鋼表面的鈍化膜具有破壞表面連續性的缺陷,例如材料中的夾雜物和缺鉻區域。在波紋管補償器的制造過(guò)程中進(jìn)行冷加工后,會(huì )發(fā)生較大的塑性變形,從而導致材料顆?;?。產(chǎn)生了大量的脫位露頭。在使用補償器時(shí),表面被灰塵和碎屑污染,這使得薄膜在這些地方容易損壞,這是鈍化薄膜損壞的內在原因。另外,當鈍化膜損壞時(shí),介質(zhì)中的某些特殊離子(如鹵素離子C1-等)由于半徑小,在金屬表面具有較強的吸附能力,并且與金屬陽(yáng)離子的鍵合也很強大。它們會(huì )在鈍化膜破裂的地方與不銹鋼的賤金屬接觸,并發(fā)生電化學(xué)反應,因此介質(zhì)呈強酸性,導致賤金屬溶解并形成點(diǎn)蝕源。
第三,應力腐蝕。
應力腐蝕裂紋(SCC-StressCorrosion Cracking)是不銹鋼波紋管補償器腐蝕失效的最常見(jiàn)形式之一。當一定水平的拉應力和腐蝕性介質(zhì)共同作用時(shí),會(huì )導致脆性斷裂,這是材料失效和斷裂的重要原因之一。關(guān)于波紋管補償器的應力腐蝕,許多學(xué)者在這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究,其宏觀(guān)機理是一致的。但在微觀(guān)層面上,不同的研究者提出了不同的機理,如滑移溶出機理,優(yōu)選溶出機理,介質(zhì)引起的溶出機理,電化學(xué)機理和溶出機理。