腐蝕現象實質是環境介質對材料反應敏感性的反映。通常根據材料被腐蝕的速率,分成耐蝕材料、尚耐蝕材料和不耐蝕材料。由于千變萬化的環境條件和材料的缺陷,使腐蝕變得復雜而難以預計。
1. 均勻腐蝕
由于化學或電化學反應,使材料表面失去金屬,導致壁厚減薄失效的均勻腐蝕,可以參考經驗和試驗的腐蝕速率數據和設計壽命,選用耐蝕材料(含復合材料)或增加管道的腐蝕裕量。
2. 應力腐蝕
應力腐蝕泛指由于腐蝕和應力共同作用,造成結構材料破壞失效。包括應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、磨蝕、氫脆和氫鼓泡等應力腐蝕,占腐蝕失效的1/3以上。要防止或減少應力腐蝕開裂,還要了解應力的性質和應力源。應力腐蝕開裂是拉應力與腐蝕共同作用的結果,而應力源主要來自焊接殘余應力和加工殘余應力以及熱應力。因此,對有SCC傾向的材料-環境組合,在條件允許時應避開敏感區;管道布置時應注意增加其柔性,以降低熱應力水平;設計文件中應明確提出熱處理要求,以消除或降低殘余應力。必要時選用超低碳雙相不銹鋼。
3. 局部腐蝕
局部腐蝕多屬微電池作用引起的局部破壞,如點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕以及不同電勢材料間的電化學腐蝕,局部腐蝕占腐蝕失效的30%左右。縫隙腐蝕一般發生在縫隙中。為此管道設計應盡量避免螺紋連接和承插焊連接。不同材料等級的管道,最好以法蘭為界,避免異種鋼材焊接,以避免材料間電化學腐蝕的發生。防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕可選用超低碳材料,也可選用含穩定元素(Ti,Nb)材料,還可以對材料進行固溶處理。
4. 其他腐蝕
管道材料的防腐還應考慮大氣的影響。海洋大氣和工業大氣由于氯離子和H2S,SO2等的作用,腐蝕有時是很嚴重的。不銹鋼管在海洋大氣或工業大氣環境,進行表面防腐處理也有利于防止濕熱狀態下的腐蝕破壞。對含濕的酸性氣體(如CO2,SO2,H2S)和氯氣管道,由于操作條件改變,氣候的變化可能出現露點腐蝕。某廠生產裝置大幅度增加水碳比,約四周后,某換熱器三通處突然爆破起火,爆破口壁厚僅剩3mm,據分析,高水碳比下,露點比原設計高約10℃,露點腐蝕和沖刷腐蝕共同導致了管道破壞失效。管道可采用伴熱的方式維持管內介質溫度在露點以上。