深入解析高温氢腐蚀：成因、影响因素及预防措施详解

什么是应力腐蚀？什么是锅炉低温腐蚀？

什么？你忘记了吗？查阅历史发布记录《金属材料的腐蚀你了解多少：应力腐蚀》《金属材料的腐蚀你了解多少：锅炉的低温腐蚀》

今天我们的主角是“高温氢腐蚀”。

什么是高温氢腐蚀？

氢腐蚀是指钢材暴露在高温、高压的氢气环境中。氢原子与设备表面不稳定的碳化物反应或渗入钢中生成甲烷，使钢脱碳并永久损害机械强度。钢材内部产生的甲烷无法逸出，积聚在钢材内部形成巨大的局部压力，导致钢材构件产生微裂纹。微裂纹长大并连接，最终导致部件破裂并可能导致事故。

影响氢腐蚀的主要因素

1、温度、压力和暴露时间的影响：温度越高或压力越高，高温腐蚀发生得越早，腐蚀速度也越大。

2、合金元素和杂质元素的影响：氢腐蚀的机理是不稳定碳化物的分解，因此在钢中添加能形成稳定碳化物的元素（铬、钼、钒、钛、钨），可以使碳的活性降低。减少，从而提高钢的抗氢腐蚀能力。

3、热处理的影响：钢的耐氢腐蚀性能还与钢的显微组织密切相关。由于形成稳定的碳化物，较高温度下的回火可提高耐氢腐蚀性能。

4、应力的影响：高温氢腐蚀中应力的存在会产生不利的影响。在高温氢气中，蠕变强度会降低，特别是由于二次应力（如热应力或冷加工引起的应力）。氢的存在会加速高温腐蚀。

我们从实际案例来分析康康。

某电厂自然循环滚筒炉一台吹灰器附近水冷壁管破裂泄漏（图1）。水冷壁管规格为φ60*6.5mm，材质为20G（GB/T 5310）。广州承压研究所通过宏观分析、化学成分分析、硬度测试、金相分析、扫描电镜形貌和能谱分析、物相分析等分析了水冷壁管泄漏的原因。

宏观分析可见，水冷壁管渗漏区内壁存在明显的腐蚀坑，坑内布满水垢（图1～图3）。

图1 水冷壁管道漏水

图2 水冷壁泄漏区外壁外观

图3 水冷壁管泄漏区内壁形貌

金相分析结果表明，水冷壁管泄漏部位内壁附近存在大量显微裂纹和典型脱碳现象，且部分显微裂纹相互连接形成宏观裂纹，从内壁向四周延伸。外壁（图4~图5）。

图4 在内壁附近萌生的氢腐蚀微裂纹

图5 微观裂纹扩展连接形成的宏观裂纹

能谱分析结果表明，水冷壁管内壁氧化垢的主要元素为铁、氧、钠、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铜，它们是水垢以及水垢下的电化学腐蚀产物（图6）。

图6 内壁腐蚀产物能谱分析结果

分析认为，水冷壁管泄漏、开裂的原因是管内壁局部结垢和铜堆积，导致内壁局部发生电化学腐蚀和氢腐蚀，导致腐蚀变薄和腐蚀。该位置机械性能严重恶化，导致水冷壁管破裂泄漏。

哦，明白了

那么，如何防止腐蚀呢？

拿起一个小笔记本，记下来。

3、高温氢腐蚀的预防措施

1、根据尼尔森曲线选择材料。

2、采用耐氢合金或耐火材料作衬里，或采用多层复合板。

3.使用表面覆盖层阻碍氢的扩散。

4、降低金属外壁温度。

今天你收到了吗？

在留言区展示你今天的学习成果，并与观察者交流。