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目 录 1

第1章压力容器腐蚀概论 1

1.1 压力容器安全运行与腐蚀的关系 1

1.2 压力容器腐蚀的危害及防腐蚀的重要意义 1

1.3腐蚀与腐蚀环境 3

1.4压力容器腐蚀的分类 3

2.2.1 化学腐蚀 5

2.2 压力容器均匀腐蚀的腐蚀机理 5

2.1 压力容器均匀腐蚀的形态 5

第2章压力容器的均匀腐蚀及其控制 5

2.2.2 电化学腐蚀 13

2.3 压力容器均匀腐蚀的主要影响因素 19

2.3.1 影响金属化学腐蚀速率的因素 19

2.3.2 影响金属电化学腐蚀速率的因素 24

2.4压力容器均匀腐蚀的控制 36

2.4.1 正确选用金属材料和制定合理的加工工艺 36

2.4.2选择合理的结构设计 37

2.4.3腐蚀介质处理 37

2.4.4 电化学保护 38

2.4.5覆盖层保护 42

2.5 压力容器均匀腐蚀破坏举例与分析 56

第3章压力容器应力腐蚀的原理与判据 59

3.1压力容器应力腐蚀概述 59

3.1.1定义与特征 59

3.1.2应力腐蚀断裂发生的条件 66

3.1.3压力容器应力腐蚀断裂的危害 66

3.2压力容器应力腐蚀的原理 67

3.2.1 环境因子方面的假设和理论 67

3.2.2金属因子方面的假设和理论 71

3.2.3 应力因子方面的假设和理论 74

3.3压力容器应力腐蚀的影响因素 78

3.3.1 力学因素 78

3.3.2 环境因素 78

3.3.3 冶金因素 82

3.4 断裂力学在压力容器应力腐蚀断裂及控制研究中的应用 88

3.4.1 安全设计方面 88

3.4.2 指导合理选材、用材 89

3.4.5 正确评价结构可靠性，防止事故 90

3.4.3 改进制造工艺，提高产品质量 90

3.4.4 制定科学检验标准 90

3.5 线弹性断裂力学的断裂判据 91

3.5.1 应力强度因子KI及其计算 91

3.5.2 平面应力与平面应变 99

3.5.3 平面应变的断裂韧性KIC及其测定 99

3.5.4 线弹性断裂力学的断裂判据 103

3.5.5 断裂力学解决强度问题的方法及其应用 105

3.6 弹塑性断裂力学的断裂判据 107

3.6.1 弹塑性断裂的基本特征 107

3.6.2 弹塑性断裂的分析方法 107

3.7 压力容器裂纹在应力腐蚀中的扩展规律和寿命估算 117

3.7.1 压力腐蚀临界应力强度因子 117

3.7.2 应力腐蚀裂纹扩展速率 119

3.7.3 应力腐蚀下压力容器的寿命估算 120

3.8压力容器应力腐蚀计算举例 120

4.1 压力容器结构特征和应力水平对应力腐蚀的影响 124

4.1.1 普通内压圆筒压力容器 124

第4章压力容器结构特征和应力水平对应力腐蚀的影响及消除对策 124

4.1.2 普通外压圆筒压力容器 126

4.1.3球形压力容器 129

4.1.4高压容器 139

4.1.5超高压容器 161

4.1.6 无缝气瓶 166

4.1.7高温压力容器 171

4.1.8低温压力容器 178

4.2.1 各类结构压力容器结构特征和应力水平对应力腐蚀影响对比 185

4.2 控制压力容器结构特征和应力水平对其应力腐蚀影响的途径 185

4.2.2 控制压力容器产生应力腐蚀的途径 191

第5章材料与腐蚀介质组合对压力容器应力腐蚀的影响及控制对策 194

5.1 低碳钢和普通低合金钢与腐蚀介质组合的应力腐蚀及其控制对策 194

5.1.1 碱脆 194

5.1.2 硝脆 199

5.1.3液氨引起的应力腐蚀 204

5.1.4硫化物应力腐蚀破裂 205

5.1.5 工业冷却水引起的应力腐蚀 222

5.1.6碳酸盐引起的应力腐蚀 233

5.2 高强度及中强度结构钢的应力腐蚀 236

5.2.1 近中性水溶液对高强度及中强度结构钢引起的应力腐蚀 238

5.2.2 高温水引起的高强度和中强度钢的应力腐蚀 240

5.2.3 （H2SO4+HNO3）混合酸引起的高强度钢和中强度钢的应力腐蚀 242

5.3 不锈钢的应力腐蚀 242

5.3.1 不锈钢及其耐蚀特征 242

5.3.2 高温碱在奥氏体不锈钢压力容器中引起的应力腐蚀 245

5.3.3 硫酸对奥氏体不锈钢引起的应力腐蚀 247

5.3.4 连多硫酸对奥氏体不锈钢引起的应力腐蚀 249

5.3.5 氯化物水溶液对奥氏体不锈钢引起的应力腐蚀 250

5.3.6 高温水对奥氏体不锈钢引起的应力腐蚀 255

5.3.7 尿素生产中引起的应力腐蚀 257

5.3.8控制不锈钢应力腐蚀破裂的主要途径 266

5.4 有色金属合金压力容器的应力腐蚀 270

5.4.1 铜合金的应力腐蚀 270

5.4.2 铝合金的应力腐蚀 284

5.4.3 钛合金的应力腐蚀 292

5.4.4 锆及锆合金在核电站中水反应堆的应力腐蚀 303

5.4.5 镍合金的应力腐蚀 312

5.4.6镁合金的应力腐蚀 316

第6章部分特殊压力容器的应力腐蚀破裂及控制途径 321

6.1 制冷装置用压力容器 321

6.1.1 制冷剂与吸收剂 321

6.1.2 制冷装置压力容器用材料 323

6.1.3制冷装置用压力容器结构特点 325

6.1.4 薄管板结构 326

6.1.5制冷装置压力容器的应力分析 328

6.2.2核工业设备中的腐蚀 329

6.2.1 核工业中腐蚀性介质和环境的特征 329

6.2核工业压力容器 329

6.2.3 辐射线对水及水溶液的分解作用 333

6.2.4 辐射线对电化学过程的影响 335

6.3 液化气体储存压力容器 342

6.3.1 液化气体的性质 343

6.3.2液化气体储存压力容器的结构与材料 346

6.4移动式压力容器 350

6.5 快速开关盖式压力容器 353

6.5.1 快开式压力容器的应用领域和基本要求 353

6.5.2 快开式压力容器用材料 355

6.6 非圆形截面压力容器 356

6.6.1 非圆形截面容器的结构 357

6.6.2 非圆形截面容器的应力计算 360

6.6.3 非圆形截面压力容器应力计算的简化 369

6.7 热电厂装置的应力腐蚀 372

6.7.1 铆接锅炉的苛性脆化 373

6.7.2 碱腐蚀引起的应力腐蚀破裂 373

6.7.3 酸腐蚀引起的锅炉应力腐蚀破裂 375

6.7.5 凝汽器铜管的应力腐蚀破裂 377

6.7.4 高温锅炉中奥氏体钢由氯离子引起的应力腐蚀破裂 377

第7章压力容器的点腐蚀 379

7.1 概述 379

7.2 点腐蚀的影响因素 380

7.2.1 环境因素 380

7.2.2材料因素 387

7.3 点蚀机理 402

7.3.1 点蚀的产生 402

7.3.2点蚀的发展 405

7.3.3 点蚀生长动力学 408

7.3.4 点蚀孔的形状 409

7.4 几种常用金属材料的点蚀 410

7.4.1碳钢的点蚀 410

7.4.2铜的点蚀 412

7.4.3铝的点蚀 413

7.4.4锌的点蚀 413

7.4.5 其他金属的点蚀 414

7.5 点蚀和其他类型腐蚀之间的关系 414

7.5.1 点蚀和缝隙腐蚀的异同点 414

7.5.2 点蚀与应力腐蚀破裂及腐蚀疲劳之间的关系 415

7.6 点蚀的防护与控制措施 416

7.6.1 点蚀缓蚀剂 416

7.6.2 阴极保护 419

7.6.3合理选择耐蚀材料 419

第8章压力容器的晶间腐蚀 421

8.1 概述 421

8.1.1 晶间腐蚀的基本概念 421

8.1.2 有关晶间腐蚀的某些金属学知识 422

8.1.3 TTT曲线和TTS图 425

8.1.4 刀口腐蚀——晶间腐蚀的特殊形态 426

8.2 各种合金的晶间腐蚀倾向 427

8.2.1 奥氏体不锈钢 427

8.2.2铁素体不锈钢 431

8.2.3 马氏体不锈钢 433

8.2.4 奥氏体－铁素体双相不锈钢 433

8.2.5 铁基高镍耐蚀合金 433

8.2.6镍基耐蚀合金 435

8.2.7铝及其合金 437

8.2.9其他金属材料 439

8.2.8铜合金 439

8.3 晶间腐蚀机理 440

8.3.1 综述 440

8.3.2贫乏论 440

8.3.3 沉淀相亚稳论 442

8.3.4 亚稳沉淀相理论 444

8.3.5 亚稳相溶解理论（含晶界吸附学说） 445

8.3.6 应力论 446

8.3.7沉淀相形貌论 448

8.3.8腐蚀电化学理论 449

8.4.1冶金因素 450

8.4 晶间腐蚀的影响因素 450

8.4.2 热处理因素 459

8.4.3加工工艺 460

8.4.4环境因素 461

8.5 压力容器晶间腐蚀的防护及控制措施 461

8.5.1 防止和控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施 461

8.5.2 防止和控制铁素体不锈钢晶间腐蚀的措施 461

8.5.3 防止其他合金晶间腐蚀的措施 462

9.1.1 成分选择性腐蚀的发生条件和破坏形式 463

9.1 概述 463

第9章压力容器的成分选择性腐蚀 463

9.1.2 合金在水溶液介质中的成分选择性腐蚀 464

91.3 合金在高温条件下的选择性腐蚀 469

9.2 成分选择性腐蚀的影响因素 469

9.2.1 合金成分的影响 469

9.2.2 组织和热处理的影响 470

9.2.3 介质的影响 471

9.2.4 温度的影响 472

9.3.1再沉积理论 473

9.3 成分选择性腐蚀机理 473

9.3.2 选择溶解理论（剩余理论） 474

9.4 成分选择性腐蚀的防止和控制措施 482

9.4.1控制合金成分 482

9.4.2 热处理和组织控制 484

9.4.3 介质的处理和缓蚀剂 485

9.4.4其他防护方法 486

10.1 氢致开裂的机理及其影响因素 487

10.1.1 概述 487

第10章压力容器的氢致开裂 487

10.1.2氢腐蚀 488

10.2 高温高压氢腐蚀的机理与防护控制措施 495

10.2.1 高温高压氢腐蚀的机理 495

10.2.2 高温高压氢腐蚀的影响因素 496

10.2.3 高温高压氢腐蚀的防护及抑制措施 497

10.3 低压高温氢腐蚀的机理与防护控制措施 499

10.3.1低压高温氢腐蚀的机理 499

10.4 氢鼓泡及白点的机理与防护抑制措施 501

10.4.1 氢鼓泡的机理及防护抑制措施 501

10.3.2 防护抑制措施 501

10.4.2 白点的产生机理及防护抑制措施 504

10.5氢脆 507

10.5.1 可逆的内氢脆 507

10.5.2环境氢气脆化 511

10.5.3氢脆机理 513

10.5.4氢化物脆化 516

第11章压力容器的缝隙腐蚀 520

11.1概述 520

11.2.1 影响缝隙腐蚀的几何因素 522

11.2 缝隙腐蚀的影响因素 522

11.2.2环境因素 523

11.2.3材料因素 527

11.3缝隙腐蚀机理 534

11.3.1 浓差电池机理 534

11.3.2 缝隙腐蚀的一元化机理 536

11.4 缝隙腐蚀的控制与防护措施 538

12.1.2 腐蚀疲劳的特征 540

12.1.1基本概念 540

12.1 概述 540

第12章压力容器的腐蚀疲劳 540

12.1.3 腐蚀疲劳的过程 541

12.2腐蚀疲劳机理 541

12.2.1 气相腐蚀疲劳机理 541

12.2.2 液相腐蚀疲劳机理 542

12.3 交变载荷下的形变与断裂 542

12.3.1 应力－应变曲线 542

12.3.2 应变寿命曲线 544

12.4 影响腐蚀疲劳寿命的因素 546

12.4.1低周疲劳 547

12.4.2 高周疲劳 549

12.5 裂纹的形成与扩展及其影响因素 551

12.5.1裂纹的形成 551

12.5.2 影响裂纹扩展的因素 552

12.6 腐蚀疲劳的防护及控制措施 555

13.1微动腐蚀 557

13.1.1现象与机理 557

第13章压力容器的摩耗腐蚀 557

13.1.2 微动腐蚀的防护及控制措施 558

13.2冲击腐蚀 559

13.2.1 冲击腐蚀现象及影响因素 559

13.2.2 冲击腐蚀的防护控制措施 560

13.3空泡腐蚀 561

13.3.1 空泡腐蚀的现象及影响因素 561

13.3.2 空泡腐蚀的肪护及控制措施 562

14.1.1 压力容器腐蚀监测的意义 564

14.1.2 采用腐蚀监测的理由 564

14.1概述 564

第14章压力容器腐蚀的监测 564

14.1.3 压力容器腐蚀监测技术综述 565

14.2电阻法 569

14.2.1概述 569

14.2.2仪器装置 569

14.2.3探头设计 570

14.2.4 安装及使用 571

14.2.5误差来源 572

14.3.1概述 573

14.3 极化阻力技术 573

14.3.2监测仪表 574

14.4电位监测 580

14.4.1概述 580

14.42监测仪表 581

14.4.3 探头设计 581

14.4.4 电位监测的应用 582

14.4.5 适用范围 584

14.5.1概述 585

14.5 无损检验（NDE）技术 585

14.5.2 光学法 586

14.5.3 磁粉法和染色渗透技术 586

14.5.4 涡流技术 586

14.5.5超声技术 587

14.5.6放射性显示技术 587

14.6.1挂片试验 588

14.5.9探测块及类似器件 588

14.6 挂片试验、分析法和氢监测 588

14.5.8 声发射技术 588

14.5.7 热象显示技术 588

14.6.2 分析法和氢监测 590

14.7压力容器腐蚀监测技术的实例 592

14.7.1压力管道厚度监测 592

14.7.2冷却器泄漏监测 592

14.7.3 工业冷却水中缓蚀剂加入量的控制 593

14.7.4 蒸馏塔的应力腐蚀破裂 593

14.7.5 间歇加工过程中的腐蚀问题 595

14.7.6 既定过程中的意外腐蚀 596

14.7.7 空泡腐蚀监测 597

14.8 腐蚀监测技术的发展趋势 597

14.8.1 原电池测量——零电阻电流表 597

14.8.2 原电池测量——阳极激发技术 600

14.8.3 交流阻抗测量 601

14.8.4谐振频率测量 602

14.8.5 应用激光测定氧化膜厚度 602

14.8.6 放射化学技术——薄层激活技术 602

参考文献 604

附录部分非法定单位换算关系 606