毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。腐蚀造成的危害是十分惊人的，各工业国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的1%-4%[1]。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施，对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率具有十分重要的意义。

腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质，金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用[2]。按金属破坏的特征，可分为全面腐蚀和局部腐蚀[1]，其中，应力腐蚀开裂是材料在应力及腐蚀介质共同作用下发生的一种局部性的、迅速的破坏方式。

应力腐蚀开裂（SCC）是指敏感金属或合金在一定的拉应力和一定的腐蚀介质共同作用下产生的特殊断裂方式[3-4]。在相关腐蚀介质或腐蚀环境中，几乎所有金属材料及其合金都会发生应力腐蚀开裂。材料不同，其应力腐蚀开裂的敏感介质也不同。应力腐蚀的机理很复杂，有关SCC机理的解释主要有电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论、化学脆化-机械破裂两阶段理论、腐蚀产物楔入理论、应力吸附破裂理论[5]，其中电化学阳极溶解理论的观点认为合金中存在一条阳极溶解的活性途径，腐蚀沿着这些途径优先进行，阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池，由于活性阴离子（如Cl^-）进入形成闭塞电池的裂纹或蚀坑内部，使浓缩的电解质溶液水解而被酸化，促使裂纹尖端的阳极快速溶解，在应力作用下使裂纹不断扩大，直至破裂[6]。应力腐蚀过程一般可分为3个阶段: 第一阶段为孕育期, 在这一阶段内, 因腐蚀过程的局部化和拉应力作用的结果, 使裂纹生核, 即在不锈钢的腐蚀敏感部位优先形成微小凹坑；第二阶段为腐蚀裂纹发展时期, 当裂纹生核后, 在腐蚀介质和金属中拉应力的共同作用下, 裂纹扩展, 导致零件的破坏产生细长的裂缝； 第三阶段中, 由于拉应力的局部集中, 裂纹急剧生长, 裂缝扩展很快, 能在短时间内发生严重的破坏[7]。第一阶段受应力影响相对较小，时间长，约占破裂总时间的90%[1]。如果材料在一开始使用时就存在裂纹或蚀坑等缺陷，则应力腐蚀破裂过程只有裂纹扩展和失稳快速断裂两个阶段。所以应力腐蚀破裂可能发生在很短时间内，也可能发生在几年后。

应力腐蚀开裂是换热器腐蚀几种常见的形式之一。所谓热交换器,就是能够把冷、热流体的一些能量彼此之间传输给流体的设备,也叫换热器[8]。换热器是化工、炼油、食品、轻工、能源、制药、机械以及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备[9]。

因为热交换器所要接触的物质的成分都很复杂,如高温、高压、高流速、腐蚀性强等等,所以出现冲刷泄漏与腐蚀泄漏是比较常见的一种现象。泄漏中最为普遍的问题就是换热管的表面发生腐蚀,这种现象甚至可以达到腐蚀泄漏90%以上,导致这种现象的原因就是介质的冲刷与介质所含化学物质彼此侵蚀作用[8]。

致使化工换热器失效的原因：

①沉积物可以导致电化学腐蚀。若换热管中的介质流动不均匀或者是不流动时,就会在换热管上形成一定量的沉积物。沉积物会沿着流体的流动方向流向金属的表面。而腐蚀又具有这样一些特性,即连续不牢固性、不均匀性等,之所以会形成电化学腐蚀,就是因为缝内外氧的含量存在一定的差异。

②换热管水侧的腐蚀，换热管的交换介质往往是水,造成水腐蚀的原因就是水中所含的成分,即pH值过低、水汽渗透、含有一定的溶解氧以及含有的有毒有害阴离子(Cl^-,S^2-等),进而导致换热管发生化学腐蚀或是电化学腐蚀。

③换热器表面的腐蚀磨损。金属部件的外侧和腐蚀介质之间的相对运动速度比较大,这样就会使得部件的外侧部分地方出现比较严重的腐蚀损坏,把这类腐蚀叫做磨损腐蚀,同时也叫磨损。导致这种腐蚀的原因很多,比如可以是说介质的流动,也可以是气体、液体或者是固体颗粒、气泡等等,都是造成此类的腐蚀原因[8] 。