2. 腐蚀判定基础与选材逻辑
在化工设备选材中，最危险的做法是只看“平均腐蚀速率”就下结论。一台设备按均匀减薄计算可用十年，却可能在三个月内因点蚀穿孔而失效。因此，腐蚀判定必须同时回答两个问题：腐蚀以什么机制发生，以及腐蚀以什么形态分布。前者决定我们用什么参数描述，后者决定我们用什么指标设防。
一、电化学腐蚀与化学腐蚀的判定依据
化学腐蚀是介质与金属直接发生氧化还原反应，电子在金属与介质之间直接转移，不产生宏观电流回路。典型场景是高温干燥气体氧化、高温硫化和无水有机酸腐蚀。其特点是：腐蚀产物往往在表面成膜，速率受温度、气体分压和膜层致密性控制，通常表现为较均匀的减薄。
电化学腐蚀则必须同时具备阳极溶解、阴极还原和离子导电通路三个要素，本质是一个短路的原电池。化工介质中绝大多数湿态腐蚀——酸、碱、盐溶液、含水电介质——都属于此类。判定时可按以下顺序排查：
- 看介质是否含水或可电离：存在电解质溶液或连续液膜，优先按电化学腐蚀处理；完全干燥高温气体则按化学腐蚀考虑。
- 看是否有明显阴阳极分区：焊缝与母材、不同材质连接、缝隙内外、垢层下与裸露面，一旦形成电位差，就具备局部电化学腐蚀条件。
- 看产物与电流特征：电化学腐蚀可用参比电极测电位、用极化曲线判断阳极控制或阴极控制；化学腐蚀则更依赖增重/失重法和膜厚分析。
需要强调的是，两类机制并非互斥。例如高温烟气露点以下，干燥氧化会转为电化学酸性露点腐蚀，判定时必须按最苛刻工况取包络。
二、均匀腐蚀速率与局部腐蚀敏感性指标
均匀腐蚀速率通常用失重法换算，工程上以 mm/a 表示：
v = (Δm × 10) / (ρ × A × t)
Δm：试样失重，mg
ρ ：材料密度，g/cm³
A ：暴露面积，cm²
t ：暴露时间，h
v ：腐蚀速率，mm/a假设示例：某碳钢试片面积 20 cm²、密度 7.85 g/cm³、暴露 720 h 后失重 1.13 g，则 v ≈ (1130×10)/(7.85×20×720) ≈ 1.0 mm/a。按常用工程分级，低于 0.05 mm/a 为优良，0.05～0.5 mm/a 为可用，0.5～1.5 mm/a 需谨慎并核算寿命，大于 1.5 mm/a 一般不宜直接选作承压主体。该分级是工程经验约定，具体项目应结合设计寿命和腐蚀裕量确定。
但均匀速率无法反映局部腐蚀。局部腐蚀敏感性需用专门指标：点蚀用最大点蚀深度与平均穿透速率，并关注点蚀电位；缝隙腐蚀看临界缝隙腐蚀温度；应力腐蚀看临界应力强度因子与开裂时间；电偶腐蚀看阴阳极面积比和电位差。工程上常把“均匀速率合格但有点蚀形核”的材料判为不合格，因为穿孔寿命由最深点决定，而非平均值。
三、基于介质条件的选材决策树构建方法
选材决策树不是把材料牌号罗列成树，而是把介质条件作为分支变量，逐层收敛到候选材料族，再用腐蚀数据校核。构建时建议按以下层次展开：
- 第一层：介质类型与浓度。区分无机酸、有机酸、碱、盐溶液、含硫油气等，浓度区间直接改变腐蚀机制。
- 第二层：温度与是否含氧。温度影响钝化膜稳定性，溶解氧既可能促进钝化也可能加速阴极反应，必须明确。
- 第三层：杂质与特殊组分。氯离子、氟离子、硫化氢、氨、固体颗粒，是触发点蚀、应力腐蚀和冲刷腐蚀的关键变量。
- 第四层：工况形态。静止、流动、缝隙、换热面结垢、气液交替，决定局部腐蚀风险等级。
- 第五层：材料族筛选与数据校核。先用耐蚀等级图或等腐蚀图圈定候选，再用实测或权威手册数据核对速率与局部敏感性。
下面这张图把上述判定逻辑组织成一条从介质条件到材料族、再到校核结论的决策路径，便于在实际选材时逐层对照。
以“含氯离子 500 mg/L、温度 60 ℃、流动海水冷却”的换热器管束为例：第一层判为盐溶液，第二层温度中等且含氧，第三层氯离子偏高，第四层为流动加结垢风险。此时 304 不锈钢虽均匀速率可能不高，但点蚀和应力腐蚀敏感性高，应排除；316L 需校核点蚀当量，双相钢或钛材更稳妥。若介质改为常温 98% 硫酸且流速很低，则碳钢在钝化区反而可用，说明决策树必须按真实介质条件走，不能凭材料“档次”排序。
最后要形成闭环：决策树给出候选材料后，必须用均匀速率核算腐蚀裕量，用局部敏感性指标判断是否需要提高材料等级、增加缓蚀措施或改变结构（如消除缝隙、控制流速）。只有两项校核都通过，选材结论才可交付。