由金屬和周圍介質的化學或電化學作用引起的損害稱為金屬腐蝕。 根據腐蝕機理，金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。接下來小編簡單介紹一篇優秀金屬論文。

　　摘要對于錐形封頭式的壓力容器，由于封頭的結構特殊性，使壓力容器在工作運行中經常受到流體介質的沖刷，不可避免地會出現錐形封頭處的壁厚因腐蝕而減薄。本文將對壓力容器錐形封頭因局部腐蝕引起的壁厚減薄失效事故進行分析，并對預防措施進行討論。

　　關鍵詞壓力容器;封頭;局部腐蝕;失效;分析;預防

　　1概述

　　某單位在用流體輸送罐(見圖1)，上部為橢圓形封頭，下部為錐形封頭，工作介質為燒結礦除塵灰和空氣。2015年9月定期檢驗的時候，在下部錐形封頭正對上封頭管道介質進口直沖處發現壁厚有減薄現象，測得最小值min=3.25mm，其他部位正常，初步判斷容器下部錐形封頭部位發生了局部腐蝕。容器相關參數：設計壓力1.10MPa，容積1.5m3，材質Q235-B，內徑1000mm，壁厚10mm，高2500mm，最高使用壓力0.90MPa，制造日期2008年9月。下面將針對此種情況進行分析。

　　2封頭的強度校核

　　發現容器壁厚測量異常后，引起了檢驗人員的高度重視。通過多次測量分析，確定該處局部腐蝕形狀大致為一圓形區域，以最薄處3.25mm為圓心，半徑約為65mm的圓形區域(見圖1)，具體測厚數值見表1.按照《壓力容器定期檢驗規則》和《鋼制壓力容器》(GB150-1998)有關規定，決定對錐形封頭進行強度校核，校核公式為：……公式1式中：c—錐殼計算厚度，mm;Pc—計算壓力，取安全閥開啟壓力Pc=0.95MPa;Dc—錐殼計算內直徑，Dc=1000mm;[]t—設計溫度下錐殼所用材料的許用應力，查表知[]t=113MPa;—焊接接頭系數，受壓時取=1.0;—錐殼半頂角，測量計算得=22.5°。將上述數據代入公式1，得：c=4.57mm>min=3.25mm。由此得出結論：錐形封頭強度校核不合格。這意味著該容器在最高使用壓力為0.90MPa的運行條件下，已無法滿足強度要求。

　　3腐蝕原因分析

　　3.1金屬腐蝕的分類

　　化學腐蝕是指金屬與非電解質直接發生化學作用而引起的破壞。腐蝕過程是一種純氧化和還原的純化學反應，即腐蝕介質直接同金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產物。反應過程中沒有電流產生，其過程符合化學動力學規律。如鉛在四氯化碳或乙醇中的腐蝕，金屬在高溫氣體中剛形成膜的階段都屬于化學腐蝕。電化學腐蝕是金屬與電解質溶液發生電化學作用引起的破壞。如金屬在海水、大氣、各種酸堿鹽溶液中發生的腐蝕都屬于電化學腐蝕。按照金屬破壞的特征，可將金屬腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是指腐蝕破壞作用發生在整個金屬表面上，使壓力容器的整個壁厚逐漸減薄。局部腐蝕是指腐蝕在金屬的局部集中發生，使金屬在小范圍內受到腐蝕破壞，而其他部分幾乎沒有腐蝕或腐蝕很輕微，是較全面腐蝕危險的多的腐蝕形態。這是因為全面腐蝕的特征明顯，并且由于腐蝕的速度相差不大，可以很容易的推算出腐蝕的速度，進而估算破壞所帶來的損失和更換設備的時間，達到設備利用的最大化。相反，局部腐蝕是容器的局部發生破壞，這種破壞往往是隱秘的，不易發現。此外，局部腐蝕的反應機理和反應條件更加復雜，所以無法確定其反應速率，這樣就會容易出現容器的突然破壞和事故的發生，造成重大的人員傷亡。局部腐蝕的類型很多，常見的有沖擊腐蝕(亦稱磨損腐蝕)、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕等。

　　3.2原因分析

　　由于該容器其他部位厚度值正常，僅在上封頭管道介質進口直沖處(即錐形封頭上)壁厚有減薄現象，結合金屬腐蝕的分類和容器的介質，分析判斷該處的減薄是由于沖擊腐蝕和電化學腐蝕共同作用引起的。沖擊腐蝕是指金屬表面與流體介質(不論是否具有腐蝕性)之間由于高速相對運動而引起的金屬損壞現象，尤其流體中懸浮較多較硬的固體顆粒時，更會加劇這種破壞。一般來說，相對速度越高，流體中懸浮的固體顆粒越多越硬，則沖擊腐蝕速度越快，常見于壓力容器介質進口直沖處或介質走向突然變化處。另外，容器的介質主要為燒結礦除塵灰和空氣，其中除塵灰主要成分有TFe、SiO2、CaO、MnO、MgO、Al2O3、P2O5、TiO2、硫化物等。由于除塵灰粒度細、比表面大，故吸水性強，水分含量多。空氣中含有少量SO2，在干燥的環境中，SO2腐蝕作用很弱，但如果與水結合在一起，生成亞硫酸，PH值(是影響腐蝕的一個重要因素)可達3，將會對金屬產生較強的腐蝕作用。在該容器正常工作狀態時，在上封頭管道介質進口直沖處(見圖2)的金屬表面鈍化膜和金屬離子因受高速的固體粉塵顆粒流體沖擊，首先在金屬表面產生壁面剪應力，致使其鈍化膜或覆蓋層產生機械損傷離開金屬表面，發生沖擊腐蝕，新鮮的金屬表面不斷被沖刷磨損。此時，被沖擊腐蝕形成的新鮮的金屬表面與亞硫酸發生電化學腐蝕，不斷向材料內部擴展。循環往復，形成材料鈍化—流體沖刷—電化學腐蝕破壞—再鈍化交替的破壞過程，最終導致直沖處壁厚減薄。圖2介質直沖區域下面接著來討論一下沖擊腐蝕和電化學腐蝕在此次事故中誰主誰次的問題。本文中容器的材質為Q235-B，查詢耐腐蝕性能表可知，Q235-B在亞硫酸的環境下腐蝕速率為>1.5mm/a，因腐蝕嚴重是不適合在亞硫酸環境下使用的。如果電化學腐蝕在此次事故中起主導作用的話，該容器在下部錐形封頭部位應該發生全面腐蝕而非局部腐蝕。但事實并非如此，為何?這說明電化學腐蝕并非此次事故的主因。那就只有沖擊腐蝕了。管道介質進口直沖處在含有較多較硬的TFe、SiO2、CaO、MnO等固體顆粒組成的高速流體的沖擊下，表面的鈍化膜或覆蓋層被破壞，新鮮的金屬表面產生機械損傷，不斷被沖刷磨損。這就給了亞硫酸可趁之機，在新鮮的金屬表面發生電化學腐蝕，進一步加速了腐蝕破壞。由此可見，沖擊腐蝕是主因，電化學腐蝕是次要的。如能采取措施使管道介質進口直沖處避免受到沖擊腐蝕，就可有效減小該處發生局部腐蝕的機會。

　　4事故處理及預防措施

　　4.1事故處理

　　根據《固定式壓力容器安全技術監察規程》和《壓力容器定期檢驗規則》有關規定，立即向使用單位下發了特種設備檢驗意見通知書，要求其立即停止使用，同時建議使用單位可按相關程序找有資質的單位維修。接到通知書后，使用單位立即與我們取得了聯系，并積極尋找維修單位。經三方多次溝通，最終確定對局部腐蝕部位補焊，并在介質進口直沖區域加設緩沖板(見圖3)，以預防沖擊腐蝕的再次發生。維修完成后，經監檢合格后投入使用。經過近幾個月的試運行，檢測局部腐蝕處及其周圍壁厚未有減薄現象，事故處理取得預期效果。

　　4.2預防措施

　　抑制沖擊腐蝕最有效的方法是正確的選材與合理的結構設計。4.2.1選材正確選材是最重要的防腐蝕方法。選材的目的是保證壓力容器能正常運行，有合理的使用壽命和最低的經濟支出，必須綜合考慮和分析容器所處的介質、溫度、壓力和環境條件等。首先要考慮耐蝕性能，其次考慮耐磨性，提高材料的硬度，軟的金屬材料在沖擊腐蝕條件下，易于因磨損而加速破壞。4.2.2設計結構設計不當時，在腐蝕性流體介質的沖刷下，往往可在很短時間內造成壓力容器的破壞。降低流速(在輸送流體容量一定的條件下，增加管徑可降低流速);對受流體沖刷部位加厚和熱處理;盡量避免結構截面尺寸和形狀突變;在流體沖刷部位加設緩沖板;過濾懸浮的固體顆粒;采用涂鍍層技術保護材料表面等措施，可以減小或避免沖擊腐蝕的發生。

　　5結論

　　壓力容器上封頭管道介質進口直沖處在高速流體的沖刷下，使表面的鈍化膜或覆蓋層產生機械損傷離開金屬表面，發生沖擊腐蝕，新鮮的金屬表面不斷被沖刷磨損，并與由SO2與空氣和除塵灰中的水結合生成的亞硫酸發生電化學腐蝕，不斷向材料內部擴展，循環往復，最終導致直沖處壁厚減薄，強度減弱，無法滿足容器的安全穩定運行。因而，在設備管理過程中，應加強日常監控，對易發生沖擊腐蝕的部位定期測厚，及時發現問題，隨時掌握其安全技術狀況。發現問題及時處理，必要時應與特種設備檢驗檢測機構或生產廠家聯系，切實保障壓力容器的安全穩定運行。

　　閱讀期刊：金屬加工(熱加工)

　　《金屬加工(熱加工)》(原名：機械工人.熱加工)致力于服務金屬加工業的相關企業，為其提出供前沿的資訊與技術，來幫助金屬加工企業在國內外同行中了解新技術，行業市場要聞等，以幫助他們創造優質產品，提高生產力，降低成本以及獲得更高的利潤，從而在國內外市場競爭及擴充中立于不敗之地。本刊為半月刊報道領域為焊接與切割、熱處理、鑄造、鍛壓、表面工程、熱工儀器儀表等專業領域。