常見腐蝕類型與原因

腐蝕是金屬與環境發生電化學或化學反應而逐漸劣化，造成材料流失並削弱結構的現象。不同腐蝕類型的機制與環境交互作用各異。 

腐蝕維修成本難以預測且持續發生，腐蝕造成的危害可能隨時出現。以下說明常見腐蝕類型及其形成機制：

電化學腐蝕

電偶腐蝕

• 機制不同金屬在電解質中接觸時會發生。較活潑的金屬（陽極）腐蝕，較惰性的金屬（陰極）受到保護。影響因素包括：
  • 電位差（電偶序列。
  • 電解質導電度。
  • 陽極與陰極面積比（陽極較小時腐蝕較快）。
• 範例：鍍鋅鋼會優先腐蝕，以保護基材鋼。

電化學腐蝕的後果 are severe and include:

• 金屬使用壽命縮短： 腐蝕金屬會迅速劣化，影響使用效能。
• 資產損失：電化學腐蝕會為營建、運輸等產業造成重大經濟損失。
• 安全風險：電化學腐蝕可能危及人員與環境安全。

縫隙腐蝕

• 機制Occurs in confined spaces (such as beneath gaskets, bolts, or washers), where trapped liquid creates an oxygen concentration difference. The oxygen-depleted area inside the crevice becomes the anode, while the oxygen-rich area outside acts as the cathode, forming 氧濃差電池 這會加速縫隙內的金屬溶解。
• 範例：不鏽鋼與鋁合金在富含氯化物的環境中容易腐蝕。

接觸點腐蝕（TPC）

接觸點腐蝕（TPC）是木材與金屬物體交互作用，在金屬內形成腐蝕點的一種腐蝕。

此類腐蝕常見於管線，發生在管線與支架接觸處，或管線與其他物體接觸的位置。水分與腐蝕物質可能滯留於縫隙中，管線與支架的相對移動會破壞減緩腐蝕的沉積層。由於通常需抬起管線檢查才能看見，因此難以追蹤與測量。

孔蝕

• 機制其特徵是保護氧化層局部破壞後形成小而深的孔洞。氯化物或硫化物常藉由形成酸性微環境引發孔蝕。陰離子（例如 Cl⁻）移入孔洞並維持酸性，加速金屬溶解。
• 範例：接觸海水的不鏽鋼。

化學腐蝕

均勻腐蝕

• 機制材料通常因接觸濕氣或酸而在表面均勻流失。此類腐蝕較容易預測，但會逐漸降低材料厚度。
• 對策保護塗層與陰極防蝕。

硫化腐蝕

硫化腐蝕是原油中自然發生的化學反應所致，會侵蝕煉油設備使用的碳鋼及其他合金。液相與氣相皆可能發生，造成管線、加熱管、壓力容器等設備腐蝕失效。

依據 API RP 939-C 與 API RP 571，碳鋼及其他合金在高於 400°F（204°C）的環境中與硫化物反應時可能腐蝕。

氫會加速硫化作用，H₂S 流中的氫會在高於 500°F（260°C）時加劇高溫硫化腐蝕。無矽或低矽管線的硫化腐蝕速率較高，而添加鉻可提升材料的抗硫化能力。

機械腐蝕

沖蝕腐蝕

• 機制流體或磨蝕顆粒與化學侵蝕共同作用。紊流或空蝕會去除保護層，加速局部磨耗。
• 範例：管線與泵浦葉輪。

微動腐蝕

• 機制腐蝕環境中的表面反覆摩擦會破壞鈍化膜。
• 範例：螺栓接頭或軸承。

微生物腐蝕（MIC）

微生物腐蝕是材料內生物生長自然造成的腐蝕。細菌來源多樣，接觸未過濾天然水、油品或乳化液的材料尤其容易受影響。

此類腐蝕特別容易侵蝕碳鋼與不鏽鋼設備，常見於：

• 管線
• 船舶
• 儲槽
• 鋼索
• 管線

MIC 造成的孔蝕會嚴重影響鋼製設備的強度與硬度，因此及早檢測與修復是重要投資。

應力腐蝕龜裂（SCC）

• 機制拉伸應力與腐蝕環境共同作用，使裂縫擴展。機制包括：
  • 氫脆氫原子滲入受應力金屬，造成脆化。
  • 陽極溶解應力集中於裂縫尖端，加速腐蝕。

• 易受影響的系統氯化物環境中的不鏽鋼，以及鹼性環境中的碳鋼。

保溫層下腐蝕（CUI）

保溫層可能遮蔽腐蝕劣化，使嚴重損壞在可見跡象出現前已發生。

CUI 是水分累積於設備外表面，導致保溫層下方發生的腐蝕。主要侵蝕碳鋼與低合金鋼，但任何保溫設備都可能受影響。

保溫材料會在金屬表面與保溫層間積水，因此 CUI 難以預防。保溫系統任何故障都可能使管線、容器等金屬設備發生 CUI。

晶間腐蝕（IGC）

• 機制因雜質或合金元素（例如不鏽鋼中的鉻）不足而侵蝕晶界。晶界陽極溶解會削弱材料，使晶粒脫落。
• 範例：鋁合金與經敏化處理的不鏽鋼容易發生 IGC。

均勻表面腐蝕

均勻表面腐蝕是航太零件最常見的腐蝕類型。油漆或保護塗層磨損後，金屬表面接觸濕氣與氧氣便可能腐蝕。嚴苛使用環境會加速損壞，危及安全與材料完整性。

飛機零件也可能發生應力腐蝕、局部腐蝕、接縫腐蝕、絲狀腐蝕及異種金屬接觸腐蝕。

絲狀腐蝕

• 機制發生於油漆或塗層下方，離子（Cl⁻、SO₄²⁻）與水分移動會形成絲狀痕跡。
• 原因塗層受損或水氣滲入。
• 範例：海洋環境中的鋼構造、船殼與貨櫃。

雜散電流腐蝕

• 機制來自外部來源（鐵路、電力系統）的電流流經金屬，造成電化學溶解。
• 原因:
  • 接地不良。
  • 金屬接觸帶電的土壤或水。
• 範例：電氣鐵路附近的瓦斯管線、連接岸電的船殼。

選擇性溶出／脫合金

• 機制合金中的一種元素優先溶解，留下多孔結構。
• 典型類型:
  • Dezincification黃銅（Cu-Zn）中的鋅腐蝕流失，留下多孔銅。
  • Graphitization鑄鐵中的鐵腐蝕流失，留下石墨狀碳。
• 範例：海水系統中的黃銅管線。

高溫氧化

• 機制金屬在 >500°C 與氧反應，形成容易剝落的氧化層。
• 原因:
  • 熱循環（加熱與冷卻）會使氧化層龜裂。
  • 缺乏抗氧化合金元素（Cr、Al）。
• 範例：爐窯、燃氣渦輪機與引擎排氣管。

機制與預防

腐蝕機制取決於：

• 材料成分。
• 環境條件（溫度、pH、污染物）。
• 機械應力。

預防策略:

• 材料選擇（例如耐蝕合金）。
• 塗層（例如鍍鋅）。
• 環境控制（例如腐蝕抑制劑）。
• 設計時避免縫隙或積水區域。

內部腐蝕檢測方法

目前常用四種方法檢測管線、鋼索、槽體與管件的材料腐蝕： 超音波檢測（UT）脈衝渦電流（PEC）、漏磁檢測（MFL）與 遠端目視檢查（RVI）.