高压装置应力腐蚀失效分析及防护

烟气脱硫装置的腐蚀与防护(正式)

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 烟气脱硫装置的腐蚀与防 护(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-1289-52 烟气脱硫装置的腐蚀与防护(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1. 引言 我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，随着近年来国民经济建设的迅速发展，燃煤产生的大气污染日益严重，酸雨面积不断扩大。烟道气脱硫装置（简称FGD）是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。烟气脱硫有多种工艺，而石灰石－石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。 煤炭燃烧时除产生SO?外，还生成少量SO?、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水，因此可在瞬间形成H?SO?、HCl、HF等强腐蚀性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，对装置的腐蚀相当严重。并且，吸收塔的入口烟气温度可高达180℃，而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强

加氢裂化装置的腐蚀与防护

加氢裂化装置的腐蚀与防护 加氢裂化是炼油厂重要的二次加工手段，可以获得高质量的轻质燃料油。其特点是对原料适应性强，可加工直馏重柴油、催化裂化循环油、焦化馏出油，甚至可以用脱沥青重残油生产汽油、航煤、和低凝点柴油。其次，生产方案灵活，可根据不同的季节改变生产方案，并且产品质量好，产品收率高。 加氢裂化操作条件：温度380-450℃，操作压力8-20Mpa，采用的催化剂含有Pt、Pd、W、Mo、Ni、Co等金属氧化物作为加氢组分，以硅酸铝、氟化氧化铝或结晶硅铝酸盐为载体。原料油经加氢、裂化、异构化等反应转化为轻油产品，收率一般可达100%（体积），可以获得优质重整原料、高辛烷值汽油、航煤、和低凝点柴油，同时产品含硫、氮、烯烃低，安定性好。 加工含酸、高酸原油主要对原料油进料系统有严重影响，加氢反应器也应选择防护措施。 6.1 腐蚀形态 6.1.1氢损伤 高温高压条件下扩散在钢中的氢与钢中不稳定的碳反应生成甲烷，可引起钢的内部脱碳，甲烷不能从钢中逸出，聚集在晶界及其附近的空隙、夹杂物等不连续处，压力不断升高，形成微小裂纹和鼓泡，钢材的延展性、韧性等显著降低，随之变成较大的裂纹，致使钢最终破坏。因为铬钼钢具有良好的高温力学性能和抗氢损伤性能，近年来加氢反应器大多选用2.25Cr1Mo钢制造。

6.1.2堆焊层氢致开裂 在高温高压的氢气氛中，氢气扩散侵入钢材，当反应器停工冷却过程中，温度降至150℃以下时，由于氢气来不及向外释放，钢中吸藏了一定量的氢，这样在一定条件下就有可能发生开裂。裂纹的产生和钢中的氢气含量有很大关系，曾经有实验证明，停工7个月后的加氢反应器，堆焊层仍有29ppm的氢含量，在堆焊层上取样进行弯曲实验，弯曲角度在19-750范围内试样就发生了开裂，取试样进行脱氢处理后，试样中氢含量降到1.2ppm，试样弯曲到1800也没有发生开裂。实验证明了氢脆的危害性，同时也证明了氢脆是可逆的。另外，一旦有σ相的叠加作用，将会导致堆焊层的延展性能进一步损失。 反应器基材与堆焊层界面剥离现象是氢致裂纹长大的一种形式。由于反应器在高温高压条件下操作，金属内部吸藏有大量的氢，在高温状况和低温状况下，氢气在基材和堆焊层中的饱和溶解度变化不一致，一旦停工，氢气不能完全释放，在界面层聚集，导致界面层脆化造成的。另外，熔合层上的应力和不锈钢堆焊层的化学成分也是重要的影响因素。所以装置停工应采用氢较为彻底释放的方案，即停工时冷却速度尽量放缓，在较高的温度多停留一段时间，严格遵循操作规程，避免异常升温和紧急停工。 6.1.3 连多硫酸应力腐蚀开裂 加氢反应器内件和堆焊层为抗高温硫化氢腐蚀一般选用奥氏体不锈钢，该材料长期在高温下和氢以及硫化氢接触，操作条

失效分析复习材料

失效分析复习材料 第一章 1、失效：当这些零件失去了它应有的功能时，则称该零件失效失效的三种情况： （1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等而完全丧失其功能； （2）零件在外部环境作用下，部分的失去其原有功能，虽然能够工作，但不能完成规定功能，如由于磨损导致尺 寸超差等； （3）零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。 2、失效分析 Failure Analysis：通常是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技术活动。就是研究 失效现象的特征和规律，从而找出失效的模式和原因。第二章 1、失效的主要形式及原因 序号失效类型失效形式 直接原因 1 过量变形失效 a. 扭曲（如花键） b. 拉长（如紧固件） c. 胀大超限（如液压活塞缸体） d. 高低温下的蠕变（如动力机械） e. 弹性元件发生永久变形 由于在一定载荷条件下发生过量变形，零件失去应有功能，不能正常使用。 2 断裂失效 一次加载断裂（如拉伸、冲击、持久等） 由于载荷或应力强度超过当时材料的承载能力而引起。 环境介质引起的断裂（应力腐蚀、氢脆、液态金属脆化，辐照脆化和腐蚀疲劳等） 由于环境介质、应力共同作用引起的低应力脆断。 疲劳断裂：低周疲劳，高周疲劳。弯曲、扭转、接触、拉-拉、拉-压、复合载荷谱疲劳与热疲劳，高温疲劳等。 由于周期（交变）作用力引起的低应力破坏。 3 表面损伤失效 磨损：主要引起几何尺寸上的变化和表面损伤（发生在有相对运动的表面）。主要有粘着磨损和磨粒磨损。 由于两物体接触表面在接触应力下有相对运动造成材料流失所引起的一种失效形式。 腐蚀：氧化腐蚀和电化学腐蚀，冲蚀，气蚀，磨蚀等。局部腐蚀和均匀腐蚀。 环境气氛的化学和电化学作用引起。 2、失效的来源： 设计问题;材料选择上的缺点;加工制造及装配中存在的问题;不合理的服役条件。 3、残余应力的产生：（1）热处理残余应力（2）焊接残余应力（3）表面化学热处理引起的残余应力（4）电镀引起的残余应力（5）切削加工残余应力（6）铸造残余应力 4、残余应力影响： 对静强度的影响；对硬度的影响；对疲劳强度的响（一般，当承受交变应力的构件存在压缩残余应力时，构件的疲劳强度提高；当存在拉伸残余应力时，构件的疲劳强度下降。）；对脆性破坏和应力腐蚀开裂的影响。 5、消除残余应力的方法： （1）去应力退火（2）回火或自然时效处理（3）加静载（或动载）（4）火焰烘烤法第三章1、材料失效分析的步骤： 1，调查失效事件的现场 2，收集背景材料 3，深入研究分析 4，

金属腐蚀失效分析4

金属腐蚀失效分析4 6.2.7 氢损伤 氢损伤指的是金属材料由于含有氢或与氢相互作用而导致力学性能变坏的现象。按照氢损伤发生的温度条件可以分为氢脆与氢腐蚀；按照氢损伤是否可以通过消氢处理恢复材料原来的力学性能分为可逆与不可逆氢损伤。 ①氢脆。氢脆可以包括氢压裂纹（钢中白点、H2S诱发裂纹、焊接冷裂纹和充氢或酸洗裂纹）、和氢致滞后断裂等。图23和图24是低合金钢的氢脆断口形貌。 图23 16MnR氢致混合断口图24 16MnR氢致断口表面的氢鼓泡 ②氢致相变导致的氢脆。很多金属能形成稳定的氢化物。氢化物是一种脆性中间相，一旦有氢化物析出，材料的塑性和韧性就会下降，即氢化物析出导致材料变脆。氢化物脆、氢致马氏体相变是一种氢致相变引起的氢脆。 大量实验表明，不稳定型奥氏体不锈钢在电解充氢时会发生氢致马氏体相变，形成ε相或α/相马氏体，一般认为，氢致马氏体相变的本质和冷加工诱发马氏体相变相同。氢还能使奥氏体的层错能下降。图25是不稳定型奥氏体不锈钢在H2S溶液中充氢形成氢致马氏体的金相组织形态及开裂后断口的氢致马氏体形态。 a）氢致马氏体的金相组织形态 b）开裂后断口的氢致马氏体形态 图25奥氏体不锈钢在H2S溶液中充氢形成氢致马氏体的金相组织形态及开裂后断口的氢致马氏体形态。 ③氢致滞后断裂。在恒载荷（或恒位移）条件下，原子氢通过应力诱导扩散富集到临界值后

就引起氢致裂纹的形核、扩展从而导致低应力断裂的现象称为氢致滞后断裂。所谓滞后是指氢扩散富集到临界值需要经过一段时间，故加载后要经过一定时间后氢致裂纹才会形核和扩展。如把原子氢除去后就不会发生滞后断裂，故它也是可逆的。 无论是慢应变速率拉伸（氢致可逆塑性损失）还是恒载荷下的氢致滞后断裂，氢致断裂可能获得韧性断口，称为氢致（促进）韧断，这时断口形貌是韧窝（它是韧断标志），见图26；也可能获得脆性断口（沿晶、解理或准解理）见27图。氢致断口，也可能存在不同的形貌区。如断口起始部分（K1小）为沿晶，中间扩展部分为准解理，最后瞬断部分为韧窝。不充氢的断口一般是以韧窝为主；随充入的氢量升高，沿晶和准解理部分增加。 图26氢致断裂可能获得韧性断口，韧窝底部有夹杂 a）韧性与脆性混合断口 b）脆性解理断口 图27氢致断裂脆性断口（沿晶、解理或准解理） ④氢腐蚀。氢腐蚀实质是氢致化学变化导致的氢脆。在高温高压下氢进入钢中后与碳化物反应生成甲烷，形成的CH4分子不能从钢中扩散出来，就在晶界夹杂物处形成气泡，并有很大压力。随着CH4的不断形成，气泡不断长大，当气泡中CH4的压力大于材料在该温度下的强度时就会使气泡转化成裂纹。环境H2的压力愈高，温度愈高，则甲烷气泡中的压力就愈大，当甲烷气泡中的压力等于材料的断裂强度时就会导致微裂纹形核。与此同时，生成甲烷的反应使钢形成脱碳，降低了钢的强度。 6.2.8 腐蚀疲劳 在交变应力和腐蚀介质同时作用下，金属的疲劳强度或疲劳寿命比无腐蚀作用时有所降低，这种现象叫做腐蚀疲劳。这里所谓“无腐蚀作用”，一般是指在空气中金属的疲劳行为。

烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版

文件编号：GD/FS-3412 （安全管理范本系列） 烟气脱硫装置的腐蚀与防 护详细版 In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

烟气脱硫装置的腐蚀与防护详细版 提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1. 引言 我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，随着近年来国民经济建设的迅速发展，燃煤产生的大气污染日益严重，酸雨面积不断扩大。烟道气脱硫装置（简称FGD）是当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。烟气脱硫有多种工艺，而石灰石－石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。 煤炭燃烧时除产生SO?外，还生成少量SO?、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水，因此可在瞬间形成H?SO?、HCl、HF等强腐蚀性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，对装置的腐蚀相当严重。并且，吸收塔的入口烟气温度

可高达180℃，而内腔长期处于45-70℃的酸、碱交替的湿热环境之中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。由于腐蚀环境恶劣，湿式脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。 吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大，因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造的关键技术之一。吸收塔体可用合金钢、玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢、橡胶、砖板、鳞片涂料等。调查结果表明，脱硫系统中材料所占设备总造价的比重是相当高的，为了不断降低费用，80年代起，国内外专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。高性能涂料作为一种最为经济有效的防护材料，经过二十余年在脱硫装置的成功应用，正引起各国脱硫工作者的关注。

失效分析常见思路

失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1 失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表 象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失

加氢装置——重点部位设备说明及危险因素及防范措施

编号：SM-ZD-38653 加氢装置——重点部位设备说明及危险因素及防范 措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

加氢装置——重点部位设备说明及 危险因素及防范措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、重点部位及设备 （一）重点部位 1．加热炉及反应器区 加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。 2．高压分离器及高压空冷区 高压分离器及高压空冷区内有高压分离器及高压空冷器，若高压分离器的液位控制不好，就会出现严重问题。主要危险为火灾、爆炸和H2S中毒，因此该区域是安全上重点防范的区域。

3．加氢压缩机厂房 加氢压缩机厂房内布置有循环氢压缩机、氢气增压机，该区域为临氢环境，氢气的压力较高，而且压缩机为动设备，出现故障的机率较大，因此，该区域潜在的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸中毒，是安全上重点防范的区域。 4．分馏塔区 分馏塔区的设备数量较多，介质多为易燃、易爆物料，高温热油泵是应重点防范的设备，高温热油一旦发生泄漏，就可能引起火灾事故，分馏塔区内有大量的燃料气、液态烃及油品，如发生事故，后果将十分严重，此外，脱丁烷塔及其干气、液化气中H2S浓度高，有中毒危险，因此该区域也是安全上重点防范的区域。 （二）主要设备 1．加氢反应器 加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气-液-固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种：冷壁反应器内有隔热衬里，反应器材质等级较低；热壁反应器没有隔热衬里，而是采用双层堆焊衬里，材质多为2

助焊剂腐蚀失效案例分析

助焊剂腐蚀失效案例分析 中国赛宝实验室可靠性研究分析中心 邱宝军邹雅冰 1 前 言 随着国内外环保要求的不断提高，电子产品正全速向低毒、低碳方向前进，由此也引发产品制造业向无铅、无卤方向快速发展。由于无铅焊料的焊接温度范围受到PCB和元器件耐温要求的限制，特别是无铅焊料本身的润湿性较锡铅焊料差，无铅焊接工艺的难度大大得提高，由此导致大量的焊接工艺缺陷。为了客服无铅工艺焊接能力较差的问题，人们纷纷开发了更加适合无铅焊接的焊接辅助材料，其中新型无铅助焊剂在提高无铅焊接能力上起到了很大的作用。但是，助焊剂要起到助焊作用，必然要添加很多化学材料以除去焊料和焊接材料的氧化物，同时降低焊料的表面张力。在利用无铅助焊剂的强去除氧化物，提高焊接质量的同时，必须注意其带来的副作用，如对铜的腐蚀、焊接残留物的腐蚀迁移等。本文以案例的形式，介绍了无铅助焊剂使用不但导致PCB腐蚀的案例，给广大的读者以参考。 2 案例背景 某电视整机制造单位反映其PCBA过完一次回流后，人工在PCB焊接面刷了一层助焊剂，而且这批板子中有些板子还放置了2-3天的时间，然后进行波峰焊接的，焊接后发现大量的铜出现腐蚀现象，严重腐蚀处焊盘铜全部腐蚀，腐蚀比例搞到80%以上。 3 分析过程 显然，从失效样品描述的信息看，样品失效比例很高，且失效位置均位于PCB刷助焊剂一面，由此导致PCB腐蚀的原因可能与预涂助焊剂有关，为了进一步确认失效的原因，必须对失效样品的失效位置，失效特征等进行详细分析。 3.1 外观检查 对失效品进行外观检查，仅发现在裸露的孔环、表贴焊盘及板面上的导线均有缺失现象，铜层缺失位置还残留有锡珠，基板未见明显变色，无爆板分层，代表照详见图1。 裸铜缺失 裸铜缺失 图1 PCB焊盘腐蚀外观形貌 3.2 金相切片分析 对出现裸铜脱落的表贴和插装元器件焊点作金相切片分析，发现裸铜脱落位置的基材上零星还残留一些铜在基材中，在铜层尚还有保留的位置也可明显观察到铜层明显逐渐变薄的痕迹，详见图2；对外观

加氢裂化高压空冷器腐蚀分析与防护

加氢裂化高压空冷器腐蚀分析与防护 第21卷第2期全面腐蚀控制2007年4月全面腐蚀控制 TOTAL CORROSION CONTROLVol.21 No.2 2007年第21卷第2期Apr. 2007 章炳华陈江谭金龙 （扬子石化股份公司，江苏南京210048） 摘要：100万吨/年中压加氢裂化装置反应产物高压空冷器在新投运16个月后连续2次出现腐蚀泄漏事故，造成装置非计划停工23天。本文对高压空冷器的腐蚀原因进行了分析，并和进口200万吨/年高压加氢裂化装置进行对比分析，认为进料配管设计和高压空冷器结构型式的不合理，导致进料分配不均匀，局部流速偏大，使空冷器管口和Ti衬管产生冲刷腐蚀，在H2-H2S-HCl-NH3双相区加快了冲刷腐蚀。在总结经验的基础上，提出了设备改进和防护措施。 关键词：高压空冷器H2-H2S-HCl-NH3 冲刷腐蚀防护 中图分类号：TE986 文献表示码：A 文章编号：1008-7818(2007)02-0026-04 The Corrosion Analysis and Protection of High-pressure Air Cooler in Hydrocracker ZHANG Bing-hua, CHEN Jiang, TAN Jin-long (Yangzi Petrochemical Co., Ltd., Nanjing 210048, China)

Abstract: Corrosion leakage occurred continuously 2 times to the reactor effluent high-pressure air cooler in 1Mt/a medium-pressurehydrocracker after it had been put into effect for 16 months. It caused shutdown of the system without planning for 23 days. By the analysisof the corrosion of high-pressure air cooler and the contrast to the imported 2Mt/a high-pressure hydrocracker, it was drawn that theinconsequence of the feeding tubing design and the high-pressure air cooler structure brought out the uneven distribute of the feedstock. Sothe large local velocity of flow appeared which led to the erosion of the pipe mouth of air cooler and the Ti liner. At the same time the erosionwas accelerated among the H2-H2S-HCl-NH3 dual-phase zone. The corrosion analysis was summarized and the improving measures for theequipment, the protection of it were given in the article. Key words: high-pressure air cooler; H2-H2S-HCl-NH3; erosion; protection 1990年以来，我国的炼油行业由于油品质量和环保等要求，陆续建设了许多加氢装置，从最早引进技术的茂名加氢裂化，到后来自主设计建设的镇海、齐鲁、金山、高桥、金陵、湛江等加氢裂化装置陆续建成并投产。在这些装置投产后，陆续有加氢换热器、高压空冷器腐蚀泄漏的报告。 扬子石化100万吨/年中压加氢裂化装置由中国石化工程建设公

HF生产装置的腐蚀机理及安全防护技术探讨

编号：SM-ZD-32538 HF生产装置的腐蚀机理及安全防护技术探讨Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改

HF生产装置的腐蚀机理及安全防护 技术探讨 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 氢氟酸是清澈、无色、发烟的腐蚀性液体，具有剧烈刺激性气味。可用于制造碳氟化合物和无机氟化物、提炼金属、硅片制作、玻璃刻蚀、搪瓷、酸浸、电抛光、罐头工业及某些清洁剂的成份。然而，氢氟酸又是一种危险介质，它的腐蚀性极强，AHF生产不能实现长周期开车，关键在于系统腐蚀严重，常常因设备腐蚀原因被迫停车，虽非易燃品，但对金属的腐蚀作用往往会导致容器和管道内产生氢气，从而潜有着火和爆炸危险。同时氢氟酸还具有较高的毒性，对人体容易造成伤害：其蒸气能溶于眼睛表面上的湿气并产生刺激反应；若其液体溅入眼内，将引致严重及不可恢复的损伤，令眼角膜留下疤痕；低浓度气体能对鼻、喉和呼吸道产生刺激作用；高浓度气体会使口腔、口唇、喉咙和肺部严重灼伤。若液体积聚于肺部便可导致死亡；氢氟酸液体还可使消化系

材料失效分析课程思考题

材料失效分析课程 思考题 第一章材料失效分析概论 1. 概述失效分析学科有哪些特点。 2. 失效是什么？它与事故、事件、故障有什么区别？ 3. 失效分析的作用和意义是什么？ 4. 简述失效模式、失效机理、失效缺陷和失效起因的的物理含义；举例说明它 们之间的相互关系。 5. 简要说明材料失效分析涉及的“六品”、“五件”和“四化”的物理含义。 6. 一个结构件的失效分析，一般需考虑哪几个主要因素？ 7. 简述失效分析过程中的主要步骤及其任务。 8. 一辆自行车是由许多零部件组装而成，你认为哪些最容易发生失效，它们的 失效模式是什么？ 9. 设想一下有没有永远不会失效的材料。如有，请举例并从失效模式和失效机 理出发叙述其理由。 第二章材料的断裂失效形式与机理 1. 工程结构件的强度设计，一般选取σs或σb二者中的最小值，许用应力的安 全系数是如何选取的？ 2. 材料的强度设计准则、刚度设计准则和变形设计准则有什么区别？试用生活' 中的实例来说明它们各自的重要意义。 3. 韧性断裂和脆性断裂有什么区别？它们的断口形貌有什么不同？ 4. 概述强度设计和断裂设计的区别，并谈谈如何防止脆性断裂。 5. 什么叫断裂力学？ KI和KIC两者有什么关系？ 6. 疲劳断口有什么特征？如何确定疲劳裂纹的起裂点？ 7. 材料的抗断裂设计，有哪几个断裂参量可以选用？ 8. 哪些参数可以用来表征材料的韧性？ 9. 硬度测定有哪些方法？金属、陶瓷和聚合物的硬度测定方法为什么大多数不 能互用？ 10.简述金属材料在不同失效模式下有哪些不同的失效机理。 第三章材料的腐蚀失效形式与机理 1. 什么叫腐蚀？化学腐蚀和电化学腐蚀有什么不同？请各举一例说明。 2. 在电化学腐蚀中，金属的损失伴随的是还原反应还是氧化反应？腐蚀发生在

加氢装置常见腐蚀

加氢装置常见的腐蚀 1. 氢腐蚀 氢腐蚀是在高温高压条件下，分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢，并通过金属晶格和晶界向钢中扩散，扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C＋2H2→CH4+Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，而甲烷在钢中的扩散能力很小，聚积在晶界原有的微观孔隙（或亚微观孔隙）内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，并发展成为裂纹，开始时是很微小的，但到后期，无数裂纹相连，引起钢的强度、延性和韧性下降与同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以他具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。 在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳。 表面脱碳不产生裂纹，这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似，表面脱碳的影响一般很清，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。 内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷，而甲烷又不能扩散到钢外，就聚集于晶界或夹杂物附近。形成了很高的局部应力，使钢产生龟裂、裂纹或鼓包，其力学性能发生了显化。 造成氢腐蚀的因素： 1 操作温度、氢的分压和接触时间。温度越高或者压力越大发生高温氢腐蚀的起始时间越早。氢分压8.0MPa是个分界线，低于此值影响比较缓和，高于此值影响比较明显，操作温度200℃是个临界点，高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示： C＝134.9P1/2exp（－3280/T） 式中： C－氢浓度 P——氢分压，MPa T－温度，K 从式中可看出，温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。 2 钢材中合金元素的添加情况。在钢中不能形成稳定碳化物的元素（如镍、铜）对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用；而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素（入铬、钼、钒、钛、钨等），就可以使碳的活性降低，从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。关于杂质的影响，在针对

加氢处理装置安全特点和常见事故分析汪加海

加氢处理装置安全特点和常见事故分析摘要：本文简要介绍了广州石化分公司210万吨／年加氢处理装置及其原理，论述了装置的安全特点和安全设计内容。总结了加氢处理装置容易发生的事故，并列举和分析了国内外同类装置发生的相关事故，结合加氢处理装置开工以来生产实际运行状况，有针对性的提出防范事故的方法，为装置安全生产提供保障。 关键词：加氢处理、事故、安全、防范 加氢处理是重质油深度加工的主要工艺之一，集炼油技术、高压技术和催化技术为一体。加氢处理装置处于高温、高压、临氢、易燃、易爆、有毒介质操作环境，属甲类火灾危险装置。从原料到产品在操作条件下均具有易燃易爆特性，装置所有区域均为爆炸危险区。因此分析装置的安全特点，掌握装置的安全技术，了解容易发生的事故，对于确保装置顺利开工及正常生产是十分重要的。 1 装置的生产原理及简介 加氢处理采用劣质蜡油加氢处理技术，加氢处理催化剂采用FRIPP的FF14（保护剂采用FZC系列）。加氢处理过程是在较高压力下，烃类分子与氢气在催化剂表面进行也发生加氢脱硫、脱氮和不饱和烃的加氢反应，同时部份裂解和加氢反应生成较小分子的转化过程。其化学反应包括饱和、还原、裂化和异构化。烃类在加氢条件下的反应方向和深度，取决于烃的组成、催化剂的性能以及操作条件等因素。加氢处理单元主要由反应、分馏等工段组成。反应部分采用炉前混氢方案、热高分工艺流程。催化剂的硫化采用湿法硫化。催化剂再生采用器外再生方案；分馏部分采用汽提塔、常压分馏塔切割石脑油和柴油等馏分方案。主要原料为常减压蜡油、焦化蜡油和溶剂脱沥青油等蜡油。主要产品为粗石脑油、

柴油和精制蜡油等。 2 加氢处理装置安全特点 2.1 临氢、易燃易爆 氢气具有易扩散、易燃烧、易爆炸的特点。氢气的化学性质很活泼，氢气的火焰有“不可见性”，而且燃烧速度很快，在空气中，只要微小的明火甚至猛烈撞击就会发生爆炸。其爆炸浓度范围为4.1%～75%。闪点低于28℃的易燃液体、爆炸下限低于10% 的可燃气体为甲类。生产中属于甲类物质的有氢气、石脑油、硫化剂(DMDS)等。具体见表1 表1 主要易燃易爆物料的安全理化特性 介质名称性质爆炸极限V%闪点℃自燃点℃火灾危险类别氢气易燃、易爆4～75580～590甲 燃料气易燃、易爆3～13650～750甲 石脑油易燃、易爆 1.4～7.6-22～20510～530甲B 柴油易燃 1.5～4.545～120350～380乙B 蜡油易燃＞120300～380丙B DMDS易燃 2.2～19.715>300甲A MDEA易燃＞139丙A

应力腐蚀断裂

一．概述 应力腐蚀是材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。 常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。 应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。其次应合理设计零件和构件，减少应力集中。改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。此外，采用阴极保护法见电化学保护也可减小或停止应力腐蚀。本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。 二．应力腐蚀开裂特征 （1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。 这种拉应力的来源可以是： 1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。 2．加工，制造，热处理引起的内应力。 3．装配，安装形成的内应力。 4．温差引起的热应力。 5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。 （2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即金属或合金可形成纯化膜，弹介质中有有破坏纯化膜完整性的离子存在。而且

硫磺回收装置管道的腐蚀与防护

硫磺回收装置管道的腐蚀与防护 摘要:论述了硫磺回收装置的反应过程，分析了硫磺回收装置管道腐蚀生成的原因与部位，腐蚀的类型，提出了防护的措施与手段。并简要对比了青岛和大连两套硫磺回收装置的管道选材。 关键词:硫磺回收 管道 腐蚀 一、概述 近年来,随着国家对环境保护的重视,以及加工进口高含酸原油，硫磺 回收装置越来越多，且规模趋于大型化。我公司设计的有大连27万吨/年，天津20万吨/年，青岛22万吨/年硫磺回收装置。深入研究硫磺装置腐蚀机理，搞好管道选材，节约投资费用，保证装置长周期安全运行具有重要的意义。 硫磺回收装置的工艺包主要有Tecnip 工艺和Luigi 工艺。都是采用Clause 部分燃烧法工艺，其原则工艺流程如图1所示。 2级硫3级硫酸性气分液罐酸性气燃烧炉1级硫冷吸 收 自装置外来的酸性气经过酸性气分液罐后进入焚烧炉燃烧产生过程气，过程气经过三级冷凝两级反应后进入尾气加热炉，温度加热到2930

进入加氢反应器，过程气在催化剂作用下进一步反应后经尾气废热锅炉减温后进入急冷塔将温度降至390后进入尾气焚烧炉焚烧后排入烟囱。硫磺装置共在三个地方发生了化学反应 1.自装置外来的酸性气在燃烧炉，与空气按一定比例混合燃烧，反应方 程如下： H2S+1/2O2→H20+1/2S H2S+3/2O2→H20+SO2 2H2S+CO2→2H20+CS2 因此从燃烧炉出来的过程气主要成份是SO2和未燃烧完的H2S。 2.过程气在反应器里在催化剂作用下进一步反应 2H2S+SO2→3S+2H20 CS2+2H20→ CO2+2H2S 因此从Clause出来的过程气主要成份是的CO2和H2S。 3.在加氢反应器，过程气中的SO2在2800~3300和H2混合，在催化剂作 用下发生放热反应生成H2S。 SO2+H2→H2S +2H20 二、腐蚀原因及防护措施 从以上的反应过程及其反应产物可以看出,硫磺回收装置中含有H2S、SO2、CS2、COS、水蒸汽和硫蒸气等，这些气体对管道产生不同程度的腐蚀。根据腐蚀机理的不同，硫磺回收装置管道的腐蚀主要有低温硫化氢腐蚀、露点腐蚀、高温硫腐蚀及电化学腐蚀。 1. 低温湿硫化氢腐蚀

金属材料应力腐蚀失效分析

金属材料应力腐蚀失效分析 专业:金属材料工程 班级:09-1 姓名:孟XX 学号:09XXXXXXX

摘要: 本文研究了金属材料应力腐蚀断裂的发生条件、断裂的特征、测试的方法、断裂的原因和解决的方法, 对金属材料应力腐蚀断裂的判断和分析并解决应力 腐蚀断裂的问题提供了重要依据。 关键词: 应力腐蚀断裂; 应力腐蚀敏感性; 应力腐蚀门槛值 金属材料在特定的介质环境中, 承受拉应力经过一定时间后发生裂纹及断 裂的现象称为应力腐蚀断裂。从十九世纪下半叶发现黄铜的季裂 今, 一个多世纪以来, 国内外对应力腐蚀破坏的报道和研究越来越多。几乎所有金属材料都先后出现了应力腐蚀断裂的问题。由于现代工业的发展, 材料工作的环境日渐恶化, 应力腐蚀的问题日益突出。应力腐蚀、低应力脆断和疲劳断裂并列为当今工程断裂事故的主要原因。为了及时判断出应力腐蚀断裂并采取相应的措施减少断裂事故的发生, 我们做了大量的工作, 总结出一套应力腐蚀失效分析的方法。 1发生应力腐蚀的条件 1.1特定的腐蚀介质 只有在一定的材料介质的组合条件下, 才会发生应力腐蚀断裂。表1为各种材料产生应力腐蚀的环境介质。 表1 发生应力腐蚀的金属材料与介质的组合 有时浓度很低的介质也会引起应力腐蚀裂纹。一般介质浓度越高, 环境温度越高越容易产生应力腐蚀裂纹。 1.2 一定的拉应力 拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通常应力越大, 发生开裂的时间越短, 小于某一应力值就不发生开裂, 此应力值称为应力腐蚀的门槛值, 见图1。

图1应力腐蚀断裂的特征曲线 1.3 材料的成分和组织状态 材料的成分和组织状态对应力腐蚀敏感性影响很大。纯金属不发生应力腐蚀断裂, 随着杂质的增加, 应力腐蚀的敏感性变大, 晶粒粗大的材料应力腐蚀敏感性大。高强钢的应力腐蚀敏感性较高, 易发生应力腐蚀断裂。 2 应力腐蚀断裂的特征 2.1 应力腐蚀断裂的特征曲线( 见图1) 应力腐蚀断裂是一种延迟断裂, 断裂时间随介质条件和应力大小从几分钟到几年不等。应力腐蚀裂纹扩展速度远大于没有应力时的腐蚀速度, 但比纯机械快速脆性断裂要慢得多。 2.2断口外观特征 对于应力腐蚀延迟断裂的试件来说, 表面首先出现锈斑。应力越高, 棕红色锈斑出现的时间越早, 数量也越多且长大速度也快。在锈斑长大的过程中, 并非所有锈斑都均匀长大, 个别锈斑长大较快, 最后试件在此位置断裂。 2.3断口形貌 应力腐蚀断口可分为四个区域: 腐蚀区、解理区、过渡区和韧窝区。应力高

试用一个典型案例说明材料失效分析与基础学科及应用学科之间的关系

中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48mm/年。 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。 1.套管腐蚀形貌：套管内壁分布腐蚀坑，腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形，其横断面为上宽下窄的梯形深谷状，管壁穿孔处周边锐利，界面清晰。从总体上看，套管内壁都附着黑色粘性油污，无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔，并有一定的流体冲刷作用。 2.腐蚀产物XRD分析 取套管内壁物质，洗去油污，再用丙酮清洗吹干，进行X射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有FeCO3和CaCO3，夹杂有NaCl和硫酸亚铁。腐蚀产物的主要成分为碳酸物，显示出套管、油管腐蚀与CO2腐蚀有关。 3.油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和 元素面分析。 分析发现，大量细小球形暗灰色颗粒为Al2O3,短条状为ZnS，材质中夹杂物以二者为主。同时经电子探针元素定量分析表明，随着向腐蚀坑底的深入，表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在增大。说明生成的腐蚀产物有氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等，并随腐蚀深入呈增加趋势。 4.腐蚀试验 （一）用油田水样对套管钢和油管钢进行了动态和静态腐蚀试验，温度50o C密闭除氧试验时间7天。结果表明：动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度。（二）在此基础上又进行了不同流速对腐蚀影响的试验，说明介质流动能较大的

增加体系的腐蚀。 （三）不同CO2分压下，Q235钢在3℅NaCl熔液中的腐蚀速度。表明CO2压力越大，腐蚀越严重。 结论： （1）．复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出水中CO2腐蚀作用的结果。 （2）．套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、流体冲刷有密切关系。 （3）．综合对腐蚀形态特征的观察判断，腐蚀产物的分析，材质金相非金属夹杂分析，可以找到套管腐蚀失效的主要原因。 由上面该案例的分析可以看出，材料失效分析与基础学科及应用学科之间有密不可分的关系。在进行分析的过程中会用到物理、化学、数学等基础学科。用到化学中的电镜对腐蚀形貌进行分析；会用到数学中的数学分析，对腐蚀速度等进行分析；会涉及到物理学中的结构方面的知识；还会用到地理学进行环境分析等等。在进行失效分析过程中还会用到应用学科，如计算机类，会用到计算机进行一系列的数值分析，图像分析；还会用到应用化学中的环境检测，质量检测等技术。总之，在进行腐蚀材料失效分析时，会综合运用到基础学科的知识和应用学科的技术。 2、试用两个实际的失案例说明材料实效分析的重要性。（既有文字说明，又有图片说明，不少于800字） 案例一：一起来自水管腐蚀失效的案例：广东某钢管公司铺设的自来水管使用六年后发生穿孔泄露。 1.本起穿孔失效发生的地点和环境无规律性，对穿孔管道进行仔细观察，典型的宏观外貌是穿孔部位有一直径为10mm的锈瘤，呈黄褐色，用硬器易刮除，刮除后露出的水管外壁基本平整，可见水从管内渗出。 在锈瘤的外围是一圈黄色锈迹，锈迹外是镀锌层，其上可见分散的白色粉末。现场观察到的形貌还有一个特点，就是同一根管若出现几处结瘤，这些结瘤点的连线与水管轴向平行。 2.水样检测及钢管材质检测 取该镇两个不同地点的水样，进行PH检测以及腐蚀性检测，并与实验室水进行比较。 项目取水点1 取水点2 实验室用水 PH 6.15 6.23 6.41

加氢装置常见腐蚀

加氢装置常见的腐蚀 1.氢腐蚀 氢腐蚀是在高温高压条件下，分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢，并通过金属晶格和晶界向钢中扩散，扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C＋2H2→CH4+Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，而甲烷在钢中的扩散能力很小，聚积在晶界原有的微观孔隙（或亚微观孔隙）内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，并发展成为裂纹，开始时是很微小的，但到后期，无数裂纹相连，引起钢的强度、延性和韧性下降与同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以他具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。 在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳。 表面脱碳不产生裂纹，这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似，表面脱碳的影响一般很清，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。 内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷，而甲烷又不能扩散到钢外，就聚集于晶界或夹杂物附近。形成了很高的局部应力，使钢产生龟裂、裂纹或鼓包，其力学性能发生了显化。 造成氢腐蚀的因素： ①操作温度、氢的分压和接触时间。温度越高或者压力越大发生

高温氢腐蚀的起始时间越早。氢分压8.0MPa是个分界线，低于此值影响比较缓和，高于此值影响比较明显，操作温度200℃是个临界点，高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示： C＝134.9P1/2exp（－3280/T） 式中： C－氢浓度 P——氢分压，MPa T－温度，K 从式中可看出，温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。 ②钢材中合金元素的添加情况。在钢中不能形成稳定碳化物的元素（如镍、铜）对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用；而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素（入铬、钼、钒、钛、钨等），就可以使碳的活性降低，从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。关于杂质的影响，在针对2.25Cr－1Mo刚的研究已发现，锡、锑会增加甲烷气泡的密度、大小和生成速率。 ③加工过程。钢的抗氢腐蚀性能与钢的显微组织也有密切关系。回火过程对钢的氢腐蚀性能也有影响。对于淬火状态，只需很短时间加热就出现了氢腐蚀。但是一施行回火，且回火温度越高，由于可形成稳定的碳化物，抗氢腐蚀性能就得到改善，另外对于在氢环境下使用的铬钼钢设备，施行焊后热处理同样具有提高抗氢腐蚀能力的效果。曾有试试验证明，2.25Cr－1Mo钢焊缝若不进行热处理的话，则