腐蝕的危害性是十分普遍的，而且也是十分嚴重的。腐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(yi)、根(gen)據(ju)腐蝕發生(sheng)的機理分類(lei)
根據腐(fu)蝕發(fa)生(sheng)的機理，可將其分為化學腐(fu)蝕、電化學腐(fu)蝕和物理腐(fu)蝕三大(da)類。
1. 化學腐蝕（Chemical Corrosion）
化學腐(fu)蝕是指金(jin)屬(shu)表面(mian)與非(fei)電解質直接發生純(chun)化學作用而引起的(de)破(po)壞。金(jin)屬(shu)在高(gao)溫氣(qi)體中的(de)硫腐(fu)蝕、金(jin)屬(shu)的(de)高(gao)溫氧化均屬(shu)于(yu)化學腐(fu)蝕。
2. 電(dian)化(hua)學腐蝕（Electrochemical Corrosion）
電化(hua)學(xue)(xue)腐蝕(shi)是指金(jin)屬(shu)表面與(yu)離子(zi)導電的(de)介質發(fa)生(sheng)電化(hua)學(xue)(xue)反應(ying)而引起的(de)破壞。電化(hua)學(xue)(xue)腐蝕(shi)是最(zui)普遍、最(zui)常(chang)見的(de)腐蝕(shi)，如金(jin)屬(shu)在大氣、海水(shui)、土壤和各種電解質溶液中的(de)腐蝕(shi)都屬(shu)此類。
3. 物理腐蝕（Physical Corrosion）
物理腐蝕(shi)是(shi)指金(jin)(jin)(jin)屬由(you)于單純(chun)的(de)(de)物理溶(rong)解而(er)引起的(de)(de)破壞。其特點是(shi)：當低熔(rong)(rong)點的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬溶(rong)入金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)時，會對金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)產生“割(ge)裂(lie)(lie)(lie)”作用。由(you)于低熔(rong)(rong)點的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬強度一(yi)般(ban)較低，在受力狀態(tai)下(xia)它將優(you)先斷裂(lie)(lie)(lie)，從而(er)成(cheng)為金(jin)(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)紋源。應該說，這種腐蝕(shi)在工程中(zhong)并不(bu)多(duo)見(jian)。
二、根(gen)據腐蝕(shi)形態分(fen)類(lei)
按腐(fu)蝕形態分(fen)(fen)類，可分(fen)(fen)為(wei)全面腐(fu)蝕、局(ju)部腐(fu)蝕和應力(li)腐(fu)蝕三(san)大類。
1. 全面腐(fu)蝕(shi)（General Corrosion）
全(quan)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(shi)是危險性最小的一種腐蝕。
①. 工程中往往是(shi)給出足夠的腐蝕余量(liang)就能保證(zheng)材料的機械(xie)強度和使用壽命。
②. 均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)常(chang)用單位時間內腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質對金屬材(cai)(cai)(cai)(cai)料的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度或金屬構件的壁(bi)厚減薄量（稱為(wei)(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率）來評(ping)定(ding)。SH3059標準(zhun)中規定(ding)：腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率不超過0.05mm/a的材(cai)(cai)(cai)(cai)料為(wei)(wei)充分耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料；腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率為(wei)(wei)0.05～0.1mm/a的材(cai)(cai)(cai)(cai)料為(wei)(wei)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料；腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率為(wei)(wei)0.1～0.5mm/a的材(cai)(cai)(cai)(cai)料為(wei)(wei)尚(shang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料；腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率超過0.5mm/a的材(cai)(cai)(cai)(cai)料為(wei)(wei)不耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料。
2. 局部(bu)腐(fu)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(fu)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(shi)（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蝕(shi)，也稱孔蝕(shi)。蝕孔直徑等于或小于深度。蝕孔形態如圖1所示。
圖1 點蝕孔的各種剖面形狀（選自ASTM標準(zhun)）
②. 點蝕是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)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(ao)氏體不銹鋼(gang)。
⑤. 碳(tan)鋼管道也發生點(dian)蝕，通常(chang)是在蒸汽(qi)系統(tong)（特別(bie)是低壓蒸汽(qi)）和(he)熱水系統(tong)，遭受(shou)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)的腐蝕，溫度在80～250℃間最為嚴重。雖然蒸汽(qi)系統(tong)是除氧(yang)的，但由于操作控制不嚴格，很難保(bao)證溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)量不超(chao)標，因此(ci)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)造成碳(tan)鋼管道產生點(dian)蝕的情況經(jing)常(chang)會發生。
b. 縫隙腐蝕（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(feng)隙腐蝕(shi)。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(tu)3 縫隙腐蝕的機理
c. 焊接(jie)接(jie)頭的(de)腐蝕
通常發生于不銹(xiu)鋼(gang)管道，有(you)三種腐蝕形式。
①. 焊肉被腐(fu)蝕(shi)成海(hai)綿狀，這(zhe)是奧氏體(ti)不銹鋼發生的δ鐵素(su)體(ti)選(xuan)擇性腐(fu)蝕(shi)
為改(gai)善(shan)焊接性(xing)能，奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼通常要求焊縫含有3%～10%的鐵(tie)素體(ti)組(zu)織，但(dan)在(zai)某些強腐(fu)蝕性(xing)介質(zhi)中則(ze)會發生δ鐵(tie)素體(ti)選擇性(xing)腐(fu)蝕，即腐(fu)蝕只發生在(zai)δ鐵(tie)素體(ti)相（或進一步分解為σ相），結(jie)果呈海綿(mian)狀。
②. 熱(re)影響區腐蝕
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)的刀口腐(fu)蝕(shi)
一般發生在用Nb及Ti穩定的不銹鋼（347不銹鋼及321不銹鋼）。
刀口(kou)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(mo)損(sun)腐(fu)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(fu)蝕
對于含水蒸氣的(de)熱腐蝕(shi)性氣體管道，在保(bao)溫(wen)層中止處(chu)或破損處(chu)的(de)內壁，由(you)于局部(bu)溫(wen)度降至(zhi)露點(dian)以下，將發生冷凝現象，從而造成冷凝液腐蝕(shi)，即(ji)露點(dian)腐蝕(shi)。
f. 涂層(ceng)破損處(chu)的局(ju)部(bu)大氣銹蝕(shi)
對于化工廠(chang)的碳鋼管線，這種腐蝕有(you)時會很嚴(yan)重，因為(wei)化工廠(chang)區的大氣(qi)中(zhong)常常含有(you)酸性氣(qi)體(ti)，比自(zi)然大氣(qi)的腐蝕性強得多(duo)。
3. 應力腐蝕（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(ying)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(sheng)應力(li)腐蝕開裂(lie)的金屬材料和腐蝕環(huan)境組合(he)（選自SH 3059附錄E）
a. 堿(jian)脆
金屬(shu)在堿(jian)液中的應力腐蝕(shi)破裂稱堿(jian)脆。碳(tan)鋼、低合金鋼、不銹鋼等多種金屬(shu)材料(liao)皆可發生堿(jian)脆。碳(tan)鋼（含低合金鋼）發生堿(jian)脆的趨勢如圖5所示。
圖5 碳(tan)鋼在堿液中的應力腐蝕破裂區
由圖(tu)5可知，氫氧化鈉濃(nong)度(du)在(zai)5%以上的(de)(de)全部濃(nong)度(du)范(fan)圍內碳鋼幾乎(hu)都可能產生堿脆(cui)，堿脆(cui)的(de)(de)最低溫度(du)為50℃，所需堿液的(de)(de)濃(nong)度(du)為40%～50%，以沸點附近的(de)(de)高(gao)溫區最易發生, 裂紋呈晶間(jian)型。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發生堿(jian)脆(cui)的(de)(de)趨(qu)勢如圖6所示。氫氧(yang)化鈉(na)濃度(du)(du)在0.1%以(yi)上(shang)的(de)(de)濃度(du)(du)時(shi)18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)即可發生堿(jian)脆(cui)。以(yi)氫氧(yang)化鈉(na)濃度(du)(du)40%最危險，這時(shi)發生堿(jian)脆(cui)的(de)(de)溫度(du)(du)為115℃左右(you)。 超低碳(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)堿(jian)脆(cui)裂(lie)紋(wen)為穿晶(jing)型，含碳(tan)量高(gao)時(shi)，堿(jian)脆(cui)裂(lie)紋(wen)則(ze)(ze)為晶(jing)間型或混合(he)型。當奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入2%鉬時(shi)，則(ze)(ze)可使其(qi)堿(jian)脆(cui)界限(xian)縮小，并向堿(jian)的(de)(de)高(gao)濃度(du)(du)區域移動。鎳和鎳基合(he)金具有較高(gao)的(de)(de)耐應力腐蝕(shi)的(de)(de)性能，它的(de)(de)堿(jian)脆(cui)范(fan)圍變得狹窄，而且位于高(gao)溫濃堿(jian)區。
圖6 產生(sheng)應(ying)力腐蝕(shi)破裂的燒堿濃度(du)與(yu)溫度(du)關系(xi) 注：曲線(xian)上部為危險區
b. 不銹鋼的(de)氯(lv)離子應力腐蝕破裂(lie)
氯(lv)離(li)子(zi)不但能(neng)引(yin)起不銹鋼(gang)孔蝕(shi)，更(geng)能(neng)引(yin)起不銹鋼(gang)的(de)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂。 發(fa)生(sheng)(sheng)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂的(de)臨界氯(lv)離(li)子(zi)濃度(du)隨溫(wen)度(du)的(de)上升而減小，高(gao)溫(wen)下，氯(lv)離(li)子(zi)濃度(du)只要達(da)到 10-6 ，即能(neng)引(yin)起破(po)裂。發(fa)生(sheng)(sheng)氯(lv)離(li)子(zi)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂的(de)臨界溫(wen)度(du)為70℃。 具有氯(lv)離(li)子(zi)濃縮(suo)的(de)條(tiao)件（反復蒸干、潤濕）是最易發(fa)生(sheng)(sheng)破(po)裂的(de)。工業中發(fa)生(sheng)(sheng)不銹鋼(gang)氯(lv)離(li)子(zi)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂的(de)情況相當普遍(bian)。 不銹鋼(gang)氯(lv)離(li)子(zi)應力(li)腐蝕(shi)破(po)裂不僅(jin)僅(jin)發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)管道的(de)內壁(bi)，發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)管道外壁(bi)的(de)事例也屢見不鮮，如圖7所示。
圖(tu)7 不銹鋼管道應力腐蝕(shi)破(po)裂
作為(wei)管外(wai)側(ce)的(de)腐蝕因素，被(bei)(bei)認為(wei)是保(bao)溫(wen)材料的(de)問(wen)題，對保(bao)溫(wen)材料進行分(fen)析的(de)結果，被(bei)(bei)檢驗出含(han)有約(yue)0.5%的(de)氯(lv)離(li)子。這個數(shu)值(zhi)可認為(wei)是保(bao)溫(wen)材料中含(han)有的(de)雜(za)質，或由于保(bao)溫(wen)層破(po)損(sun)、浸入的(de)雨水中帶入并經過濃縮的(de)結果。
c. 不銹(xiu)鋼連多(duo)硫酸應力腐(fu)蝕破裂
以加氫脫硫裝置(zhi)最為典(dian)型(xing)，不銹(xiu)鋼(gang)連多(duo)硫酸的(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)破裂頗為引人(ren)關注。 管道在(zai)正常運行時，受(shou)硫化氫腐(fu)(fu)蝕(shi)，生(sheng)成的(de)硫化鐵，在(zai)停車檢修時，與(yu)空氣中的(de)氧及水反應生(sheng)成了(le)連多(duo)硫酸。在(zai)Cr-Ni奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)管道的(de)殘余應力(li)較大(da)的(de)部(bu)位(wei)（焊(han)縫熱(re)影響區、彎管部(bu)位(wei)等）產(chan)生(sheng)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)裂紋(wen)。
d. 硫化物腐(fu)蝕破裂
①. 金屬在同時含有硫(liu)(liu)化(hua)氫及(ji)水的介(jie)質中發(fa)生的應(ying)力(li)腐蝕破裂(lie)即為硫(liu)(liu)化(hua)物腐蝕破裂(lie)，簡稱硫(liu)(liu)裂(lie)。在天然氣、石油采(cai)集，加(jia)工煉(lian)制，石油化(hua)學及(ji)化(hua)肥等(deng)(deng)工業(ye)部(bu)門(men)常(chang)常(chang)發(fa)生管道、閥門(men)硫(liu)(liu)裂(lie)事故。發(fa)生硫(liu)(liu)裂(lie)所需(xu)的時間短則幾(ji)天，長則幾(ji)個(ge)月到(dao)幾(ji)年不等(deng)(deng)，但是未見(jian)超過十(shi)年發(fa)生硫(liu)(liu)裂(lie)的事例(li)。
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(tan)鋼(gang)(gang)和低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)在20～40℃溫(wen)(wen)度范圍內對硫(liu)(liu)裂的(de)敏感(gan)性最大(da)，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)(liu)裂大(da)多(duo)發(fa)生在高(gao)(gao)溫(wen)(wen)環境中。隨(sui)著溫(wen)(wen)度升(sheng)高(gao)(gao)，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)(liu)裂敏感(gan)性增加(jia)。 在含硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)及水的(de)介質中，如果同時含醋酸，或者(zhe)二氧(yang)化(hua)碳(tan)和氯化(hua)鈉，或磷化(hua)氫(qing)，或砷、硒、銻、碲的(de)化(hua)合(he)物或氯離(li)子，則(ze)對鋼(gang)(gang)的(de)硫(liu)(liu)裂起促進作用。
對于奧氏體不銹鋼的硫裂，氯離子和氧起促進作用，304L不銹鋼和316L不銹鋼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)(de)強度(du)(du)越高，越易發(fa)(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂。鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)越高，越易發(fa)(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂。在發(fa)(fa)生(sheng)硫(liu)(liu)(liu)裂的(de)(de)(de)(de)事故中，焊(han)縫(feng)(feng)特別是(shi)熔合線是(shi)最易發(fa)(fa)生(sheng)破(po)裂的(de)(de)(de)(de)部(bu)位，這是(shi)因(yin)為這里的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)最高。 NACE對碳鋼(gang)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)進行(xing)了嚴格(ge)的(de)(de)(de)(de)規定(ding)：≤200HB。這是(shi)因(yin)為焊(han)縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)比母(mu)材復雜，所以對焊(han)縫(feng)(feng)硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)規定(ding)比母(mu)材嚴格(ge)。焊(han)縫(feng)(feng)部(bu)位常(chang)發(fa)(fa)生(sheng)破(po)裂，一(yi)方面是(shi)由于焊(han)接殘余(yu)應(ying)力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，另(ling)一(yi)方面是(shi)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬、熔合線及熱影響區出現(xian)淬硬(ying)組織的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。為防止硫(liu)(liu)(liu)裂，焊(han)后進行(xing)有效的(de)(de)(de)(de)熱處(chu)理(li)十(shi)分(fen)必(bi)要。
e. 氫損傷(shang)
氫(qing)(qing)滲透進入金(jin)屬內部而造成金(jin)屬性能劣化稱為(wei)氫(qing)(qing)損(sun)傷(shang)，也稱氫(qing)(qing)破壞。
氫(qing)(qing)損傷可分(fen)為(wei)四種(zhong)不同類型：氫(qing)(qing)鼓泡(pao)、氫(qing)(qing)脆、脫碳和氫(qing)(qing)腐蝕。
①. 氫鼓泡及氫誘發(fa)階梯裂紋。
主要發生在含(han)濕(shi)硫化(hua)氫的介質中(zhong)。
硫(liu)化(hua)氫在水中離(li)解：
鋼在硫化氫水溶液中發(fa)生電化學腐蝕：
由(you)上述過程可以(yi)看(kan)出，鋼在這種環境中，不僅會由(you)于陽(yang)極反應而發(fa)生一般腐(fu)蝕，而且由(you)于S2-在金屬表面的吸(xi)附(fu)對氫(qing)原(yuan)子(zi)復合氫(qing)分子(zi)有阻礙作(zuo)用，從而促進氫(qing)原(yuan)子(zi)向(xiang)金屬內滲透。
當氫(qing)(qing)原子向(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)中滲(shen)透擴散時，遇到了裂(lie)(lie)縫、分層(ceng)、空隙、夾渣(zha)等缺(que)陷，就聚集起來(lai)結合(he)成(cheng)(cheng)氫(qing)(qing)分子造成(cheng)(cheng)體積膨脹，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)內部產生極大壓(ya)力（可達數百兆(zhao)帕(pa)）。 如(ru)(ru)果這(zhe)些(xie)缺(que)陷在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)表面附近(jin)，則形成(cheng)(cheng)鼓泡(pao)，如(ru)(ru)圖8所示。如(ru)(ru)果這(zhe)些(xie)缺(que)陷在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)的內部深處，則形成(cheng)(cheng)誘發裂(lie)(lie)紋。它是(shi)沿軋制方向(xiang)(xiang)上產生的相(xiang)互平行的裂(lie)(lie)紋，被(bei)短的橫向(xiang)(xiang)裂(lie)(lie)紋連接起來(lai)形成(cheng)(cheng)“階梯”。 氫(qing)(qing)誘發階梯裂(lie)(lie)紋輕者使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)脆化(hua)，重者會(hui)使(shi)有效壁厚減小到管道過(guo)載、泄漏甚至斷裂(lie)(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(cui)
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。氫脆是可逆的。 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(zai)工業制氫裝置中，高溫(wen)氫氣管道易產生碳損傷。鋼中的滲碳體在(zai)高溫(wen)下與氫氣作(zuo)用生成甲烷：
反(fan)應(ying)(ying)結果(guo)導致表(biao)面層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)滲碳(tan)體減少，而碳(tan)便從(cong)鄰近的(de)(de)(de)(de)尚未(wei)反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬層(ceng)(ceng)逐(zhu)漸擴散到此反(fan)應(ying)(ying)區，于(yu)是有一(yi)定厚度的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬層(ceng)(ceng)因缺(que)碳(tan)而變(bian)為鐵素體。脫(tuo)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)造(zao)成(cheng)鋼的(de)(de)(de)(de)表(biao)面強度和(he)疲(pi)勞極限的(de)(de)(de)(de)降低。
④. 氫(qing)腐蝕
鋼受到(dao)高溫(wen)高壓(ya)氫作用后(hou)，其力(li)學性(xing)能劣化，強(qiang)度、韌(ren)性(xing)明顯(xian)降低，并且是不可逆的，這種現象(xiang)稱(cheng)為氫腐蝕。
氫腐蝕的歷程可用(yong)圖9來解(jie)釋：
圖9 氫腐蝕的歷(li)程
氫腐蝕的(de)過(guo)程大致可分為三個階段(duan)：孕育期(qi)，鋼(gang)的(de)性(xing)能沒(mei)有變(bian)化；性(xing)能迅速變(bian)化階段(duan)，迅速脫碳，裂紋快(kuai)速擴展；最后(hou)階段(duan)，固溶體中碳已耗盡(jin)。
氫腐蝕的(de)孕育期(qi)是重要的(de)，它往往決定了鋼的(de)使用壽命(ming)。
某(mou)氫(qing)(qing)壓(ya)力下產(chan)生(sheng)氫(qing)(qing)腐蝕(shi)有一起始溫度，它是衡量鋼材抗氫(qing)(qing)性能(neng)的指標。低于這個溫度氫(qing)(qing)腐蝕(shi)反(fan)應速(su)度極慢(man)，以至孕(yun)育期超過正常(chang)使用壽命(ming)。碳(tan)鋼的這一溫度大約在220℃左右(you)。
氫分(fen)壓(ya)也有(you)一個起(qi)始(shi)點（碳鋼(gang)大約在(zai)1.4MPa左右），即無論(lun)溫度多高(gao)，低于此分(fen)壓(ya)，只發生表(biao)面脫(tuo)碳而不發生嚴重的(de)(de)(de)氫腐蝕。 各(ge)種抗(kang)氫鋼(gang)發生腐蝕的(de)(de)(de)溫度和壓(ya)力組合條件，就是著(zhu)名的(de)(de)(de)Nelson曲線（在(zai)很多管道器(qi)材(cai)選(xuan)用標準規范內(nei)均有(you)此曲線圖，如(ru)SH3059《石油化(hua)工管道設(she)計器(qi)材(cai)選(xuan)用通則》）。
冷(leng)加工變形，提高了碳、氫的(de)擴散能力，對腐蝕起加速作用。
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。
