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)據腐(fu)蝕發生的機(ji)理分類
根據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生的機理，可(ke)將其分為(wei)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、電化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和物理腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三大類。
1. 化學腐蝕（Chemical Corrosion）
化學(xue)腐蝕(shi)是指金(jin)屬表面與非電解(jie)質直接(jie)發(fa)生純化學(xue)作(zuo)用而(er)引起的(de)(de)破(po)壞。金(jin)屬在高溫氣(qi)體中的(de)(de)硫(liu)腐蝕(shi)、金(jin)屬的(de)(de)高溫氧化均屬于(yu)化學(xue)腐蝕(shi)。
2. 電化學腐蝕（Electrochemical Corrosion）
電(dian)化學腐(fu)蝕是指金屬表面與(yu)離子(zi)導電(dian)的介(jie)質發生電(dian)化學反應而引起的破壞。電(dian)化學腐(fu)蝕是最普遍、最常見的腐(fu)蝕，如金屬在大氣(qi)、海水、土壤(rang)和各種電(dian)解質溶液中的腐(fu)蝕都屬此類。
3. 物理腐蝕（Physical Corrosion）
物(wu)理(li)腐(fu)蝕(shi)是指金(jin)屬(shu)由于單(dan)純(chun)的(de)(de)物(wu)理(li)溶解而引(yin)起的(de)(de)破壞。其特點是：當低(di)熔點的(de)(de)金(jin)屬(shu)溶入(ru)金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)中時，會對金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)產(chan)生“割(ge)裂”作用。由于低(di)熔點的(de)(de)金(jin)屬(shu)強度一般(ban)較低(di)，在受(shou)力狀態下它將優(you)先斷裂，從(cong)而成為金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)裂紋源(yuan)。應該說，這種腐(fu)蝕(shi)在工程(cheng)中并不多見(jian)。
二、根據腐蝕(shi)形(xing)態分類(lei)
按腐蝕(shi)(shi)形態分類(lei)，可分為全(quan)面腐蝕(shi)(shi)、局(ju)部腐蝕(shi)(shi)和應(ying)力腐蝕(shi)(shi)三大類(lei)。
1. 全面(mian)腐(fu)蝕（General Corrosion）
全(quan)面腐(fu)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(gei)出足夠的腐蝕余(yu)量就能(neng)保(bao)證材料的機械(xie)強度和使用壽命。
②. 均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)常用(yong)單(dan)位時間內腐(fu)(fu)蝕(shi)介質對金(jin)屬材(cai)料(liao)(liao)(liao)的腐(fu)(fu)蝕(shi)深度或金(jin)屬構件(jian)的壁厚減(jian)薄量(liang)（稱為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率）來(lai)評定(ding)。SH3059標(biao)準中規定(ding)：腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率不超(chao)過0.05mm/a的材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)充分耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率為(wei)0.05～0.1mm/a的材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率為(wei)0.1～0.5mm/a的材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)尚(shang)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)；腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率超(chao)過0.5mm/a的材(cai)料(liao)(liao)(liao)為(wei)不耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)材(cai)料(liao)(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(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（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(shi)，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(tu)1 點(dian)蝕孔(kong)的各(ge)種(zhong)剖面形狀(zhuang)（選(xuan)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(shi)體不銹鋼。
⑤. 碳鋼管道(dao)(dao)也發生(sheng)點(dian)蝕(shi)，通常(chang)(chang)是在(zai)蒸(zheng)汽系(xi)統（特別是低壓蒸(zheng)汽）和(he)熱水系(xi)統，遭(zao)受溶(rong)(rong)解氧(yang)的腐蝕(shi)，溫度在(zai)80～250℃間(jian)最為嚴重。雖(sui)然蒸(zheng)汽系(xi)統是除氧(yang)的，但(dan)由于操(cao)作控(kong)制不嚴格，很(hen)難(nan)保證溶(rong)(rong)解氧(yang)量不超標，因此(ci)溶(rong)(rong)解氧(yang)造成碳鋼管道(dao)(dao)產生(sheng)點(dian)蝕(shi)的情況經常(chang)(chang)會發生(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(xi)腐(fu)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 縫隙腐蝕的機理
c. 焊接接頭(tou)的(de)腐蝕
通常發生于不銹鋼管(guan)道，有三種腐蝕形式。
①. 焊(han)肉被腐(fu)蝕成海綿狀，這是奧氏體不銹鋼發生的δ鐵(tie)素體選擇性腐(fu)蝕
為改善(shan)焊(han)接性(xing)(xing)能(neng)，奧氏體不(bu)銹鋼(gang)通常要(yao)求焊(han)縫含有3%～10%的鐵(tie)素體組織(zhi)，但在(zai)(zai)某些強腐蝕性(xing)(xing)介質中(zhong)則(ze)會發生(sheng)δ鐵(tie)素體選擇性(xing)(xing)腐蝕，即腐蝕只發生(sheng)在(zai)(zai)δ鐵(tie)素體相（或(huo)進一步分解為σ相），結果呈海綿狀。
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(he)線處的刀口腐(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(sun)腐蝕(shi)
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(shui)蒸(zheng)氣的熱(re)腐蝕(shi)性氣體管道，在保(bao)溫層中止處或(huo)破(po)損(sun)處的內(nei)壁(bi)，由于局部溫度降(jiang)至露點以(yi)下，將(jiang)發生冷凝現象，從而(er)造成冷凝液腐蝕(shi)，即(ji)露點腐蝕(shi)。
f. 涂層破損處(chu)的局部(bu)大氣銹(xiu)蝕
對于(yu)化(hua)工廠的(de)碳(tan)鋼(gang)管線，這種腐蝕有(you)時會很(hen)嚴重(zhong)，因為化(hua)工廠區的(de)大氣(qi)(qi)中常常含有(you)酸性(xing)氣(qi)(qi)體，比自然大氣(qi)(qi)的(de)腐蝕性(xing)強得多(duo)。
3. 應力腐蝕(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(ying)力(li)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(chan)生應力腐(fu)蝕(shi)開裂的金(jin)屬材料和腐(fu)蝕(shi)環境組合（選自SH 3059附錄E）
a. 堿脆
金屬在堿(jian)(jian)液中的應力腐蝕破(po)裂(lie)稱堿(jian)(jian)脆。碳(tan)鋼(gang)、低合金鋼(gang)、不銹鋼(gang)等多(duo)種(zhong)金屬材料皆可發生堿(jian)(jian)脆。碳(tan)鋼(gang)（含低合金鋼(gang)）發生堿(jian)(jian)脆的趨勢(shi)如圖(tu)5所(suo)示。
圖5 碳(tan)鋼在堿液中的應力腐(fu)蝕破(po)裂區
由(you)圖5可知，氫氧化鈉濃(nong)度在(zai)5%以(yi)上的全部(bu)濃(nong)度范圍內碳鋼幾乎(hu)都可能(neng)產生堿(jian)脆，堿(jian)脆的最低溫(wen)度為(wei)50℃，所需堿(jian)液的濃(nong)度為(wei)40%～50%，以(yi)沸點附(fu)近的高溫(wen)區最易發生, 裂紋呈晶間(jian)型。
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發(fa)生(sheng)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)的(de)(de)趨勢如圖(tu)6所示(shi)。氫氧化鈉濃(nong)(nong)度在0.1%以(yi)上的(de)(de)濃(nong)(nong)度時(shi)(shi)18-8型(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)即可發(fa)生(sheng)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)。以(yi)氫氧化鈉濃(nong)(nong)度40%最危險，這時(shi)(shi)發(fa)生(sheng)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)的(de)(de)溫(wen)度為115℃左右。 超(chao)低碳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)裂(lie)紋(wen)為穿(chuan)晶型(xing)，含碳量高時(shi)(shi)，堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)裂(lie)紋(wen)則為晶間型(xing)或混合(he)型(xing)。當奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入2%鉬時(shi)(shi)，則可使其(qi)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)界限縮小，并向堿(jian)的(de)(de)高濃(nong)(nong)度區域(yu)移動。鎳(nie)和鎳(nie)基合(he)金具有(you)較(jiao)高的(de)(de)耐(nai)應力腐蝕(shi)的(de)(de)性能，它的(de)(de)堿(jian)脆(cui)(cui)(cui)(cui)范圍(wei)變得狹窄，而且位于高溫(wen)濃(nong)(nong)堿(jian)區。
圖(tu)6 產生應力腐蝕破裂的(de)燒堿濃度(du)(du)與溫度(du)(du)關系 注(zhu)：曲線上部為危險(xian)區
b. 不銹(xiu)鋼的氯離子應力(li)腐蝕破裂
氯(lv)離(li)子不(bu)(bu)但能引起(qi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)孔蝕，更能引起(qi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)。 發(fa)生應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)的(de)(de)臨界氯(lv)離(li)子濃(nong)度隨溫(wen)度的(de)(de)上(shang)升(sheng)而(er)減小，高溫(wen)下，氯(lv)離(li)子濃(nong)度只(zhi)要(yao)達到 10-6 ，即能引起(qi)破(po)裂(lie)。發(fa)生氯(lv)離(li)子應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)的(de)(de)臨界溫(wen)度為(wei)70℃。 具有氯(lv)離(li)子濃(nong)縮(suo)的(de)(de)條件（反復蒸干、潤濕）是最易(yi)發(fa)生破(po)裂(lie)的(de)(de)。工業中發(fa)生不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)氯(lv)離(li)子應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)的(de)(de)情況相當普(pu)遍(bian)。 不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)氯(lv)離(li)子應力腐(fu)蝕破(po)裂(lie)不(bu)(bu)僅僅發(fa)生在(zai)管道的(de)(de)內(nei)壁(bi)，發(fa)生在(zai)管道外(wai)壁(bi)的(de)(de)事(shi)例也屢見不(bu)(bu)鮮，如圖7所示。
圖7 不銹(xiu)鋼管道應力腐蝕破裂
作(zuo)為管(guan)外側的(de)腐蝕因素，被(bei)認為是保(bao)溫(wen)(wen)材料(liao)的(de)問(wen)題，對保(bao)溫(wen)(wen)材料(liao)進行分析(xi)的(de)結(jie)果，被(bei)檢驗出含有(you)約0.5%的(de)氯離子。這(zhe)個數(shu)值可認為是保(bao)溫(wen)(wen)材料(liao)中(zhong)含有(you)的(de)雜質，或由(you)于保(bao)溫(wen)(wen)層破損、浸入(ru)的(de)雨水(shui)中(zhong)帶入(ru)并(bing)經過濃縮的(de)結(jie)果。
c. 不銹鋼連多硫酸應力腐蝕破裂(lie)
以加(jia)氫(qing)脫硫裝置最為(wei)典型，不(bu)(bu)銹鋼連多(duo)(duo)硫酸的(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)蝕破裂頗為(wei)引人關注。 管(guan)道(dao)在正常運行時，受(shou)硫化氫(qing)腐(fu)蝕，生成的(de)(de)硫化鐵，在停車(che)檢修(xiu)時，與空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)氧及水反應(ying)生成了連多(duo)(duo)硫酸。在Cr-Ni奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼管(guan)道(dao)的(de)(de)殘余應(ying)力(li)較大的(de)(de)部位（焊縫熱(re)影響區、彎管(guan)部位等）產生應(ying)力(li)腐(fu)蝕裂紋。
d. 硫化物腐蝕破裂
①. 金屬在(zai)同(tong)時含有(you)硫(liu)(liu)化氫及水的介質中(zhong)發生(sheng)的應(ying)力(li)腐蝕破裂即為硫(liu)(liu)化物腐蝕破裂，簡稱(cheng)硫(liu)(liu)裂。在(zai)天(tian)然氣(qi)、石(shi)油(you)采集，加工(gong)煉制(zhi)，石(shi)油(you)化學及化肥等工(gong)業(ye)部門常常發生(sheng)管道、閥門硫(liu)(liu)裂事(shi)故。發生(sheng)硫(liu)(liu)裂所(suo)需的時間短(duan)則(ze)幾(ji)天(tian)，長(chang)則(ze)幾(ji)個月到幾(ji)年(nian)不等，但是未見超過十(shi)年(nian)發生(sheng)硫(liu)(liu)裂的事(shi)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。
碳鋼和低合(he)(he)金鋼在20～40℃溫度(du)范圍內對硫裂的(de)(de)敏(min)感性最(zui)大，奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)硫裂大多發生在高(gao)溫環境中。隨著溫度(du)升高(gao)，奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)(de)硫裂敏(min)感性增(zeng)加。 在含硫化(hua)(hua)氫(qing)及水的(de)(de)介質中，如果同時含醋(cu)酸，或(huo)者二氧化(hua)(hua)碳和氯化(hua)(hua)鈉，或(huo)磷(lin)化(hua)(hua)氫(qing)，或(huo)砷、硒、銻(ti)、碲的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)(he)物或(huo)氯離子，則對鋼的(de)(de)硫裂起促進作用。
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)(de)(de)強(qiang)度越(yue)(yue)高(gao)，越(yue)(yue)易(yi)發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)。鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度越(yue)(yue)高(gao)，越(yue)(yue)易(yi)發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)。在發(fa)生(sheng)硫(liu)裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)事故中，焊(han)縫特別是(shi)熔合線是(shi)最易(yi)發(fa)生(sheng)破裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部位，這是(shi)因為這里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度最高(gao)。 NACE對(dui)碳鋼(gang)焊(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度進(jin)行(xing)了(le)嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)：≤200HB。這是(shi)因為焊(han)縫硬度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布比母材(cai)復雜，所以(yi)對(dui)焊(han)縫硬度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)比母材(cai)嚴格。焊(han)縫部位常發(fa)生(sheng)破裂(lie)，一方面是(shi)由于焊(han)接(jie)殘余應力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，另一方面是(shi)焊(han)縫金屬、熔合線及(ji)熱(re)影響(xiang)區(qu)出現淬硬組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。為防止硫(liu)裂(lie)，焊(han)后進(jin)行(xing)有效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)處理十分必要。
e. 氫損傷
氫(qing)滲透進入金(jin)(jin)屬(shu)內部而造(zao)成(cheng)金(jin)(jin)屬(shu)性(xing)能劣化稱為(wei)氫(qing)損傷，也稱氫(qing)破壞。
氫損(sun)傷可分為(wei)四(si)種不同類型：氫鼓(gu)泡、氫脆(cui)、脫(tuo)碳和氫腐蝕。
①. 氫(qing)鼓泡及氫(qing)誘(you)發階梯(ti)裂(lie)紋。
主(zhu)要發生在含濕硫化氫(qing)的(de)介質中。
硫化氫在水中(zhong)離解：
鋼(gang)在硫化(hua)氫水溶(rong)液中發(fa)生電(dian)化(hua)學腐蝕：
由(you)上述過程可以(yi)看出，鋼在(zai)這種環境中(zhong)，不僅會(hui)由(you)于陽極反(fan)應而發生一般腐蝕，而且(qie)由(you)于S2-在(zai)金(jin)屬表面的吸(xi)附對(dui)氫原子(zi)復(fu)合氫分子(zi)有阻礙作用，從而促進(jin)氫原子(zi)向金(jin)屬內滲透。
當(dang)氫(qing)原子向鋼中滲透擴散(san)時，遇到了(le)裂(lie)縫(feng)、分層(ceng)、空隙、夾(jia)渣(zha)等缺陷，就聚集起(qi)來(lai)(lai)結合成(cheng)氫(qing)分子造成(cheng)體積膨脹，在鋼材(cai)(cai)內部產(chan)生(sheng)極(ji)大壓力（可達數百兆帕）。 如(ru)果這(zhe)些(xie)(xie)缺陷在鋼材(cai)(cai)表面附近(jin)，則(ze)形成(cheng)鼓泡，如(ru)圖8所示(shi)。如(ru)果這(zhe)些(xie)(xie)缺陷在鋼的內部深處，則(ze)形成(cheng)誘(you)發裂(lie)紋(wen)。它(ta)是沿軋制方向上產(chan)生(sheng)的相互平行的裂(lie)紋(wen)，被短(duan)的橫向裂(lie)紋(wen)連接起(qi)來(lai)(lai)形成(cheng)“階梯(ti)”。 氫(qing)誘(you)發階梯(ti)裂(lie)紋(wen)輕(qing)者(zhe)使(shi)鋼材(cai)(cai)脆化，重者(zhe)會使(shi)有(you)效壁厚減小到管道過載(zai)、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(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(tan)
在(zai)工業制氫(qing)裝(zhuang)置中，高溫氫(qing)氣管道易產生碳(tan)損(sun)傷(shang)。鋼中的滲碳(tan)體(ti)在(zai)高溫下與氫(qing)氣作用生成甲烷(wan)：
反應(ying)結果導(dao)致表面層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)滲(shen)碳體(ti)減少，而(er)碳便從鄰近的(de)(de)(de)(de)(de)尚(shang)未(wei)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)層(ceng)逐漸擴(kuo)散(san)到此反應(ying)區，于是有一(yi)定厚度的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)層(ceng)因缺(que)碳而(er)變(bian)為鐵素體(ti)。脫(tuo)碳的(de)(de)(de)(de)(de)結果造成鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)表面強度和(he)疲勞極限的(de)(de)(de)(de)(de)降低(di)。
④. 氫腐蝕
鋼受到高溫高壓氫作用后，其力(li)學性(xing)能(neng)劣化，強(qiang)度、韌性(xing)明顯降低，并且是不可(ke)逆的，這種(zhong)現(xian)象稱為氫腐蝕。
氫腐蝕的歷程(cheng)可用(yong)圖9來解釋(shi)：
圖9 氫腐蝕的(de)歷(li)程
氫腐蝕的過(guo)程(cheng)大致可分(fen)為(wei)三(san)個階(jie)(jie)段：孕育期，鋼的性能沒有變化；性能迅速變化階(jie)(jie)段，迅速脫碳(tan)，裂紋快(kuai)速擴(kuo)展；最后階(jie)(jie)段，固(gu)溶體中碳(tan)已耗(hao)盡(jin)。
氫腐蝕的(de)(de)孕育期是(shi)重(zhong)要的(de)(de)，它往往決定了鋼(gang)的(de)(de)使用壽命。
某氫壓力下(xia)產生氫腐蝕有一(yi)(yi)起始(shi)溫度(du)，它是衡(heng)量鋼(gang)(gang)材抗氫性能的指(zhi)標。低于這(zhe)個溫度(du)氫腐蝕反應(ying)速度(du)極慢，以至孕育期超(chao)過正常(chang)使用壽命(ming)。碳(tan)鋼(gang)(gang)的這(zhe)一(yi)(yi)溫度(du)大約在220℃左(zuo)右(you)。
氫(qing)(qing)分壓也有(you)一個起始點（碳鋼(gang)大約在(zai)1.4MPa左右），即無論(lun)溫度(du)(du)多(duo)高，低(di)于此分壓，只發(fa)生(sheng)(sheng)表面(mian)脫(tuo)碳而不發(fa)生(sheng)(sheng)嚴(yan)重的氫(qing)(qing)腐蝕。 各種抗氫(qing)(qing)鋼(gang)發(fa)生(sheng)(sheng)腐蝕的溫度(du)(du)和壓力(li)組(zu)合條件(jian)，就是著名(ming)的Nelson曲線（在(zai)很多(duo)管道器材選(xuan)用(yong)標準規(gui)范內均(jun)有(you)此曲線圖，如SH3059《石油化工管道設(she)計(ji)器材選(xuan)用(yong)通(tong)則》）。
冷加工變(bian)形(xing)，提高了(le)碳、氫的(de)擴(kuo)散能力，對腐蝕起(qi)加速作(zuo)用(yong)。
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。
