铸铁石墨化腐蚀损伤机理和形态

1 损伤描述及损伤机理

铸铁的铁基体被腐蚀，形成多孔石墨和金属腐蚀产物的一种脱合金腐蚀形式。

阳极反应：

Fe→Fe2++2e

阴极反应：

O2+2H2O+4e→4OH-

或

2H-+2e→H2

2 损伤形态

a) 可发生大面积的均匀腐蚀，也可能只在局部区域发生；

b) 即使整个壁厚都已彻底损伤，目视检测时损伤可能并不明显；

c) 腐蚀部位留下的多孔结构材料，其强度、硬度、韧性和密度均降低，可用锐器轻易凿刻；

d) 球墨铸铁和可锻铸铁在发生腐蚀后往往会破碎成粉末。

3 受影响的材料

灰铸铁受影响最大，但球墨铸铁和可锻铸铁也会发生石墨化腐蚀。白口铸铁不含游离态石墨，不会发生这种损伤。

4 主要影响因素

a) 时间：铸铁与腐蚀介质的接触时间越长，腐蚀越严重；

b) 温度：潮湿或有水的环境中发生石墨化腐蚀的温度通常低于93°C;

c) pH值：pH值降低，腐蚀可能更严重，高浓度硫酸盐溶液滞流期间易发生腐蚀；

d) 介质特性：通常只有满足特殊微观组织-环境组合时，才会发生铸铁的石墨化腐蚀。铁基体为阳极，石墨为阴极，铁基体优先腐蚀，保护了石墨阴极，这个电偶腐蚀过程还可能会影响到临近的部件。

5 易发生的装置或设备

石墨腐蚀可在软化水、盐水、井水、稀酸条件下发生，地下管道以及锅炉给水设备也可能发生石墨腐蚀，例如给水管道、泵（包括泵叶轮）、阀门和地下铸铁管，消防水系统尤其容易发生损伤。

6 主要预防措施

a) 内部石墨化腐蚀：设置防腐涂层和/或水泥衬里；

b) 外部石墨化腐蚀：腐蚀性严重的土壤中，可在外侧设置防腐涂层或阴极保护。

7 检测或监测方法

a) 在给定环境或使用条件下，常常很难预测是否会发生石墨化腐蚀，了解铸铁材料的特性，分析其敏感性非常必要；

b) 硬度测定：选择有代表性的部位进行硬度测定；

c) 常规的超声波检测不是检测石墨化腐蚀的有效方法；

d) 声学技术（“金属声”减弱）和超声波衰减检测有一定的有效性。

8 相关或伴随的其他损伤

石墨化腐蚀是铸铁发生的一种脱合金腐蚀形式，与高温下碳化物分解产生的石墨化损伤完全不同。

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