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1、7 在用压力管道的故障与失效主要内容1.压力管道失效分析概述 2.压力管道常见故障 3.压力管道常见失效分析 4.埋地管道腐蚀防护 1 压力管道失效分析概述1.1 定义压力管道损伤-是指管道在外部机械力、介质环境、热作用等单独或共同作用下，造成材料性能下降、结构不连续或承载能力下降压力管道失效-是指管道损伤积累到一定程度，管道功能不能发挥其设计规定或强度、刚度不能满足使用要求的状态。1.2 压力管道特点系统量大面广高温高压复杂 恶劣 陈旧1.3 失效分析目的及意义寻找失效原因，避免事故重演消除安全隐患，保障管道运行提高设备性能，延长管道寿命制定合理工艺，规范设备操作识别损伤机理，提高检验效率2
2、 压力管道常见故障2.1 压力管道失效分类按发生故障产生的后果或现象可分为：泄漏、爆炸、失稳。按故障发生原因大体可分为：因超压造成过度的变形、因存在原始缺陷而造成的低应力脆断、因环境或介质影响造成的腐蚀破坏、因交变载荷而导致发生的疲劳破坏、因高温高压环境造成的蠕变破坏等。按发生故障后管道失效时宏观变形量的大小可分为：韧性破坏（延性破坏）和脆性破坏两大类。按发生故障后管道失效时材料的微观（显微）断裂机制可分为：韧窝断裂、解理断裂、沿晶脆性断裂和疲劳断裂等。2.2 压力管道失效原因2.3 压力管道失效特点先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响九十年代以前投用的压力管道由于制造安
3、装质量严重失控，管道中原始缺陷较多九十年代以后在用的新老管道由于介质腐蚀性加剧，管道中新生缺陷，尤其是介质环境引起的损伤明显增多先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响一般情况下管道严重损坏事故大多由原始缺陷引起，3540%是使用中的缺陷与损伤引起原始缺陷与使用中新生缺陷是相互影响的，一条管线原始缺陷多，在使用中也容易新生缺陷，如不合理管道结构，不合适的管道组成件选型都会在使用中诱导缺陷产生使用环境变化也会使一些人们不注意的原始问题暴露原始缺陷中的焊接缺陷占80%以上焊接接头的对口形状不符要求a.对接接头无间隙、无坡口：焊缝出现严重未焊透或未熔合；b.角焊缝对口不符合要求。焊
4、接接头焊接工艺不严格执行a.Cr-Mo钢同钢种焊缝（预热温度、层间温度、后热处理的温度不按焊接工艺进行，使焊接头出现淬硬组织，容易产生开裂。）b.Cr-Mo钢用奥氏体类不锈钢焊条的异种钢焊接（用交流电源和直流正极焊接，导致熔深大、焊接接头热影区增宽、降低接头抗冲击能力，熔合区组织易出现马氏体组织，在熔合线处出现裂纹或“刀状腐蚀”。）凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活” 表面缺陷打磨形成凹坑“死”缺陷由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对危害性较小。 腐蚀坑、冲刷磨损沟槽“活”缺陷在使用中产生的凹坑与
5、减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现，因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。无形的缺陷“有形缺陷”，是可以用无损检测方法发现的，如裂纹、未焊透、气孔等焊接缺陷及几何偏差“无形缺陷”，无形、弥散、难以用无损检测方法发现，一般无法修复，是材质的损伤与蜕化，如氢脆、应力腐蚀、回火脆化等等。如美国1999年加氢裂化管线爆炸就是因为临氢管线上铸态不锈钢阀门脆化损伤引起。大连WEPC的阀门已发现了同样问题，只是发现及时未酿成事故。高温油气管线的球化和石墨化 结构缺陷不同的管道安装方式导致失效管系中的高应力“点”，导致开
6、裂、泄漏 管系结点因疲劳应力导致的开裂地基沉降原因结构失稳凹陷、皱折管道组成件与支承件的质量问题 管材自身质量不合格 化学成分严重偏差管壁厚度不均管材自身有可见裂纹和壁厚分层管材（不锈钢）其微观组织出现差异管道组成件的质量问题合金钢管件热处理质量控制不严格，导致高硬度管件在焊接、试压和使用中开裂管件锻造工艺不严格，出现锻制时变形量过大，管件内壁形成大量的纵向沟槽，锻造过程中又不规则的冷却，使锻件淬硬，在腐蚀环境下，加速了管件断裂管件原材料不合格。如不锈钢成分不合格，未进行固熔处理等制造商用非整体拼焊结构的法兰来假冒整体法兰高强钢应用与介质环境苛刻化高强钢应用带来裂纹敏感性增大，尤其是在各种高温
7、临氢及腐蚀性介质作用下管道发生腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、蠕变、氢损伤的概率大大增加。介质环境苛刻导致管道内壁腐蚀常温下湿硫化氢、无水液氨、Cl-、硝酸盐等的应力腐蚀高温下环烷酸、硫化物及氢损伤保温防腐措施不善导致管道外壁腐蚀不锈钢管道外壁氯离子应力腐蚀，碳钢露点腐蚀、酸、碱腐蚀等2.4典型压力管道失效特点（一）固有危险，如制造与安装、改造、维修施工过程中产生的缺陷1）与制造管子有关的缺陷：管体焊缝缺陷； 管体缺陷。2）与焊接制造有关的缺陷：管体环焊缝缺陷；折皱弯头或壳曲；螺纹磨损管子破损管接头损坏。3）设备因素：O型垫片损坏；控制泄压设备故障， 密封泵填料失效；“8.31”液事故氨管道20
8、13年8月31日10时50分许，上海宝山区某发生液氨泄漏事故。事故造成15人死亡、25人受伤，其中5人重伤。直接原因：违规采用热氨融霜方式，导致发生液锤现象；严重焊接缺陷的单冻机回气集管管帽脱落，造成氨泄漏。根本原因：违规设计、违规施工和违规生产；擅自改变主体建筑功能布局；水融霜设备缺失，无操作规程，违规进行热氨融霜；氨调节站布局不合理未对重大危险源进行辨识；未设置安全警示标识和配备必要的应急救援设备。特种作业人员未取证上岗，未对员工进行有针对性的安全教育2015年4月6日18时40分左右，福建省漳州市古雷经济开发区腾龙芳烃（漳州）有限公司（以下简称腾龙芳烃公司）发生爆炸着火事故，导致6人受伤
9、住院（均是轻伤），13人到医院检查。事故原因：开车过程中产生的“汽锤”现象；管道焊接存在未焊透，导致焊缝开裂。2016年8月11日15时20分，湖北当阳市马店矸石发电有限责任公司高压蒸汽管道发生爆管事故，死亡21人、受伤5人（其中3人重伤）。事故原因：2号锅炉蒸汽出口处主管道流量计阀门焊缝裂开，大量高温高压蒸汽外溢，导致主控室玻璃破裂，造成主控室人员严重伤亡某油田原油管道缺陷管道防腐质量差，有大量锈蚀与焊瘤油田原油外输管线3PP防腐层的施工质量差输油管线 8号测试桩东标志桩旁，管体未作防腐保温处已腐蚀减薄，最小壁厚约为5.91mm。 原油输送管线J119#桩+204m。该检测点位于跨越南侧的玉
10、米地中，土壤与空气的交界面。拆开保温层后发现部分防腐层剥落，管体锈蚀比较严重。（二）运行过程中与时间有关的危险内腐蚀外腐蚀应力腐蚀开裂2.4 国内压力管道典型事故2004年4月25日9时40分，天津市宜中路天津市燃气集团万科物业发生一起煤气管道泄漏重大事故，造成3人死亡。4月25日9时40分，位于天津市晓晓钢琴艺术学校门卫室附近的煤气管道发生泄漏，造成3人一氧化碳中毒死亡。该学校门卫室距事故管道2m，管道在马路便道埋地深约1.5m，管子为100mm4.5mm的镀锌管，压力为0.12MPa，介质为煤制气。2000年6月施工。2002年6月通气。经对泄漏管段勘察，管子、防腐层上部和侧面有多处外力造
11、成的严重损伤，经腐蚀后造成泄漏，泄漏点2处，一处长180mm，另一处长20mm。 直接原因是煤气管道腐蚀泄漏，沿土壤渗透到房屋内，造成房屋内人员长时间中毒身亡。 间接原因是煤气管道施工时外力造成管道材料损伤，破坏了防腐层，导致破损处腐蚀加剧，形成泄漏点。2011年4月11日上午8时27分，朝阳区和平街12区3号楼发生燃气爆炸事故，导致该楼东侧5单元整体坍塌，6单元大部分坍塌，造成6死1伤。据初步调查，事故原因为天然气泄漏，遇明火发生爆炸。从事后的迹象分析，爆炸是由内向外的。据透露，发生爆炸的部位位于5单元的13层1，随后6单元12层发生坍塌。据了解，室外燃气管道的腐蚀泄漏和室内爆炸的关系并无证
12、据。室外管道的腐蚀2000年8月美国新墨西哥州发生天然气管道爆炸着火事故，造成12人死亡。这段管线于1950年建造，在破裂处可以发现明显的内腐蚀缺陷。1989年6月4日前苏联一条天然气输送管道发生泄漏，两辆经过的火车摩擦产生火花，导致发生爆炸，造成600多人死亡，100多公顷森林烧毁。（三）运行过程中与时间无关的危险，如第三方破环、外力破坏、误操作1）第三方机械损坏：甲方、乙方或第三方造成的损坏（瞬间立即损坏）以前损伤的管子（滞后性失效）； 故意破坏。 南京7.28事故2015年8月28日，杭州市钱江路地铁施工，导致300毫米的中压燃气管道泄漏，泄漏气柱高达20多米，无人员伤亡。事故原因：第三
13、方施工破坏。1999年美国华盛顿发生一起汽油管道破裂事故，25万加仑汽油流入河中并着火燃烧，导致3人死亡。破裂是从有机械损伤处开始的。内检测曾检测出此缺陷，但未及时处理。上海某清管站广告牌推土高出场站围墙2m3m左右。站内部分阀门区DN800焊接式埋地球阀发生沉降，架空放散管发生变形。清管发送区入口DN800架空球阀基础外部发生开裂。场站地面（除打过桩基的雨棚区、清管区、放散区）出现315cm左右的沉降。南、西、北侧围墙上出现开裂，裂缝宽度达到13cm。测试位置分布于华新清管站阀门区及清管区的地面以上管线部分，共选取了47个测点，其中阀门区37个测点，清管区10个测点。 6#位置选取了5个测点
14、，位置及初步结果如下：点号距D点/mm环向应力/MPa轴向应力/MPa1280132.4129.62494119.5178.23623126.0215.34778327.6265.25840226.9215.87#位置选取了4个测点，位置及初步结果如下：点号距A点/mm环向应力/MPa轴向应力/MPa1560284.9120.02475157.0159.03400293.1153.14315282.6236.08#位置选取了5个测点，位置及初步结果如下：点号距B点/mm环向应力/MPa轴向应力/MPa1295193.3198.32445104.595.33517189.3156.7466527
15、9.8205.35715162.2187.4阀门区测试结果普遍显示为拉应力，并有个别点高达300MPa左右，已经接近该处材料Q345B的规定最低屈服强度345MPa。清管区测试结果位于入地弯头附近的第8、9、11点较其他点拉应力大，其中第9点沿轴向拉应力高达390.9 MPa，较接近该处材料L415的规定最低屈服强度415 MPa。其余各点主要表现为压应力且数值不大。5.1.1 管道强度计算应符合下列规定：2 埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力，应小于钢管标准规定的最小屈服强度的90%，管道附件的设计强度不应小于相连管道直管段的设计强度；2）误操作：操作程序不正确。 2005年11月
16、13日下午13时45分左右，吉林石化公司双苯厂苯胺装置发生连环爆炸着火事故，附近200米内玻璃被震碎，随之扩散的浓重化学气味迅速让周围的人无法呼吸。据统计，死亡5人，70多人受伤。3）与天气有关的因素和外力因素：天气过冷；雷击；暴雨或洪水；土体移动。 2016年7月20日，湖北恩施川气东输管道断裂爆燃事故，导致2死9伤（其中3人重伤）；事故导致半径1公里范围内59户居民受到冲击。事故原因：山体滑坡导致管道断裂3 压力管道常见失效分析1）减薄（包括整体、局部、点）（Thinning）（ Corrosion）2）焊缝表面开裂（Surface connected cracking）3）近表面开裂（S
17、ubsurface cracking）4）微裂缝/微空隙形成（Microfissuring/microvoid formation）5）金相组织改变（Metallurgical changes）6）尺寸变化（Dimensional changes）7）鼓泡（Blistering）8）材料特性改变（Material properties changes）9）机械损伤（Mechanism damage）3.1 腐蚀减薄定义（狭义）：金属与环境间的物理化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。定义（广义）：对金属而言，是指其受到环境介质的化学作用或电化学
18、作用而引起的变质和破坏；材料在环境作用下引起的破坏或变质；除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏：冶金的逆过程等。金属材料表面由于受到周围介质的作用而发生状态变化，从而使金属材料遭受破坏的现象称为腐蚀。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化。腐蚀会使管道整体或局部壁厚减薄，承载能力下降、造成破裂。腐蚀也会造成危害性极大的裂纹，造成管道的裂穿泄漏、严重时会造成突然破裂或爆炸。腐蚀过程金属腐蚀的深度指标：金属腐蚀的深度指标，我国通常采用mm.a-1表示，其计算公式为：式中：VL 金属腐蚀速度（深度指标），mm.a-1；V- 金属腐蚀速度（质量指标），g.m-2.h-1；D 金属密度，g.cm-2。在
19、美国，表示金属腐蚀的深度指标的单位时，喜欢用密耳/年（代号mpymils per year），或用吋/年（代号ipyinchs per year），尤其是mpy应用最为广泛，因为一般的材料腐蚀的深度指标大约在1200mpy之间。要注意其换算单位：1 mm.a-1 = 39.4 mpy = 3.9410-2ipy1mil（千分之一英寸）= 10-3in 1in = 25.44mm 根据金属腐蚀的深度指标，可将金属耐腐蚀性分为十个等级或三个等级金属均匀腐蚀的十级标准耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度/mm.a-1耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度/mm.a-1完全耐蚀10.001尚耐蚀60.10.5很耐蚀20
20、.0010.00570.51.030.0050.01欠耐蚀81.05.0耐蚀40.010.0595.010.050.050.1不耐蚀1010.0金属均匀腐蚀的三级标准耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度/mm.a-1耐蚀10.1可用20.11.0不可用31.0一般来说，当金属腐蚀速小于0.1 mm.a-1时，或小时35mpy时，就算是耐腐蚀的了。金属电化学腐蚀机理原电池：借助氧化还原反应的进行而得到电流的装置。或者是借助氧化还原反应而直接将化学能转换成电能的装置。金属与电解质溶液作用所发生的腐蚀，是由于金属表面发生原电池作用而引起的，这一类腐蚀叫做电化学腐蚀。（1）原电池的反应以碳棒作为正电极、外包锌
21、皮为负电极，以及两极间的电解质溶液组成的一个体系。当外电路接通构成回路时，即可产生电流。在这个体系中，发生了如下反应：阳极反应：ZnZn2 + 2e阴极反应：2H+ + 2eH2随着反应的进行，负极（阳极）上的锌逐渐被消耗腐蚀。（2）原电池示意图【阳极】失去电子，发生氧化反应的电极 ，电位较低的电极称为阳极；【阴极】得到电子，发生还原反应的电极。电位较高的电极称为阴极。在图中的铜锌电池中，电流从铜板流向锌板，电子从锌板流向铜板，锌作为阳极，不断地失去电子并成为锌离子进入溶液，即锌不断地溶解；铜作为阴极，仅起传递电子的作用，使H+放电成为H2，从它的表面逸出，而铜本身无变化。 （3）腐蚀原电池由
22、此可见，金属在电解质溶液中的腐蚀是由于形成原电池所致。这样的电池叫做腐蚀原电池。即使是一块金属，放在电解质溶液中，也会产生与上述类似的腐蚀电池。这是因为在金属表面上分布着很多杂质，当它与电解质溶液接触时，每一颗杂质对于金属本身来说都会成为阴极或阳极，所以在整个表面就必然会有很多微小的阴极和阳极同时存在，形成很多微小的原电池，称为微电池。微电池与一般原电池的腐蚀作用本质上是一样的。 电化学腐蚀过程三个环节1）在阳极，金属溶解，变成金属离子进入溶液中：MeneMen+（阳极过程）2）电子从阳极流向阴极；3）在阴极，电子被溶液中吸收电子的物质（D）接受：e-+D De- （阴极过程）以上三个环节是相
23、互联系的，缺一不可，如果其中一个环节停止，则整个腐蚀过程也就停止。从上面的讨论可知，金属电化学腐蚀的产生，是由于金属与电解质溶液接触时形成了腐蚀原电池所致。电化学腐蚀过程示意图【氧化反应】：失去电子或化合价升高的反应。发生氧化反应的物质称为还原剂，该极称为阳极；氧化反应的特点：还原剂失去电子化合价升高发生氧化反应被氧化【还原反应】：得到电子或化合价降低的反应。发生还原反应的物质称为氧化剂，该极称为阴极。还原反应的特点：氧化剂得到电子化合价降低发生还原反应被还原【注意】在氧化还原反应中，电子的失去与得到是完全相同的。电极反应电极反应：在电极系统中，随着两个不同种类导体之间电荷的转移，两相界面上所
24、发生的电化学反应。例如，金属锌与生成的金属离子锌，电子导体是金属锌、离子导体是锌离子，二者就构成了一个电极系统，在这个系统中发生了氧化反应。而金属离子铜与生成的金属铜，也是一个电极系统，在这个系统中，发生了还原反应。在两个电极中，一个电极的电位较负，另一个电位较正时，如果有导线或电解质溶液时，就会有电流产生即形成了一个电池。 【定义】：由发生氧化反应的电极系统与发生还原反应的电极系统所构成的一个回路体系，并伴随电流从阳极流向阴极的现象。阳极：发生氧化反应的系统；阴极：发生还原反应的系统。金属腐蚀的电化学反应及理论（1）构成金属腐蚀的四大要素：阳极、阴极、电解质溶液和电路等。（2）金属腐蚀的基本
25、过程：阳极过程：金属被氧化溶解，并以离子的形式进入到溶液中，把等电量的电子留在金属表面上；电子转移过程：留在阳极金属上的电子，通过电路转移到阴极上；阴极过程：溶液中的氧化剂与电路上转移过来的电子发生还原反应。宏观电池与微观电池根据金属腐蚀时电极的大小，可将电极分为微电池和宏电池两种。宏电池：肉眼可观察到的电极所组成的腐蚀原电池。微电池：由金属表面上微小电极所组成的腐蚀原电池。产生宏电池的原因不同金属与同一电解质相接触时就会产生肉眼能识别的腐蚀。例如轮船的船体是钢材、推进器是青铜，二者所产生腐蚀；同一种金属与不同电解质接触时，或者同一金属与温度、浓度、气体压力、流速等条件不同的同一种电解质接触时
26、所产生的腐蚀；不同金属与不同电解质接触时所产生的腐蚀。产生微电池的原因金属化学成分不均匀：在工业纯的金属内部都含有一定杂质，如碳化物以及他物质；金属组织不均匀；金属物理状态不均匀；金属表面膜不完整；土壤微结构的差异。腐蚀的种类（1）高温、低温；（2）化学、电化学；（3）湿、干腐蚀。作用性质：化学腐蚀和电化学腐蚀腐蚀过程的环境和条件：高温腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、工业腐蚀等等腐蚀形态：全面腐蚀、局部腐蚀腐蚀速率表示方法（1）均匀腐蚀： 失重量、腐蚀深度、腐蚀电流；（2）局部腐蚀 ：点蚀系数。 根据腐蚀机理进行分类（1）化学腐蚀（chemical corrosion）：金属表面与腐蚀介质
27、直接发生化学反应引起的金属腐蚀。【条件】：反应是在干燥或高温的气体、非电解质溶液中进行。【特点】：金属表面原子与氧化剂直接发生反应，生成腐蚀产物。在化学腐蚀过程中，电子的传递是在金属和氧化剂之间进行的，因而腐蚀时无电流产生。（2）电化学腐蚀金属材料与电解质溶液相互接触时，在界面上将发生有自由电子参加的广义氧化和还原反应，导致接触面处的金属变为离子、络离子而溶解，或者生成氢氧化物、氧化物等稳定化合物，从而破坏了金属材料的特性，这个过程称为电化学腐蚀，是以金属为阳极的腐蚀原电池过程。 这是一种金属和电解质溶液（大多数是水溶液）发生电化学反应，其过程中有电流产生的一种腐蚀。在腐蚀过程中，金属作为电化
28、学反应过程中的阳极，进行阳极反应，失去电子变成离子状态进入溶液，成为水合阳离子：或与某些阴离子结合生成腐蚀产物，也可以和某些络离子或分子结合成络合离子。同时在电化学腐蚀过程中还要进行阴极反应。阴极反应是一个还原反应，即金属内的剩余电子在金属表面与溶液界面为氧化剂所吸收，这样以流过金属内部的电子离子流和介质中的离子流构成回路。表 化学腐蚀与电化学腐蚀的对比 比较项目腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀介质干燥气体或非电解质溶液电解质溶液腐蚀过程的动力化学位的不同电位不同的导体间的电位差腐蚀规律化学反应动力学电极过程动力学能量转换化学能与机械能和热能化学能与电能电子传递反应物直接传递，测量不出电流电子在导体
29、、阴极、阳极流动，可测量出电流反应区在反应物的碰撞点上，瞬时完成在相互独立的阳极、阴极区域里独立完成产物在碰撞点上直接生成产物一次产物在电极表面、二次产物在一次产物相遇处温度大多是在高温条件产生在低温下产生（3）均匀腐蚀【定义】：化学或电化学反应在全部暴露的金属表面或大部分面积上均匀地腐蚀。这种腐蚀的防止方法主要包括：选择合适的材料，包括覆盖层；缓蚀剂；阴极保护。以上这些方法可单独使用或联合使用。从重量上来看，均匀腐蚀代表金属的最大的破坏。但是从技术观点来看，这类腐蚀并不重要，因为根据比较简单的试验，就可以准确估计设备的寿命。局部腐蚀在性质上更危险，更难于预测。而且它们又都是局部性的，腐蚀局限
30、在结构的特定区域或部位上，其结果就引起设备、机器、工具的意外或过早的损坏。 局部腐蚀和全面腐蚀的主要区别 项目 全面腐蚀 局部腐蚀 腐蚀形态 腐蚀分布在整个金属表面上 腐蚀集中在一定的区域，其它部位基本不腐蚀 腐蚀电池 阴/阳极在金属表面上变换不定，不可辨别阴极和阳极在金属表面上基本不变，可以辨别电极面积 阴/阳极面积基本相等阴极面积阳极面积电势 阳极电势=阴极电势=腐蚀电势阳极电势阴极电势腐蚀产物 有的可能会对金属有保护作用 对金属没有保护作用（4）大气腐蚀由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀，称为大气腐蚀。一般地讲，钢材在大气条件下，遭受大气腐蚀有三种类型：干燥的大气腐蚀、
31、潮湿的大气腐蚀和可见液膜下的大气腐蚀。腐蚀性气体的分类见表。腐蚀性气体的分类4 埋地管道腐蚀防护1.海水腐蚀海水可认为是0.5mol/L的NaCl溶液（盐浓度约3.5%）钢的腐蚀性比其它浓度更强烈。海水中氧含量始终是海水腐蚀的因素中最重要的因素，通常氧含量愈高，腐蚀速率愈大，海水流速愈高，氧供应愈充分，金属腐蚀率也愈大。碳钢和低合金钢在全浸条件下的腐蚀形式主要表现钢铁表面产生腐蚀麻点、蚀斑、蚀坑，甚至出现单个较深较大的腐蚀溃疡坑。2.滩海的腐蚀环境分类滩海的腐蚀环境大致可以分为以下几类：滩涂区、海洋大气区、飞溅区和全浸区。1）滩涂区是指在潮汐影响下，干湿交变的海边土壤区（包括沼泽）。滩涂区土壤
32、是一种由固、液、气三相组成的极为复杂的不均匀腐蚀介质，由于海水的浸泡，该土壤与一般陆地土壤相比，其含水量和含盐量高，电阻率小，腐蚀性大。2）海洋大气区海洋大气夹带着海盐粒子沉积在金属表面后，在金属表面形成一层导电性良好的薄薄的液膜，导致了电化学腐蚀。海洋大气比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高4-5倍。挂片试验表明，碳钢的腐蚀速率为0.04mma。渤海海上平台实测腐蚀速率超过0.1mm/a，有的达到0.20.3mma。3）滩海的腐蚀环境分类飞溅区飞溅区是指由于潮汐、风和波浪的影响，结构干湿交替的部分。碳钢表面经常与充气良好的海水接触，使紧贴金属构件表面上的液膜长期保存，而且这层液膜薄，供氧充分，氧浓
33、差极化最小，形成了发生氧去极化腐蚀的有利条件。另外，飞溅区涂层在风浪作用下，容易剥落。以上种种因素使飞溅区的腐蚀速率在所有海洋区域中是最大的。不少资料都指出，碳钢在飞溅区的腐蚀速率达到甚至超过0.5mma。渤海湾使用近10年的钢质平台，飞溅区的腐蚀速率约为0.45mma，个别地方的腐蚀速率超过1 mm/a。4）滩海的腐蚀环境分类全浸区全浸区是指在飞溅区以下海水和海泥中的部分。海水是丰富的天然电解质，除了含有大量盐类外，海水中还含有溶解氧、海洋生物和腐败的有机物。海底泥下区，由于氧气缺乏、电阻率较大等原因。腐蚀速率一般是各种环境中最小的。但是对于有污染物质和大量有机物沉积的软泥区，由于微生物存在
34、、硫酸盐还原菌繁殖等原因，其腐蚀量也可能达到海水的23倍。3.土壤腐蚀电偶腐蚀管道使用中的所有腐蚀现象在本质上都属电偶腐蚀。电偶腐蚀中，电流流出的部位叫阳极，电流流进的部位叫阴极。电偶腐蚀又可分为两类：其一，在同一电解质里存在不同的金属，其二，同一金属处在不同的电解质里。（1）金属电极不同引起的腐蚀当两种不同金属相接触时，如两者在电动序中相距很远时，它们之间产生相当大的电位差，腐蚀也相当快。如果两者在电动序中紧挨着，其间产生的电位差很小，有时该电位差小得不足以产生一股电流，因而也就不会发生腐蚀。作为一条准则，电动序中相距甚远的两种金属不宜连接在一起。金属表面条件差异而产生的腐蚀（膜破裂处为阳极
35、）另一类常见的原电池，是由于管子金属表面的条件差异而产生的。管子埋地后，表面的伤痕或刮痕很快成为活泼的阳极区而被腐蚀。在已有的管线上刮、凿，使其露出光亮的金属表面，也会发生类似的腐蚀。轧制氧化皮引起的点蚀发生在新管表面加工期间嵌入管子表面上的轧制氧化皮起着不同于管材的异金属的作用， 铁对氧化皮来说为阳极，腐蚀电池中的电流从管子（即阳极）流出，经由土壤中的水分到达轧制的氧化皮区，再回到管子金属中去，在阳极区形成蚀坑。（2）电解质不同引起的腐蚀在某些情况下，金属表面的各部位可能都均匀一致，这样，在其本身不存在阳极区或阴极区（尽管这种情况极少见），然而，与金属接触的电解质不同时也引起腐蚀。1）电解质
36、组成不同引起的腐蚀沿管线发生的这类电偶腐蚀通常是由土壤种类差异或土壤条件不同引起的。在同一个位置存在两类完全不同的土壤。由于一种金属的自然腐蚀电位是随不同的电解质环境而变化的，管线在土壤A中的电位与土壤B中略有不同，这导致了图中所示的电位差，满足了腐蚀电池的必要条件，导致处于阳极区的那部分管子被腐蚀，而处于阴极区的那部分管子被保护。2）异种土壤形成的差异腐蚀电池示意图异种土壤形成的差异腐蚀图中，土壤A中的管线是阳极，电流从中流出而发生腐蚀。当我们开挖一根旧的裸管线时，这种现象有时是非常明显的，有的部位处于很好的状态，而一些仅仅几英尺远的部位（阳极区）却腐蚀得非常严重。图上中间的电压表就可以测出
37、不同土壤中管线的电位差，管线调查时，就使用这种测量方法。如果阻碍电流从阳极经土壤到达阴极的电阻很高，腐蚀速度就很慢。相反，土壤电阻很低，腐蚀速度就很快。 一条长距离管道，其中一部分可能穿过砂壤土，而离它不远处，可能管道埋在粘土中。埋入粘土中的管段对于埋入砂壤土中的管段为阳极，这种情况几乎无一例外。埋地管道回填时，旧灰渣可能倒在管道某一部位上，而附近可能是“干净”土，这造成土壤组分湿度的差别，引起管道腐蚀。由不同土壤产生的另一类原电池。如果一个大土块（通常是手工挖掘造成的）紧贴在管子上，与其触及的那部分管子势必成为原电池的阳极。这样一个电池，围绕管子四周有其阳极区和阴极区，这叫做短路电池，它会非
38、常迅速地发生点蚀。若用机器开沟，管沟用良好混合土回填，构成许许多多微小电池，它们势必相互中和，使腐蚀速度减慢（见图）。不同土壤混合物产生的腐蚀原电池，与大土块接触部位为阳极不同土壤形成很多微小的腐蚀原电池，各电池相互中和，使腐蚀速度减慢3）含氧浓度不同引起的腐蚀电极周围的含氧浓度对腐蚀影响极大。含氧浓度较低的那一部分为阳极区。图2-15是一种腐蚀电池形式，沿全管道管沟的深度和土壤类型都是相同的。但管子座在粘性、潮湿和未被扰动过的坚实沟底土层上，而管子四周与比较干燥的回填土相接触。这样管子底部与周围有很大差别，构成极危险的条件，底部的电极电位低，是腐蚀电池的阳极区而遭受腐蚀，有时会产生严重的点蚀
39、。因此，管沟底部回填一定厚度的细土有利于减轻管道下部腐蚀。4）电解质的浓度不同引起的腐蚀同类土壤中管道的腐蚀原电池，与未扰动的沟底接触部位为阳极5）温度不同引起的腐蚀如果构筑物某一部分的温度不同于另一部分的温度。温度较高的那部分对于温度较低的那部分为阳极区。 6）电解质移动情况不同引起的腐蚀如果一个构筑物受到不同速度移动的电解质的影响。如图所示，受到移动速度较高的电解质的影响的那部分为阳极区。在液流速度较高部位的金属为阳极以上讨论了两类引起腐蚀的条件。前一类中电极不同，后一类中环境不同。上述列举的例子能产生伏特电池，因此能引起腐蚀。这些事例有许多能同时起作用，加快了金属的腐蚀；而有些在一起可能
40、互相抵消，减缓以至避免了腐蚀。腐蚀种类广义局部腐蚀Galivanic corrosion电偶腐蚀Crevice corrosion缝隙腐蚀Pitting点蚀、孔蚀Intergranular corrosion晶间腐蚀Selective corrosion选择性腐蚀Stress corrosion cracking应力腐蚀开裂Hydrogen embrittlement氢脆Corrosion fatigue腐蚀疲劳Erosion-corrosion冲刷腐蚀腐蚀减薄事故比例：腐蚀失效事故类型所占比例全面腐蚀17.8局部腐蚀82.2局部腐蚀应力腐蚀38.0孔蚀35.0缝隙腐蚀3.2晶间腐蚀11.5选
41、择性腐蚀2.4其它2.11.电偶腐蚀当一种不太活泼的金属（阴极）和另一种比较活泼的金属（阳极）在同一环境中相接触时，组成电偶并引起电流的流动，从而造成电偶腐蚀。也称双金属腐蚀或金属腐蚀。应选择电偶序相近的金属，如锌和铝。面积影响，防止大阴极小阳极。牺牲阳极保护、海洋试验、生活。2.缝隙腐蚀腐蚀发生在缝隙处和临近缝隙的区域.同材或异质。缝隙中缺氧、酸度的变化、某种离子的累积。法兰面、搭接面、焊缝气孔、金属表面的锈层或沉积。1）缝隙腐蚀现象：一种特殊的点蚀现象，常和孔穴、垫片底面、搭接缝、表面沉积物、螺栓帽和铆钉下的缝隙中积存的少量静止溶液有关。不锈钢对缝隙腐蚀特别敏感。2）缝隙尺寸尺寸在0.02
42、50.1毫米范围。宽度太小则溶液不能进入，不会造成缝内腐蚀；宽度太大则不会造成物质迁移困难，缝内腐蚀和缝外腐蚀无大的差别。 3）机理：Evans理论内外金属离子浓度差形成浓差电池。Fontane-Greene氧浓差理论，缝隙内外氧的浓度差形成浓差电池作用。缝隙内局部优先溶解，发生阴极和阳极反应。氧消耗使缝隙内阴极反应受抑制，生成的OH-减少，Cl-补充进入缝隙生成金属盐水解生成盐酸pH值降低腐蚀加剧。4）避免缝隙腐蚀的措施与点蚀相同。5）石化企业架空工业管道多采用桁架式敷设，管道与桁架面接触；雨水进入后容易产生腐蚀，造成泄漏；特别是沿海的石化企业每年均会有管道在管架位置发生泄漏，造成财产的损失。引用超声导波技术1号管架位置结果图像如图4.2所示，在距离探头周向距离233mm和398mm长的各有两处缺陷回波；缺陷呈条状缺陷，长度约为支架长度。高频导波检测结果图
