腐蝕的危害性是十分普遍的，而且也是十分嚴重的。腐(fu)蝕會造成重大的直接或間接損失，會造成災難性重大事故，而且危及人身安全。因腐蝕而造成的生產設備和管道的跑、冒、滴、漏，會影響生產裝置的生產周期和設備壽命，增加生產成本，同時還會因有毒物質的泄漏而污染環境，危及人類健康。
一、根據(ju)腐蝕(shi)發生的機理(li)分類
根(gen)據(ju)腐蝕發生的機(ji)理(li)，可將其分為化(hua)學(xue)腐蝕、電(dian)化(hua)學(xue)腐蝕和物理(li)腐蝕三大類。
1. 化學腐(fu)蝕（Chemical Corrosion）
化學(xue)腐蝕(shi)(shi)是指(zhi)金屬表面與非電解質直接發(fa)生純化學(xue)作用而引(yin)起的(de)破壞。金屬在高溫氣體中的(de)硫腐蝕(shi)(shi)、金屬的(de)高溫氧化均屬于化學(xue)腐蝕(shi)(shi)。
2. 電化(hua)學腐蝕（Electrochemical Corrosion）
電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)是指(zhi)金(jin)屬(shu)表(biao)面與離子導電(dian)的(de)(de)(de)介(jie)質發生(sheng)電(dian)化學反(fan)應而引(yin)起的(de)(de)(de)破壞。電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)是最(zui)(zui)普(pu)遍、最(zui)(zui)常見的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)，如金(jin)屬(shu)在大(da)氣、海水、土(tu)壤和(he)各種電(dian)解質溶液中的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)都屬(shu)此類。
3. 物理(li)腐(fu)蝕（Physical Corrosion）
物(wu)理(li)腐(fu)(fu)蝕是指金(jin)屬由于單純的(de)物(wu)理(li)溶解而引起的(de)破(po)壞。其特點(dian)是：當低熔(rong)點(dian)的(de)金(jin)屬溶入金(jin)屬材料(liao)(liao)中時，會對(dui)金(jin)屬材料(liao)(liao)產生“割(ge)裂”作用。由于低熔(rong)點(dian)的(de)金(jin)屬強度(du)一般較低，在受力狀態下它(ta)將(jiang)優先斷裂，從而成為金(jin)屬材料(liao)(liao)的(de)裂紋(wen)源。應該說，這種(zhong)腐(fu)(fu)蝕在工程中并(bing)不多見。
二(er)、根據腐(fu)蝕形態分類
按(an)腐(fu)蝕形(xing)態分(fen)類，可分(fen)為全面(mian)腐(fu)蝕、局部腐(fu)蝕和應力腐(fu)蝕三大類。
1. 全面(mian)腐蝕（General Corrosion）
全面腐蝕也稱均勻腐蝕，是在管道較大面積上產生的程度基本相同的腐蝕。均勻腐蝕是危險性最小的一種腐蝕。
①. 工程中往往是給出足(zu)夠的腐蝕余量就能保證(zheng)材料的機械強度和使用壽命。
②. 均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)常用單位時(shi)間內腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質對金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深度或金(jin)屬(shu)構件(jian)的(de)壁(bi)厚減薄量（稱為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率）來(lai)評定。SH3059標(biao)準中(zhong)規(gui)定：腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率不超過0.05mm/a的(de)材(cai)料(liao)(liao)為(wei)充分耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率為(wei)0.05～0.1mm/a的(de)材(cai)料(liao)(liao)為(wei)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率為(wei)0.1～0.5mm/a的(de)材(cai)料(liao)(liao)為(wei)尚耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率超過0.5mm/a的(de)材(cai)料(liao)(liao)為(wei)不耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材(cai)料(liao)(liao)。
2. 局部腐蝕（Local Corrosion）
局部腐蝕又稱非均勻腐蝕，其危害性遠比均勻腐蝕大，因為均勻腐蝕容易被發覺，容易設防，而局部腐蝕則難以預測和預防，往往在沒有先兆的情況下，使金屬構件突然發生破壞，從而造成重大火災或人身傷亡事故。局部腐蝕很普遍，據統計，均勻腐蝕占整個腐蝕中的17.8%，而局部腐蝕則占80%左右。
a. 點蝕（Pitting）
①. 集中在全局表面個別小點上的深度較大的腐蝕稱為點(dian)蝕，也稱孔蝕。蝕孔直徑等于或小于深度。蝕孔形態如圖1所示。
圖1 點蝕孔的各(ge)種剖面(mian)形狀（選自ASTM標準）
②. 點蝕是不銹鋼管道最具有破壞性的隱藏的腐蝕形態之一。奧氏體不銹鋼管道在輸送含氯離子或溴離子的介質時最容易產生點蝕。不銹鋼管道外壁如果常被海水或天然水潤濕，也會產生點蝕，這是因為海水或天然水中含有一定的氯離子。
③. 不銹鋼的點蝕過程可分為蝕孔的形成和蝕孔的發展兩個階段。 鈍化膜的不完整部位（露頭位錯、表面缺陷等）作為點蝕源，在某一段時間內呈活性狀態，電位變負，與其鄰近表面之間形成微電池，并且具有大陰極小陽極面積比，使點蝕源部位金屬迅速溶解，蝕孔開始形成。 已形成的蝕孔隨著腐蝕的繼續進行。小孔內積累了過量的正電荷，引起外部 Cl- 的遷入以保持電中性，繼之孔內氯化物濃度增高。由于氯化物水解使孔內溶液酸化，又進一步加速孔內陽極的溶解。這種自催化作用的結果，使蝕孔不斷地向深處發展，如圖2所示。
④. 溶液滯留容易產生點蝕；增加流速會降低點蝕傾向，敏化處理及冷加工會增加不銹鋼點蝕的傾向；固溶處理能提高不銹鋼耐點蝕的能力。鈦的耐點蝕能力高于奧氏體不銹鋼。
⑤. 碳鋼管道(dao)也發(fa)生(sheng)點蝕，通(tong)常(chang)是(shi)在蒸汽(qi)系(xi)統（特(te)別是(shi)低壓蒸汽(qi)）和熱(re)水系(xi)統，遭受溶解氧(yang)(yang)的(de)腐蝕，溫度(du)在80～250℃間最為嚴(yan)重。雖然(ran)蒸汽(qi)系(xi)統是(shi)除氧(yang)(yang)的(de)，但由于(yu)操作(zuo)控制不(bu)嚴(yan)格，很難保證(zheng)溶解氧(yang)(yang)量不(bu)超(chao)標，因此溶解氧(yang)(yang)造成碳鋼管道(dao)產生(sheng)點蝕的(de)情(qing)況(kuang)經常(chang)會(hui)發(fa)生(sheng)。
b. 縫隙(xi)腐蝕（Crevice Corrosion）
當管道輸送的物料為電解質溶液時，在管道內表面的縫隙處，如法蘭墊片處、單面焊未焊透處等，均會產生縫隙腐蝕。一些鈍性金屬如不銹鋼、鋁、鈦等，容易產生縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕的機理，一般認為是濃差腐蝕電池的原理，即由于縫隙內和周圍溶液之間氧濃度或金屬離子濃度存在差異造成的。縫隙腐蝕在許多介質中發生，但以含氯化物的溶液中最嚴重，其機理不僅是氧濃差電池的作用，還有像點蝕那樣的自催化作用，如圖3所示。
圖3 縫隙(xi)腐蝕的機理(li)
c. 焊接(jie)接(jie)頭(tou)的腐蝕
通(tong)常發生于不銹鋼(gang)管道，有三種腐蝕形式。
①. 焊(han)肉被腐(fu)蝕成海綿狀，這是奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼發生(sheng)的δ鐵素體(ti)選(xuan)擇性腐(fu)蝕
為改善焊接性(xing)能(neng)，奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼通常要求(qiu)焊縫含有3%～10%的鐵(tie)素體(ti)組織，但在某些強腐蝕(shi)性(xing)介(jie)質(zhi)中則(ze)會(hui)發(fa)生δ鐵(tie)素體(ti)選(xuan)擇性(xing)腐蝕(shi)，即(ji)腐蝕(shi)只發(fa)生在δ鐵(tie)素體(ti)相(xiang)（或進一步分(fen)解為σ相(xiang)），結(jie)果呈海(hai)綿狀(zhuang)。
②. 熱影響區(qu)腐(fu)蝕
造成這種腐蝕的原因，是焊接過程中這里的溫度正好處在敏化區，有充分的時間析出碳化物，從而產生了晶間腐蝕。 晶間腐蝕是腐蝕局限在晶界和晶界附近而晶粒本身腐蝕比較小的一種腐蝕形態，其結果將造成晶粒脫落或使材料機械強度降低。 晶間腐蝕的機理是“貧鉻理論”。不銹鋼因含鉻而有很高的耐蝕性，其含鉻量必須要超過12%，否則其耐蝕性能和普通碳鋼差不多。不銹鋼在敏化溫度范圍內（450～850℃），奧氏體中過飽和固溶的碳將和鉻化合成 Cr23C6 ，沿晶界沉淀析出。 由于奧氏體中鉻的擴散速度比碳慢，這樣，生成 Cr23C6 所需的鉛必然從晶界附近獲取，從而造成晶界附近區域貧鉻。如果含鉻量降到12%（鈍化所需極限含鉻量）以下，則貧鉻區處于活化狀態，作為陽極，它和晶粒之間構成腐蝕原電池，貧鉻區陽極面積小，晶粒陰極面積大，從而造成晶界附近貧鉻區的嚴重腐蝕。
③. 熔合線處(chu)的(de)刀口腐蝕
一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼（347不銹(xiu)鋼及321不(bu)銹鋼(gang)）。
刀口腐蝕大多發生在氧化性介質中。刀口腐蝕示意如圖4所示。
d. 磨損腐蝕
也稱沖刷腐蝕。當腐蝕性流體在彎頭、三通等拐彎部位突然改變方向，它對金屬及金屬表面的鈍化膜或腐蝕產物層產生機械沖刷破壞作用，同時又對不斷露出的金屬新鮮表面發生激烈的電化學腐蝕，從而造成比其他部位更為嚴重的腐蝕損傷。 這種損傷是金屬以其離子或腐蝕產物從金屬表面脫離，而不是像純粹的機械磨損那樣以固體金屬粉末脫落。 如果流體中夾有氣泡或固體懸浮物時，則最易發生磨損腐蝕。不銹鋼的鈍化膜耐磨損腐蝕性能較差，鈦則較好。蒸汽系統、H2S-H2O系統對碳鋼管道彎頭、三通的磨損腐蝕均較嚴重。
e. 冷凝液腐蝕
對(dui)于含水蒸(zheng)氣的熱腐蝕(shi)性氣體管道，在保溫層(ceng)中止(zhi)處或破損處的內壁，由于局部溫度降至露點以下(xia)，將(jiang)發生冷凝現象(xiang)，從而造成(cheng)冷凝液腐蝕(shi)，即(ji)露點腐蝕(shi)。
f. 涂層破(po)損處的(de)局部大氣銹(xiu)蝕
對于化工廠的碳鋼管(guan)線，這(zhe)種腐蝕有時會很嚴(yan)重，因為化工廠區(qu)的大(da)氣(qi)中(zhong)常(chang)常(chang)含(han)有酸性氣(qi)體(ti)，比自然大(da)氣(qi)的腐蝕性強(qiang)得多。
3. 應(ying)力腐蝕(shi)（Stress Corrosion）
金屬材料在拉應力和特定腐蝕介質的共同作用下發生的斷裂破壞，稱為應力腐蝕破裂。發生應力腐蝕破裂的時間有長有短，有經過幾天就開裂的，也有經過數年才開裂的，這說明應力腐蝕破裂通常有一個或長或短的孕育期。 應力腐蝕裂紋呈枯樹枝狀，大體上沿著垂直于拉應力的方向發展。裂紋的微觀形態有穿晶型、晶間型（沿晶型）和兩者兼有的混合型。 應力的來源，對于管道來說，焊接、冷加工及安裝時殘余應力是主要的。 并不是任何的金屬與介質的共同作用都引起應力腐蝕破裂。其中金屬材料只有在某些特定的腐蝕環境中，才發生應力腐蝕破裂。表1列出了容易引起應力腐蝕開裂的管道金屬材料和腐蝕環境的組合。
表1 易產生應(ying)力腐(fu)蝕開裂的金屬材料和腐(fu)蝕環境組合（選自SH 3059附錄E）
a. 堿脆
金(jin)屬(shu)在堿(jian)液中(zhong)的(de)應(ying)力腐蝕破裂稱堿(jian)脆。碳鋼、低(di)合金(jin)鋼、不銹鋼等多種(zhong)金(jin)屬(shu)材(cai)料皆(jie)可發(fa)生堿(jian)脆。碳鋼（含低(di)合金(jin)鋼）發(fa)生堿(jian)脆的(de)趨勢(shi)如圖(tu)5所(suo)示(shi)。
圖5 碳(tan)鋼在堿液(ye)中的應力腐蝕破裂(lie)區
由圖(tu)5可知(zhi)，氫氧化鈉濃(nong)度(du)在(zai)5%以(yi)上的(de)(de)(de)(de)全(quan)部濃(nong)度(du)范圍(wei)內碳鋼幾乎都可能(neng)產生(sheng)堿脆(cui)，堿脆(cui)的(de)(de)(de)(de)最低溫(wen)(wen)度(du)為50℃，所需(xu)堿液的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)為40%～50%，以(yi)沸點附(fu)近的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)區最易發生(sheng), 裂紋呈晶間型。
奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼發生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)的(de)(de)趨勢如圖(tu)6所示。氫氧化(hua)鈉濃(nong)度(du)(du)在0.1%以上的(de)(de)濃(nong)度(du)(du)時(shi)18-8型奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼即可發生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)。以氫氧化(hua)鈉濃(nong)度(du)(du)40%最危險，這時(shi)發生(sheng)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)的(de)(de)溫度(du)(du)為115℃左右。 超低碳(tan)不銹(xiu)鋼的(de)(de)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)裂紋為穿晶(jing)型，含碳(tan)量高(gao)時(shi)，堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)裂紋則為晶(jing)間型或混合型。當奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼中加入2%鉬時(shi)，則可使(shi)其堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)界限縮小，并向堿(jian)(jian)的(de)(de)高(gao)濃(nong)度(du)(du)區(qu)域(yu)移動。鎳(nie)和鎳(nie)基合金具(ju)有較高(gao)的(de)(de)耐應(ying)力腐蝕(shi)的(de)(de)性(xing)能，它的(de)(de)堿(jian)(jian)脆(cui)(cui)(cui)范(fan)圍變得狹窄，而且位于高(gao)溫濃(nong)堿(jian)(jian)區(qu)。
圖6 產生應力腐蝕破裂的(de)燒堿濃度與溫(wen)度關系(xi) 注：曲(qu)線上部為危險區(qu)
b. 不銹鋼的氯離子應(ying)力腐蝕破裂
氯(lv)離(li)(li)子(zi)不但能(neng)引(yin)起不銹鋼(gang)孔蝕(shi)(shi)，更能(neng)引(yin)起不銹鋼(gang)的應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)。 發(fa)生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)的臨(lin)界氯(lv)離(li)(li)子(zi)濃(nong)度(du)隨溫(wen)度(du)的上升(sheng)而(er)減小，高(gao)溫(wen)下，氯(lv)離(li)(li)子(zi)濃(nong)度(du)只要(yao)達到 10-6 ，即能(neng)引(yin)起破(po)裂(lie)。發(fa)生氯(lv)離(li)(li)子(zi)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)的臨(lin)界溫(wen)度(du)為70℃。 具有氯(lv)離(li)(li)子(zi)濃(nong)縮的條件(jian)（反復蒸干、潤濕）是最易發(fa)生破(po)裂(lie)的。工業中(zhong)發(fa)生不銹鋼(gang)氯(lv)離(li)(li)子(zi)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)的情況相當普(pu)遍。 不銹鋼(gang)氯(lv)離(li)(li)子(zi)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)破(po)裂(lie)不僅僅發(fa)生在管(guan)道的內壁(bi)，發(fa)生在管(guan)道外壁(bi)的事例(li)也屢見不鮮，如圖7所示。
圖7 不(bu)銹鋼管(guan)道應力腐(fu)蝕破(po)裂
作為管外側的(de)(de)腐蝕(shi)因素，被認為是保(bao)(bao)溫材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)問題，對保(bao)(bao)溫材(cai)(cai)(cai)料進行分析(xi)的(de)(de)結果，被檢驗出含(han)有(you)(you)約0.5%的(de)(de)氯(lv)離子。這個(ge)數值(zhi)可認為是保(bao)(bao)溫材(cai)(cai)(cai)料中含(han)有(you)(you)的(de)(de)雜質，或由于保(bao)(bao)溫層破損、浸(jin)入的(de)(de)雨水中帶入并經(jing)過濃縮(suo)的(de)(de)結果。
c. 不銹鋼連(lian)多(duo)硫(liu)酸應力腐蝕破裂(lie)
以加(jia)氫脫硫(liu)裝置最為(wei)典型，不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼連(lian)多硫(liu)酸的(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕破裂(lie)(lie)頗為(wei)引(yin)人關注。 管道在正(zheng)常運行時(shi)，受硫(liu)化(hua)氫腐蝕，生成的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)鐵，在停車檢修(xiu)時(shi)，與(yu)空氣中的(de)(de)(de)氧及水反應(ying)生成了(le)連(lian)多硫(liu)酸。在Cr-Ni奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管道的(de)(de)(de)殘余應(ying)力(li)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)部位(wei)（焊縫熱影(ying)響(xiang)區、彎(wan)管部位(wei)等）產生應(ying)力(li)腐蝕裂(lie)(lie)紋。
d. 硫化物腐蝕破(po)裂
①. 金屬在同時(shi)含有硫(liu)化(hua)氫及(ji)水(shui)的介質中發生(sheng)的應力腐蝕(shi)破(po)裂(lie)即為硫(liu)化(hua)物腐蝕(shi)破(po)裂(lie)，簡稱硫(liu)裂(lie)。在天然氣、石(shi)油采(cai)集(ji)，加工煉(lian)制(zhi)，石(shi)油化(hua)學及(ji)化(hua)肥等工業(ye)部門常(chang)常(chang)發生(sheng)管道、閥門硫(liu)裂(lie)事故(gu)。發生(sheng)硫(liu)裂(lie)所需的時(shi)間短則幾天，長則幾個月到幾年(nian)不等，但是(shi)未見(jian)超(chao)過十年(nian)發生(sheng)硫(liu)裂(lie)的事例。
②. 硫裂的裂紋較粗，分支較少，多為穿晶型，也有晶間型或混合型。發生硫裂所需的硫化氫濃度很低，只要略超過 10-6 ，甚至在小于 10-6 的濃度下也會發生。
碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)在20～40℃溫度范(fan)圍內對硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)的(de)敏感性最大(da)，奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)大(da)多發生(sheng)在高(gao)溫環境中(zhong)(zhong)。隨(sui)著溫度升高(gao)，奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)敏感性增(zeng)加。 在含硫(liu)(liu)(liu)化(hua)氫及水的(de)介質中(zhong)(zhong)，如果(guo)同時含醋酸，或者二氧(yang)化(hua)碳和氯化(hua)鈉，或磷化(hua)氫，或砷(shen)、硒、銻、碲的(de)化(hua)合物或氯離子，則對鋼(gang)的(de)硫(liu)(liu)(liu)裂(lie)起促進作用。
對于奧氏體不銹鋼的硫裂，氯離子和氧起促進作用，304L不(bu)銹鋼(gang)和316L不(bu)銹鋼(gang)對硫裂的敏感性有如下的關系：H2S+H2O＜H2S+H2O+Cl- ＜H2S+H2O+ Cl- +O2 （硫裂的敏感性由弱到強）。 對于碳鋼和低合金鋼來說，淬火+回火的金相組織抗硫裂最好，未回火馬氏體組織最差。鋼抗硫裂性能依淬火+回火組織→正火+回火組織→正火組織→未回火馬氏體組織的順序遞降。
鋼(gang)的(de)(de)(de)強度(du)(du)越(yue)(yue)高，越(yue)(yue)易發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)硫裂(lie)。鋼(gang)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)越(yue)(yue)高，越(yue)(yue)易發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)硫裂(lie)。在(zai)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)硫裂(lie)的(de)(de)(de)事(shi)故(gu)中，焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)特別(bie)是熔合線(xian)是最(zui)易發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)破裂(lie)的(de)(de)(de)部(bu)位(wei)，這(zhe)(zhe)是因為(wei)(wei)這(zhe)(zhe)里的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)最(zui)高。 NACE對(dui)(dui)碳鋼(gang)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)進行了嚴格的(de)(de)(de)規定(ding)：≤200HB。這(zhe)(zhe)是因為(wei)(wei)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)分布比母材復(fu)雜，所以對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)規定(ding)比母材嚴格。焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)部(bu)位(wei)常發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)破裂(lie)，一方面是由于焊(han)(han)(han)接殘(can)余應(ying)力(li)的(de)(de)(de)作(zuo)用，另一方面是焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)金屬、熔合線(xian)及熱影響(xiang)區出現淬硬(ying)組織的(de)(de)(de)結果。為(wei)(wei)防止硫裂(lie)，焊(han)(han)(han)后(hou)進行有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)熱處理(li)十分必(bi)要。
e. 氫損傷
氫滲透進入金屬(shu)內部而造成金屬(shu)性能劣化稱(cheng)為氫損傷，也稱(cheng)氫破壞。
氫損傷可分為四種不同類(lei)型：氫鼓(gu)泡、氫脆、脫碳(tan)和氫腐蝕。
①. 氫鼓泡(pao)及氫誘(you)發階梯裂紋。
主要發生在(zai)含濕硫化氫(qing)的介質中。
硫(liu)化氫在水中離解：
鋼在硫化氫水(shui)溶液中發生(sheng)電(dian)化學(xue)腐蝕：
由(you)上述過程可以看出，鋼在這種環(huan)境(jing)中，不僅(jin)會由(you)于陽極反應而發生(sheng)一般腐(fu)蝕(shi)，而且由(you)于S2-在金屬(shu)表面的吸(xi)附對氫(qing)原子(zi)復合氫(qing)分子(zi)有(you)阻礙(ai)作(zuo)用，從而促(cu)進氫(qing)原子(zi)向金屬(shu)內滲透。
當氫原子向(xiang)鋼(gang)中滲(shen)透擴散時，遇到了裂(lie)縫、分(fen)層(ceng)、空隙、夾渣等缺陷(xian)，就聚集起來結(jie)合(he)成(cheng)(cheng)氫分(fen)子造成(cheng)(cheng)體積膨(peng)脹，在鋼(gang)材內部產生(sheng)極(ji)大壓力(li)（可(ke)達數百兆帕）。 如果這(zhe)些缺陷(xian)在鋼(gang)材表面附近，則形成(cheng)(cheng)鼓(gu)泡，如圖(tu)8所示。如果這(zhe)些缺陷(xian)在鋼(gang)的(de)(de)內部深處，則形成(cheng)(cheng)誘發(fa)裂(lie)紋(wen)(wen)。它是沿軋制方向(xiang)上產生(sheng)的(de)(de)相互平行的(de)(de)裂(lie)紋(wen)(wen)，被(bei)短的(de)(de)橫向(xiang)裂(lie)紋(wen)(wen)連接起來形成(cheng)(cheng)“階(jie)(jie)梯”。 氫誘發(fa)階(jie)(jie)梯裂(lie)紋(wen)(wen)輕(qing)者(zhe)使鋼(gang)材脆(cui)化，重者(zhe)會使有效(xiao)壁厚減小到管(guan)道(dao)過載、泄漏甚至斷裂(lie)。
氫鼓泡需要一個硫化氫臨界濃度值。有資料介紹，硫化氫分壓在138Pa時將產生氫鼓泡。如果在含濕硫化氫介質中同時存在磷化氫、砷、碲的化合物及CN-時，則有利于氫向鋼中滲透，它們都是滲氫加速劑。 氫鼓泡及氫誘發階梯裂紋一般發生在鋼板卷制的管道上。
②. 氫脆
無論以什么方式進入鋼內的氫，都將引起鋼材脆化，即伸長率、斷面收縮率顯著下降，高強度鋼尤其嚴重。若將鋼材中的氫釋放出來（如加熱進行消氫處理），則鋼的力學性能仍可恢復。氫(qing)脆(cui)是可逆的。 H2S-H2O介質常溫腐蝕碳鋼管道能滲氫，在高溫高壓臨氫環境下也能滲氫；在不加緩蝕劑或緩蝕劑不當的酸洗過程能滲氫，在雨天焊接或在陰極保護過度時也會滲氫。
③. 脫碳
在工(gong)業制(zhi)氫裝置中，高溫(wen)氫氣(qi)管道易產(chan)生碳損傷。鋼中的(de)滲碳體在高溫(wen)下(xia)與氫氣(qi)作用生成甲烷：
反應結果導致(zhi)表(biao)面層(ceng)的(de)(de)滲碳體減少(shao)，而碳便(bian)從鄰近(jin)的(de)(de)尚未反應的(de)(de)金(jin)屬(shu)層(ceng)逐漸(jian)擴散到此反應區(qu)，于是有(you)一定厚度(du)的(de)(de)金(jin)屬(shu)層(ceng)因缺碳而變為鐵(tie)素體。脫碳的(de)(de)結果造成鋼的(de)(de)表(biao)面強度(du)和疲(pi)勞極(ji)限的(de)(de)降(jiang)低(di)。
④. 氫腐蝕(shi)
鋼受(shou)到高溫高壓氫作(zuo)用后，其(qi)力學(xue)性(xing)能劣化，強度(du)、韌性(xing)明顯降低，并且是不(bu)可(ke)逆的，這種現(xian)象稱為氫腐(fu)蝕。
氫腐蝕(shi)的(de)歷(li)程可用圖9來解釋：
圖9 氫(qing)腐蝕的歷程
氫(qing)腐蝕的過(guo)程大致可分為三個階段：孕育期，鋼(gang)的性(xing)能(neng)沒有變化；性(xing)能(neng)迅速變化階段，迅速脫碳(tan)，裂(lie)紋快速擴展(zhan)；最后階段，固(gu)溶體中碳(tan)已耗盡。
氫腐(fu)蝕的(de)孕育期是(shi)重要的(de)，它往往決定了鋼的(de)使用壽命。
某氫(qing)壓(ya)力(li)下產生氫(qing)腐蝕有一(yi)起始溫(wen)度，它(ta)是衡量鋼(gang)材抗(kang)氫(qing)性(xing)能的指標(biao)。低于這個(ge)溫(wen)度氫(qing)腐蝕反應(ying)速(su)度極慢，以至孕(yun)育(yu)期超過正常(chang)使(shi)用(yong)壽命(ming)。碳鋼(gang)的這一(yi)溫(wen)度大(da)約(yue)在(zai)220℃左右(you)。
氫(qing)(qing)分壓也有一個起始(shi)點（碳鋼(gang)大約(yue)在(zai)1.4MPa左右），即無(wu)論溫度多(duo)高，低于此分壓，只發生(sheng)表面(mian)脫碳而不發生(sheng)嚴重的氫(qing)(qing)腐蝕。 各種抗氫(qing)(qing)鋼(gang)發生(sheng)腐蝕的溫度和壓力(li)組合條件(jian)，就是著(zhu)名的Nelson曲(qu)線(xian)（在(zai)很多(duo)管道器(qi)材選(xuan)用標(biao)準規范內均有此曲(qu)線(xian)圖，如SH3059《石油化工管道設計(ji)器(qi)材選(xuan)用通(tong)則》）。
冷加工變形，提高了碳、氫的擴散能(neng)力，對腐蝕起(qi)加速作(zuo)用。
某氮肥廠，氨合成塔出口至廢熱鍋爐的高壓管道，工作溫度320℃左右，工作壓力33MPa，工作介質為H2、N2、NH3 混合氣，應按Nelson曲線選用抗氫鋼。其中有一異徑短管，由于錯用了普通碳鋼，使用不久便因氫腐蝕而破裂，造成惡性事故，損失非常慘重。
