目錄
腐蝕失效項(xiàng)目介紹
腐蝕失效腐蝕是指金屬或合金材料表面因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象。金屬腐蝕雖然在酸洗、化學(xué)電源、電解加工、金相浸蝕等方面起著有益于人類(lèi)的作用，但是它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)上所造成的損失是相當(dāng)嚴(yán)重的。由于腐蝕作用是機(jī)械構(gòu)件喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象稱(chēng)為腐蝕失效。
腐蝕失效的類(lèi)型
直接化學(xué)腐蝕失效；電化學(xué)腐蝕失效；點(diǎn)腐蝕失效；局部腐蝕失效；沿晶腐蝕失效；選擇性腐蝕失效；縫隙腐蝕失效；生物腐蝕失效；磨損腐蝕失效；氫損傷失效；應(yīng)力腐蝕失效等。
腐蝕失效分析范圍
金屬腐蝕失效分析、管斷裂、銅管泄漏、焊層開(kāi)裂、波紋管密封的失效、彈簧斷裂、快開(kāi)閥開(kāi)裂、板材腐蝕變形、防腐蝕涂層的失效、滾動(dòng)軸承腐蝕失效等。
腐蝕失效分析步驟與方法
1、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查
保護(hù)腐蝕失效現(xiàn)場(chǎng)的一切證據(jù)，是保證腐蝕失效分析得以順利有效地進(jìn)行的先決條件。要對(duì)腐蝕失效現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取證，并聽(tīng)取相關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)人、操作者等介紹情況，了解服役條件，收集相關(guān)的背景信息(如介質(zhì)種類(lèi)、溫度、壓力以及設(shè)備或管線(xiàn)的材質(zhì)等，并且收取適量的腐蝕產(chǎn)物)。在觀察和記錄時(shí)可用攝影、錄像、錄音和繪圖及文字描述等方式進(jìn)行，應(yīng)注意觀察和記錄的項(xiàng)目主要有：
(1)失效設(shè)備的名稱(chēng)、尺寸、形狀、材料牌號(hào)、制造廠家及全部的制造工藝歷史(了解冶煉、鑄造、加工、熱處理及裝配等情況)、投入運(yùn)行日期、運(yùn)行記錄、維修記錄、工藝流程及操作規(guī)程等。
(2)失效設(shè)備或部件的結(jié)構(gòu)和制造特征以及失效部件和碎片的腐蝕外觀，如附著物和腐蝕生成物的收集以及一切可疑的雜物和痕跡的觀察等。另外，當(dāng)肉眼無(wú)法直接觀察到腐蝕特征時(shí)，還可以采用探傷和現(xiàn)場(chǎng)金相觀察等手段進(jìn)一步對(duì)腐蝕情況進(jìn)行詳細(xì)地了解和觀察。
(3)腐蝕失效設(shè)備或管線(xiàn)的服役條件及服役歷史(介質(zhì)環(huán)境、溫度、壓力和以前相關(guān)的監(jiān)測(cè)情況)，應(yīng)特別注意環(huán)境細(xì)節(jié)和異常工況，如突發(fā)超載、溫度變化、壓力和偶然與強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的接觸等。如有必要可以選取合適的介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。
(4) 聽(tīng)取操作人員及佐證人介紹發(fā)現(xiàn)腐蝕失效的情況及其相應(yīng)的處理方法。
(5) 收集同類(lèi)或相似部件過(guò)去曾發(fā)生過(guò)的腐蝕失效情況。
2、實(shí)驗(yàn)室分析
只有在極少數(shù)的情況下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)和背景材料的分析能得出腐蝕失效的原因。大多數(shù)失效案例都需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取證和背景材料的綜合分析結(jié)果來(lái)進(jìn)一步制定實(shí)驗(yàn)室的腐蝕失效分析計(jì)劃，確定進(jìn)一步腐蝕失效分析試驗(yàn)的目的、內(nèi)容、方法和實(shí)施方式。失效部件和殘留物上具有說(shuō)服力的物證是十分有限的，因此試驗(yàn)前，須對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目和順序、取樣部位、取樣方法及試樣數(shù)量等均應(yīng)全面考慮，合理地確定切取試樣的位置、尺寸、數(shù)量和取樣方法。通常采用的分析手段有下列各項(xiàng)：
(1)宏觀觀察：主要是憑借肉眼或其他簡(jiǎn)單儀器，檢查腐蝕失效部件表面是否光滑、有無(wú)裂痕、有無(wú)腐蝕和腐蝕產(chǎn)物，記錄其大小、顏色形態(tài)和分布情況等。這種方法簡(jiǎn)便、直觀，可以簡(jiǎn)單確定腐蝕的類(lèi)型。對(duì)于肉眼不能直接看到的設(shè)備或管道內(nèi)部表面，可采用內(nèi)窺鏡技術(shù)或者局部破壞等方式加以檢查。
(2)微觀組織分析：主要是用金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察腐蝕失效部件的顯微組織，分析組織對(duì)性能的影響，檢查鑄、鍛、焊和熱處理等工藝是否恰當(dāng)，從而由材料的內(nèi)在因素分析導(dǎo)致發(fā)生腐蝕失效的原因。
(3) 化學(xué)成分分析：主要是采用光譜法等測(cè)定腐蝕部件的材料是否符合技術(shù)要求，有無(wú)用錯(cuò)材料或出現(xiàn)成分偏差，必要時(shí)可進(jìn)行微量元素分析或微區(qū)成分分析。
(4)腐蝕形貌觀察：腐蝕形貌真實(shí)地反映了材料被腐蝕的全過(guò)程，通過(guò)對(duì)材料腐蝕表面形貌的觀察，可以進(jìn)一步詳細(xì)了解腐蝕過(guò)程，推測(cè)材料表面腐蝕特征的形成過(guò)程。因此對(duì)于腐蝕失效零部件，腐蝕形貌分析是最重要的一環(huán)。通過(guò)腐蝕形貌分析，不僅可以得到有關(guān)零部件使用條件和腐蝕失效特點(diǎn)的信息，還可以了解腐蝕失效點(diǎn)附近的性質(zhì)和狀況，確定腐蝕的性質(zhì)和形式，從而找出腐蝕失效的主要原因。
腐蝕形貌分析先用肉眼或低倍實(shí)體顯微鏡和立體顯微鏡從各個(gè)角度來(lái)觀察腐蝕表面的特征，并利用其中所帶的網(wǎng)格粗略估計(jì)腐蝕表面蝕點(diǎn)或蝕坑等的大小，然后用電子顯微鏡(特別是掃描電鏡)對(duì)有代表性的部位進(jìn)行深入觀察，以了解腐蝕表面的微觀特征，同時(shí)可以利用電鏡附帶的X射線(xiàn)能譜儀或譜分析(EDX)功能對(duì)材料表面進(jìn)行微區(qū)微量元素定性和定量分析，并進(jìn)行元素點(diǎn)分布和面分布分析。
(5)腐蝕產(chǎn)物分析：表面形貌觀察還要配合相應(yīng)的腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果，才能更有效地分析出材料失效的原因。對(duì)于腐蝕產(chǎn)物的分析，可以采用化學(xué)灼燒法、X射線(xiàn)衍射儀或俄歇電子能譜(AES)及光電子能譜(XPS)進(jìn)行元素或化合物分析。
(6) 介質(zhì)分析：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取得的失效零部件的環(huán)境介質(zhì)(如水樣或油樣)進(jìn)行化學(xué)分析。
(7)其他檢測(cè)項(xiàng)目：在必要時(shí)可以進(jìn)行某些項(xiàng)目的力學(xué)性能試驗(yàn)，包括材料的硬度試驗(yàn)以及拉伸或彎曲試驗(yàn)，以校驗(yàn)該零部件的力學(xué)性能是否符合技術(shù)要求。另可用X射線(xiàn)衍射儀進(jìn)行定性(如σ相)或定量(如殘余奧氏體含量)分析，對(duì)受力復(fù)雜的零部件進(jìn)行應(yīng)力分析等。
(8)模擬試驗(yàn)：重大的腐蝕失效分析項(xiàng)目，在初步確定失效原因后，還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行重現(xiàn)性試驗(yàn)(模擬試驗(yàn))，以驗(yàn)證初步結(jié)論的可靠性。利用介質(zhì)分析和材料化學(xué)成分分析的結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配置成分相同的腐蝕介質(zhì)，并選用和腐蝕失效部件相同的材質(zhì)，進(jìn)行相同的熱處理，然后模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(溫度、壓力)進(jìn)行模擬腐蝕試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證腐蝕形成過(guò)程和腐蝕機(jī)理。還可以利用安裝在重點(diǎn)腐蝕設(shè)備上的在線(xiàn)旁路試驗(yàn)釜對(duì)裝置的腐蝕狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)(監(jiān)測(cè)時(shí)間約為3至6個(gè)月)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可以排除裝置物料波動(dòng)等短時(shí)期影響，通過(guò)選用不同材質(zhì)的試片，較為真實(shí)地反映裝置的實(shí)際腐蝕狀況。若該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中某部位發(fā)生了腐蝕失效，可以借助長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更好地進(jìn)行腐蝕失效分析，并為后期選材提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
完成上述試驗(yàn)后，把現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的資料及各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，搞清失效的過(guò)程，確定失效的原因。
在大多數(shù)情況下，失效原因可能有多種，應(yīng)努力分清主要原因和次要原因。如某零部件存在兩個(gè)以上的失效類(lèi)型時(shí)，應(yīng)分析和找出主要的腐蝕失效類(lèi)型及其主要的失效抗力的表征參量。
3、 提出補(bǔ)救或預(yù)防措施
腐蝕失效分析的目的不僅限于弄清失效原因，更重要的還在于提出有效的補(bǔ)救措施和預(yù)防措施。補(bǔ)救措施和預(yù)防措施可能涉及到生產(chǎn)工藝和設(shè)備材料、設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造以及管理等多方面。提出和實(shí)施正確的措施有利減少腐蝕發(fā)生的概率，可大大減少檢、維修的費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備或裝置的運(yùn)行周期。同時(shí)不斷從大量同類(lèi)和相似失效案例分析中積累豐富經(jīng)驗(yàn)，也有利于補(bǔ)救或預(yù)防措施的提出。
腐蝕失效分析檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
ACI 423.4R-1998無(wú)粘結(jié)單股鋼絞線(xiàn)腐蝕與修復(fù)
ASTM G161-2000(2006)有關(guān)腐蝕的失效的分析指南
GB/T 4157-2017金屬在硫化氫環(huán)境中抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法
GB/T 20120.1-2006金屬和合金的腐蝕 腐蝕疲勞試驗(yàn) 第1部分：循環(huán)失效試驗(yàn)
ISO 11782-1-1998金屬與合金的腐蝕--腐蝕疲勞試驗(yàn) 第1部分:失效試驗(yàn)的周期
腐蝕失效分析的意義
當(dāng)材料性能不能滿(mǎn)足服役(或制造、試車(chē)和貯運(yùn))時(shí)的力學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)等外界條件時(shí)，就會(huì)發(fā)生失效。對(duì)于石油行業(yè)中廣泛使用的金屬結(jié)構(gòu)材料，腐蝕是主要的失效方式之一。因此，腐蝕失效分析的目的不僅在于對(duì)腐蝕失效性質(zhì)的判斷和腐蝕失效原因的確認(rèn)，而且要積極尋找預(yù)防重復(fù)腐蝕失效的有效途徑，防止重大失效事故的發(fā)生，確保設(shè)備或裝置安全運(yùn)行。同時(shí)腐蝕失效分析也可為技術(shù)開(kāi)發(fā)和技術(shù)改造等提供信息、方向、途徑和方法，是進(jìn)行宏觀經(jīng)濟(jì)和技術(shù)決策的重要科學(xué)信息來(lái)源。
