化工设备焊接接头晶间腐蚀与防护

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化工设备的腐蚀与防护3

化工设备的腐蚀与防护3

• 5.2.3 关于介质与环境因素的描述 • 介质浓度的影响(对奥氏体不锈钢) ( )
• • • • 介质来源(污染、残留) 平均浓度与局部浓缩 介质状态(气液交替) 结构因素(死角、缝隙)
• 5.2.4 关于材料因素的描述
• 产生应力腐蚀开裂的材料和环境组合
材 料 环 境
碳钢及低合金钢
奥氏体不锈钢
2) 各种缺陷:设计不当、机械和电弧损伤、热处 理不当形成的表面裂纹、焊接缺陷(咬边、未熔合、 未焊透、缺肉等)

统计结果表明, 统计结果表明,应力腐蚀开裂事件中 80%是残余应力造成的,工作载荷造成 是残余应力造成的, 是残余应力造成的 的仅占20%。工作载荷造成应力腐蚀开 的仅占 。 裂往往和设计不当有关。 裂往往和设计不当有关。
pH>10 的 碱性 高 温 固溶态 水 含NaOH的高温水 硫酸+Cl¯ 水溶液 固溶态 固溶态
介质
材料的热 处理状态


含Cl¯ 的中性水 敏化态 含Cl¯ 的高温水 敏化态 含F¯ 的水 敏化态
即使室温下也能产生 例如,在250~350℃时 室温下,仅2ppm F¯ 也可 产生
硝酸+Cl¯ 的水 敏化态 溶液 海洋和工业大 敏化态 气
NaOH溶液、NaOH-Na2SiO3溶液,硝酸盐溶液,HCN溶液, CO+CO2+H2O溶液,CO2+HCN+H2S+NH3, 液氧,H2S溶液,海水,混酸(H2SO4+HNO3)CO3-2+HCO3 氯化物溶液,海水,高温水,NaOH溶液 连多硫酸, HCl,H2SO4+ NaCl H2S溶液, 海水、NaCl溶液,NaCl+H2O2 溶液,NaOH溶液、NH3 溶液, 硝酸、硫酸,H2SO4+HNO3 溶液,H2S溶液,高温和高压水, 高温碱 75%NaOH的沸腾溶液,有机氯化物,汞化合物, 大于427℃蒸汽,HF 熔融NaOH,HCN+杂质,260℃以上的硫, 427℃以上的蒸汽 HF, NaOH溶液(260~427℃)水蒸气+SO2 ,高浓度Na2S 水溶液,浓缩的锅炉水 海水、盐水、有机酸、熔融NaOH,盐酸、硫化铀, 三氯乙烯,红色硝酸

化工设备的腐蚀与防护技术

化工设备的腐蚀与防护技术

化工设备的腐蚀与防护技术随着经济的发展,对化工产品的需求不断增加,越来越多生产设备的运行超出设计能力,因而目前对全球的化工企业而言,防止工艺设备因受到腐蚀发生故障而造成损失已成为迫在眉睫的问题。

许多专家认为,材料保护和防腐措施是降低维护费用和使工厂安全稳定运行的重要保证。

腐蚀破坏到处可见,腐蚀事故频频发生,这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外,很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性估计不足,对腐蚀防护的重要意义认识不深,对腐蚀与防护科学缺乏应有的知识,没有采取防腐蚀措施、或采取的防腐蚀措施不当所致。

化工生产企业中普遍存在腐蚀性介质,化工机械设备会比一般行业设备腐蚀严重,在工业方面来讲,相对于其他行业而言,化工生产企业的机械设备的腐蚀速度往往更快,采取积极有效的防腐蚀措施,从设计、施工、运行防护各个方面考虑,有效提高防腐能力,延长设备寿命。

提高化工机械设备的防腐能力对于当今化工相关生产领域而言有着十分重要的现实意义。

一、关于腐蚀1腐蚀的定义腐蚀物质通过化学或者是化学作用而被损耗及破坏。

从浅层次而言,腐蚀是由于材料和环境之间所发生的化学、电化学作用,而使得材料自身的功能受到了一定程度的损伤。

化工机械设备在被腐蚀之后,其色泽、外形及其机械性能等各方面均可发生不同程度的变化,从而造成了化工机械设备的损坏以及能源、资源较为严重的浪费,使得化工企业的生产成本受到了较为较大的影响,化工企业也因此蒙受了经济上的损失。

因而,采取积极有效的防腐蚀措施,提高化工机械设备的防腐能力是当今化工相关生产领域所面临的关键问题。

2腐蚀的分类腐蚀:材料与周围环境发生作用而被破坏的现象。

腐蚀按材料种类分为金属腐蚀和非金属腐蚀。

腐蚀按表面形貌分为全面腐蚀和局部腐蚀;局部腐蚀又有小孔腐蚀、应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀等等;金属腐蚀按机理可分为物理腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀等。

物理腐蚀:材料单纯物理作用的破坏,一般是由溶解、渗透引起的,如熔融金属容器的溶解,高温熔盐、熔碱对容器的溶解渗透。

晶间腐蚀

晶间腐蚀

不锈钢产品晶间腐蚀的危害和防止措施自然界的腐蚀无处不在,腐蚀给人类带来的危害和损失远远的超过了火灾、水灾和地震等自然灾害的总合,它可以在不知不觉中毁掉你能看到的东西,腐蚀造成损失是非常巨大的,而由于腐蚀引起的突发恶性事故,不仅仅带来巨大经济损失,而往往会引发火灾、中毒、爆炸、人身伤亡等灾祸,造成严重的社会后果,应引起我们的高度重视。

据资料统计在石油化工设备腐蚀失效设备中,我国每年因金属腐蚀造成的损失至少200亿,晶间腐蚀占了9%左右。

1.晶间腐蚀的特征:晶间腐蚀与一般的腐蚀不同,它不是从金属外表面开始,而是集中发生在金属的晶界区,沿着金属晶界向内部扩展。

这种腐蚀使得金属在外表面看不出任何迹象的情况下,完全丧失其力学性能,危害极大。

已晶间腐蚀的不锈钢产品,表面看起来还是很光亮的,但是内部已经损坏,严重时已失去金属的声音,在外表面轻轻的敲击就会破碎成细粒。

用显微镜观察,发现晶界已成网状,晶界区因腐蚀已造破坏,这时晶粒已接近分离状态,稍受外力作用即发生晶界断裂,成为粉末,造成设备破坏和人员伤亡。

晶间腐蚀隐蔽性强是突发事故,危害巨大。

2.晶间腐蚀原因:2.1介质:引起A氏体不锈钢晶间腐蚀的介质主要酸性介质,如工业醋酸、硫酸、硝酸、草酸、盐酸等,在强氧化性介质中,随着不锈钢中Cr含量的减少,出现晶界贫Cr,因此晶界的腐蚀速度远远大于晶粒本体的腐蚀速度。

2.2不锈钢是否产生晶间腐蚀以及腐蚀的程度取决于产品的受热过程,不锈钢在450°C~850°C范围内加热,有产生晶间腐蚀的倾向,其中在650°C~750°C范围内加热对晶间腐蚀最为敏感,此温度称为“敏化温度”,在敏化温度下产生的晶间腐蚀倾向的时间最短,加热时间越长,晶间腐蚀的倾向越大。

2.3晶界合金元素的贫Cr化是产生晶间腐蚀的主要原因,不锈钢在450°C~850°C范围内,Cr的碳化物主要在晶间析出,这种碳化物中Cr的含量远高于基体中的含Cr量,势必引起临近区域Cr 的集聚和扩散,从而形成贫Cr区(Cr<12%),贫Cr区不能抵抗某些介质的腐蚀,就形成晶间腐蚀。

焊接接头腐蚀与防护技术

焊接接头腐蚀与防护技术

焊接接头腐蚀与防护技术焊接是一种常用的金属连接方式,它可以将两个或更多的金属部件牢固地连接在一起。

然而,焊接接头在使用过程中往往容易受到腐蚀的影响,从而降低其使用寿命和性能。

因此,研究焊接接头的腐蚀问题,并采取相应的防护技术,对于提高焊接接头的耐腐蚀性能具有重要意义。

首先,我们需要了解焊接接头腐蚀的原因。

焊接接头腐蚀主要是由于焊接过程中产生的热影响区域(HAZ)和焊缝周围的组织结构发生改变,从而导致腐蚀敏感区域的形成。

此外,焊接接头还容易受到外界环境的侵蚀,如氧化、酸碱等化学物质的侵蚀以及潮湿、高温等环境条件的影响。

针对焊接接头的腐蚀问题,我们可以采取一系列的防护技术。

首先,选择合适的焊接材料和焊接工艺非常重要。

不同材料有不同的耐腐蚀性能,因此在进行焊接接头设计时,应根据实际使用环境选择合适的焊接材料。

同时,采用适当的焊接工艺,如预热、后热处理等,可以减少焊接接头的组织结构改变,从而降低腐蚀的风险。

其次,表面处理是防护焊接接头腐蚀的重要手段之一。

通过对焊接接头进行表面处理,如喷涂防腐涂料、镀层等,可以形成一层保护膜,阻隔外界的侵蚀。

同时,还可以采用阳极保护、电镀等技术,增加焊接接头的耐腐蚀性能。

表面处理不仅可以提高焊接接头的耐腐蚀性能,还可以美化焊接接头的外观,提高其装饰性。

此外,定期的维护和保养也是防护焊接接头腐蚀的重要措施。

焊接接头在使用过程中,应定期检查表面的防护层是否完好,如发现有损坏或破损的情况,应及时进行修复。

同时,还应定期清洗焊接接头,去除附着在表面的污垢和腐蚀物,保持焊接接头的清洁度和光洁度。

最后,提高焊接接头的设计和制造质量也是防护焊接接头腐蚀的重要方面。

合理的焊接接头设计可以减少焊接过程中的热影响,从而降低腐蚀敏感区域的形成。

同时,严格的制造工艺和质量控制可以保证焊接接头的质量和性能,减少腐蚀的风险。

综上所述,焊接接头腐蚀是一个复杂而严峻的问题,但通过选择合适的焊接材料和工艺、进行表面处理、定期维护和保养以及提高设计和制造质量等措施,可以有效地防护焊接接头的腐蚀。

浅析化工设备腐蚀的原因及防护

浅析化工设备腐蚀的原因及防护

浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工生产过程中,设备表面与介质之间发生物理或化学反应,导致设备损坏或性能下降的现象。

化工设备腐蚀的原因主要包括介质腐蚀性、材料选择不当以及操作条件不恰当等。

为了有效降低腐蚀对设备的影响,需要采取相应的防护措施。

一、介质腐蚀性化工生产过程中,存在各种腐蚀性介质,如强酸、强碱、氧化剂、氯化物等。

这些介质能引起金属的直接化学腐蚀,导致设备的腐蚀失效。

对于腐蚀性介质,需要选用适当的材料,并进行相应的防护处理。

针对腐蚀性介质,通常采用以下几种方式进行防护:1.选用耐蚀材料:根据介质的腐蚀性质,选择具有较好耐蚀性能的材料,如不锈钢、镍基合金、塑料等。

这些材料具有较高的耐腐蚀性,能够有效地抵抗腐蚀介质的侵蚀。

2.涂层保护:在设备表面涂上一层对介质有较好抵抗性的涂料,形成保护膜,以阻挡腐蚀介质的进一步侵蚀。

常用的涂层有橡胶涂层、陶瓷涂层、环氧涂层等。

3.衬里材料:对于腐蚀性介质较为强烈的设备,可以在内壁衬上一层抗蚀材料,形成防腐层,以保护设备不被介质腐蚀。

常用的衬里材料有橡胶、塑料、陶瓷等。

4.控制介质浓度和温度:控制介质的浓度和温度,避免过高的浓度和温度对设备造成腐蚀,是一种有效的防护措施。

二、材料选择不当化工设备的材料选择不当,也是造成腐蚀的重要原因。

材料的选择需根据介质的腐蚀性质以及工艺要求进行合理选择。

如果材料的耐蚀性能不匹配工艺要求,容易导致设备受腐蚀而失效。

材料选择不当的主要原因有以下几点:1.未对介质进行全面的腐蚀性评估:在选用材料之前,需要对介质的腐蚀性质进行全面的评估,包括腐蚀程度、腐蚀速率等。

只有了解介质的腐蚀性质,才能选择适合的材料。

2.忽略材料的焊接性能:很多材料在焊接过程中容易发生浸渍、应力腐蚀等问题,导致焊接部位易受腐蚀。

在选材时,需要综合考虑材料的焊接性能,选择有良好焊接性能的材料。

3.忽略材料的可加工性:一些材料的加工性能较差,容易导致处理不当而引起腐蚀问题。

现代化工设备的腐蚀问题及其防护技术

现代化工设备的腐蚀问题及其防护技术

现代化工设备的腐蚀问题及其防护技术在现代化工设备中,腐蚀是一个常见且严重的问题。

腐蚀不仅会导致设备的损坏和提前磨损,还可能引发安全事故。

研究和采取有效的腐蚀防护技术对于保护设备的正常运行和延长寿命非常重要。

在现代化工设备中,腐蚀主要是由化学反应引起的,包括氧化、还原、水解等。

腐蚀有许多不同的类型,如电化学腐蚀、局部腐蚀、晶间腐蚀等。

不同类型的腐蚀对不同材料的影响也不同,因此需要根据实际情况选择适当的防护技术。

常见的腐蚀防护技术包括以下几种:1. 材料选择:选择适用于特定工况的耐腐蚀材料是最基本的防护手段。

常用的耐腐蚀材料包括不锈钢、合金钢、镍基合金等。

这些材料具有优良的抗腐蚀性能,能够在恶劣工况下长时间使用。

2. 表面处理:通过表面处理可以提高材料的耐腐蚀能力。

常用的表面处理方法包括镀金属、热浸镀、喷涂等。

这些方法可以在材料表面形成一层保护层,阻止物质与材料的直接接触,达到延缓腐蚀的效果。

3. 缓蚀剂:缓蚀剂是一种能够对金属表面形成保护膜的化学物质。

使用缓蚀剂可以阻止腐蚀物质与金属表面的直接接触,起到保护材料的作用。

常见的缓蚀剂包括有机物、无机盐等。

4. 电化学防护:电化学防护主要是通过改变金属表面的电位,减少腐蚀反应的发生。

常见的电化学防护技术包括阳极保护、阴极保护、电解沉积等。

5. 设备防护:除了以上几种防护技术外,对设备本身进行改进也是一种有效的防护手段。

在设备内部增加涂层或衬里,增加设备的抗腐蚀能力;改进设备的结构,减少局部腐蚀的发生。

现代化工设备的腐蚀问题是一个需要我们高度重视的问题。

在设计和使用过程中,需要注意选择适合的材料、采取适当的表面处理和防护技术,并定期进行设备检修和维护,以保证设备的正常运行和延长使用寿命。

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀预防措施

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀预防措施

奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀预防措施碳的固溶度还将随铬、镍含量的增加而降低,其晶间腐蚀倾向将增大。

因此,如何降低和防止奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀倾向就是一个重要问题。

一般来说,可以采取如下措施:(1)通过母材和焊接材料调整焊缝金属的化学成分1)降低含碳量。

使用含碳量较低的母材和焊接材料,焊缝金属含碳量较高,碳和铬形成的碳化物的几率越大大,在晶界上产生的晶间腐蚀的倾向也越大。

因此为了降低碳含量可选用碳含量≤w c0.08%的低碳,甚至于含碳量≤w c0.03%的超低碳不锈钢母材和焊接材料。

2)加入稳定剂。

选用含Ti、Nb的不锈钢做为母材和焊接材料,钢材中加入合金≤成分Ti起稳定剂的作用,Ti、Nb与C的亲和力强,因此,容易生成稳定的化合物,从而避免了C夺Cr的现象,以保持钢中有足够的含铬量。

3)焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。

单相奥氏体组织比较容易形成晶间腐蚀。

如果焊缝金属中渗入适当的铁素体形成元素,就会使焊缝金属形成奥氏体-铁素体双相组织。

单相奥氏体组织具有粗大树枝状晶粒特征,经过敏化后出现的贫铬层能贯穿于晶粒之间而构成腐蚀介质的集中通道,因而具有较大的腐蚀倾向。

微信公众号:hcsteel 在焊接材料中加入适当的Mo、Si等铁素体形成元素,可以在单相奥氏体A中形成铁素体组织,从而隔断了奥氏体粗大树枝状晶粒所构成的集中通道,降低了晶间腐蚀。

此外,铬在铁素体中的扩散速度比较大,溶解度比较高,当奥氏体晶界形成碳化物时,铬会从铁素体中较快扩散到晶界,防止了晶界附近贫铬层形成。

实践证明,奥氏体不锈钢中奥氏体相渗入5%左右的铁素体相,形成奥氏体和少量铁素体的双相组织,可以获得较好的抗晶间的腐蚀能力。

因此,采用埋弧焊焊接较重要的奥氏体不锈钢焊缝时,可选用0Cr18Ni9Si2焊丝,选用以氟化物为基础的无氧或低氧焊剂可以达到满意的效果。

焊接接头的金属间腐蚀评估与防护

焊接接头的金属间腐蚀评估与防护

焊接接头的金属间腐蚀评估与防护焊接接头在工程实践中被广泛应用于各种金属构件的连接。

然而,由于金属间接触的复杂性以及外界环境的影响,焊接接头常常容易出现腐蚀问题。

本文将对焊接接头的金属间腐蚀现象进行评估,并提出相应的防护措施。

1.焊接接头的金属间腐蚀评估1.1 腐蚀类型焊接接头金属间的腐蚀现象主要包括:电化学腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀裂纹。

电化学腐蚀是金属材料在电解质溶液中发生的电化学反应,导致金属表面崩解;微生物腐蚀是由微生物产生的代谢产物引起的金属腐蚀;应力腐蚀裂纹则是金属在应力作用下发生裂纹扩展导致腐蚀。

1.2 影响因素焊接接头金属间腐蚀的发生取决于多种因素,包括金属物理化学性质、接触面积、温度、湿度、溶液组分和接触时间等。

金属的特性,如电位、电导率和溶解度,决定了其在特定环境中的腐蚀倾向性。

1.3 评估方法评估焊接接头金属间腐蚀的方法多种多样,包括实验室测试和实际场景观察。

常用的实验室测试方法包括电化学测量、腐蚀试验和材料分析等。

实际场景观察则是通过检测焊接接头表面的腐蚀程度和影响范围来判断腐蚀的程度。

2.焊接接头金属间腐蚀的防护措施2.1 选用合适的材料选择合适的金属材料对于预防金属间腐蚀非常重要。

应该考虑材料的耐腐蚀性能和相容性,避免使用容易引发电偶腐蚀的金属组合。

此外,根据实际应用环境的需求,可以考虑使用耐腐蚀合金材料。

2.2 表面处理焊接接头的表面处理对于预防金属间腐蚀具有重要意义。

常用的表面处理方法包括喷涂涂料、电镀、热浸镀和机械处理等。

这些方法可以提供一层保护层,有效隔离外界环境对金属的侵蚀。

2.3 缓蚀剂的使用缓蚀剂是一种能够与金属表面形成保护膜的物质,能够减缓金属腐蚀速率。

通过在焊接接头表面涂覆缓蚀剂,可以提供有效的保护层,减少金属间腐蚀的发生。

2.4 阻隔层的应用阻隔层是一种能够隔离金属材料与外界环境直接接触的材料,降低金属间腐蚀的风险。

常见的阻隔层材料包括橡胶、塑料薄膜和耐腐蚀涂层等。

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化工设备焊接接头晶间腐蚀与防护化工设备是组成一家石油化工企业的基本。

其随着经济的发展,对化工产品的需求不断的增加,越来越多的设备在其设计能力下满负荷运行。

因而目前对全球的化工企业而言,设备的防护保养方面,防止受到腐蚀发生故障而造成损失已成为非常重要的问题。

许多专家也认为,材料保护和防腐措施是降低维护费用和使石油化工厂安全稳定运行的重要保证。

化工设备腐蚀破坏到处可见,腐蚀事故频频发生,这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外,很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性估计不足,对腐蚀防护的重要意义认识不深,对腐蚀与防护科学缺乏应有的知识,没有采取防腐蚀措施、或采取的防腐蚀措施不当所致。

而有关数据表明,各类设备类腐蚀现象中,焊接接头晶间腐蚀尤为突出严重。

其造成的经济损失不可估量。

所以本文着重介绍焊接接头腐蚀及晶间腐蚀的产生原因及防护。

下面就是一个典型的,由焊接接头腐蚀而引起的化工生产事故。

“山东赫达股份有限公司9.12爆燃事故”2010年9月12日,山东赫达股份有限公司发生爆燃事故,造成2人重伤,2人轻伤,直接经济损失约230余万元。

山东赫达股份有限公司位于淄博市周村区王村镇王村,注册资本1900万元,职工总数220人,主要从事纤维素醚系列产品、PAC精制棉、压力容器制造等产品的生产和销售。

1 事故经过2010年9月12日11时10分左右,山东赫达股份有限公司化工厂纤维素醚生产装置一车间南厂房在脱绒作业开始约1小时后,脱绒釜罐体下部封头焊缝处突然开裂(开裂长度120cm,宽度1cm),造成物料(含有易燃溶剂异丙醇、甲苯、环氧丙烷等)泄漏,车间人员闻到刺鼻异味后立即撤离并通过电话向生产厂长报告了事故情况,由于泄漏过程中产生静电,引起车间爆燃。

南厂房爆燃物击碎北厂房窗户,落入北厂房东侧可燃物(纤维素醚及其包装物)上引发火灾,北厂房员工迅速撤离并组织救援,10分钟后火势无法控制,救援人员全部撤离北厂房,北厂房东侧发生火灾爆炸, 2小时后消防车赶到火灾被扑灭。

事故造成2人重伤,2人轻伤。

2 事故判定及原因以上这起事故,虽然没造成非常严重的后果,但非常值得我们去深思。

最初判定其原因是由于晶间腐蚀及奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀造成的事故。

而其主要原因有以下两点。

(1)事故发生的直接原因是:纤维素醚生产装置无正规设计,脱溶釜罐体选用不锈钢材质,在长期高温环境、酸性条件和氯离子的作用下发生晶间腐蚀,造成罐体下部封头焊缝强度降低,发生焊缝开裂,物料喷出,产生静电,引起爆燃。

(2)事故发生的间接原因是:企业未对脱绒釜罐体的检验检测做出明确规定,罐体外包有保温材料,检验检测方法不当,未能及时发现脱绒釜晶间腐蚀现象,也未能从工艺技术角度分析出不锈钢材质的脱绒釜发生晶间腐蚀的可能性;生产装置设计图纸不符合国家规定,图纸载明的设计单位为淄博泰科工程设计有限公司,但无设计公司单位公章,无设计人员签字,未载明脱绒釜材质要求,存在设计缺陷;脱绒釜操作工在脱绒过程中升气阀门开度不足,存在超过工艺规程允许范围(0.05MP以下)的现象,致使釜内压力上升,加速了脱绒釜下部封头焊缝的开裂。

安全现状评价报告中对脱绒工序危险有害分析不到位,未提及脱绒釜存在晶间腐蚀的危险因素。

3 晶间腐蚀及奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀石油化工生产工艺和生产条件是多样化的,它的操作温度在-196~1100℃之间变化;操作压力从真空到280.0MPa乃至更高的范围内变化,操作介质更是多种多样,主要介质包括了剧毒、可燃介质,蒸汽和其它无危险性介质,因此对各类材料各类介质的了解,及明确其腐蚀特点尤为重要。

对于上起事故的主要两种腐蚀所造成的。

3.1 晶间腐蚀主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。

晶间腐蚀破坏晶粒间的结合,大大降低金属的机械强度。

而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽,看不出被破坏的迹象,但晶粒间结合力显著减弱,力学性能恶化, 不能经受敲击,所以是一种很危险的腐蚀。

通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。

不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工业的一个重大问题。

造成本起事故产生的晶间腐蚀的材质是不锈钢。

当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。

晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区(HAZ)、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀(KLA)。

不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。

当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。

因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物。

数据表明,铬沿晶界扩散的活化能力162~252KJ/mol,而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol,即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小,内部的铬来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。

晶间腐蚀示意图如下图所示。

3.2 奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀其原因是由于焊接接头的化学成份不均匀,各部分存在电极电位差;组织不均匀,各部分耐蚀性能有差异;加上焊接残余应力的影响以及载荷下焊接接头形状引起的应力集中的影响,使得焊接接头成为化工设备上易发生腐蚀的薄弱部位。

焊接接头比母材更容易腐蚀的现象在碳钢和不锈钢中都是存在的,只不过发生在不锈钢焊接接头上的腐蚀现象更明显,后果也更严重。

3.2.1 焊缝及热影响区的电极电位焊缝区是一对接触电池。

因为不同的金属材料接触在一起,又放在腐蚀介质中,这样一部分电极电位低的材料为阳极,产生腐蚀溶解,另一部分电极电位较高的材料为阴极,在腐蚀介质中被保护。

焊缝区域电位分布的基本形式曲线a-母材与焊缝区域在电化学性质上完全相同,排除了由于各部分电位不同引起的电化学腐蚀;曲线b-焊缝金属的电位比母材高,于是焊缝旁边的母材被强烈腐蚀;曲线c-母材电位比焊缝金属的电位高,形成了大阴极(母材)与小阳极(焊缝金属)的腐蚀电池。

焊缝金属因形成选择性溶解而被迅速地腐蚀掉,曲线d-两种不同材料焊在一起,焊缝金属的电位在两种不同母材电位之间。

曲线e-电位较低的阳极区,距离焊缝熔合线有一定的距离,相当于未加稳定化元素的奥氏体不锈钢或加稳定化元素而未经稳定化处理的奥氏体不锈钢在热影响区中析出碳化铬所造成的情况。

曲线f-电位较低的阳极区在熔合线上,则相当于因焊接造成稳定型奥氏体不锈钢碳化钛(碳化铌)等溶解或铁素体类不锈钢敏化处理所带来的结果。

3.2.2 焊接接头的腐蚀类型焊接接头的腐蚀类型有很多种,比如:均匀腐蚀、焊缝局部腐蚀、母材局部腐蚀、热影响区晶间腐蚀、焊缝晶间腐蚀、刀状腐蚀等。

本次事故就是主要由焊接接头腐蚀中热影响区晶间腐蚀、焊缝晶间腐蚀形成的。

热影响区晶间腐蚀焊缝晶间腐蚀这两种腐蚀是一种沿着晶间深入到金属内部的腐蚀。

由于这种腐蚀在表面破坏很少,甚至觉察不出来,因而也是最危险的失效形式,在焊接接头中常产生于热影响区,有时也在焊缝中产生。

晶界会迅速被溶解,晶粒也会随着其晶界腐蚀程度的加剧脱落下来,以致在敲打时也不会发出金属声音。

4 防护措施4.1 防止晶间腐蚀的措施由于许多化工设备等使用奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢。

所以注重其防腐就显得尤为重要。

4.1.1 奥氏体不锈钢(1)降低含碳量,提高钢的纯净度(N、P);(2)添加稳定化元素Ti、Nb;(3)固溶处理;(4)遵循先冷加工后热处理的原则;(5)控制晶粒度,增加晶界面积。

4.1.2 铁素体不锈钢(1)降低含碳量,提高钢的纯净度(N、P);(2)添加稳定化元素Ti、Nb;(3)视钢种不同在650~850 ℃固溶处理;(4)对含镍的钢应视其含量选择热处理规范。

4.1.3 选用低碳和超低碳不锈钢避免形成Cr的碳化物,使晶间腐蚀敏感性降低到最小值。

试验表明,C的质量分数要降低到0.03%以下(所谓超低碳不锈钢),便可避免晶问腐蚀,才能在最危险的敏化温度下加热1000h,而不产生晶间腐蚀。

降低不锈钢中的C含量,这是防止不锈钢晶间腐蚀的最重要的措施。

4.1.4 添加Ti、Nb等合金元素不锈钢中加入钛或铌的目的是为了防止晶间腐蚀。

钛和铌都是强碳化物形成元素,它们是作为形成稳定的碳化物,从而防止晶间腐蚀而加入不锈钢中的。

一般认为,晶间腐蚀是c从饱和的奥氏体中以Cr23C6形态析出,造成晶界处奥氏体贫Cr所致。

防止晶界贫Cr,是防止晶间腐蚀的有效方法。

将各种元素按与C的亲和力大小排列,顺序为:Ti、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。

4.1.5 固溶淬火处理固溶淬火处理,就是把钢加热至950—1150℃左右,保温一段时间,使碳化物和各种合金元素充分均匀地溶解于奥氏体中,然后快速淬火冷却,碳及其他合金元素来来不及析出或少量析出,从而起到防止晶间腐蚀的作用。

4.2 腐蚀介质防护氯化物也是本次事故的原因之一。

氯化物对碳素钢的腐蚀基本为均匀腐蚀并伴随着氢脆的发生。

工程上防止氯化物腐蚀的措施主要从以下几个方面考虑:(1)对重点部位注氨、注碱、注水、注缓蚀剂。

其中注氨、注碱的目的是中和HCl,注水的目的是稀释HCl,当Cl离子的浓度降到100PPm以下时,腐蚀就会变得缓和。

一般工程要求其Cl离子浓度应控制在50PPm及以下。

(2)选择适应的材料,如采用碳钢-不锈钢复合钢板4.3 整体防护措施虽然存在晶间腐蚀及奥氏体不锈钢焊接接头腐蚀,但在石油化工生产过程中,应该尽量控制其腐蚀速度,加强监测工作。

对于本起事故。

有以下4点防范措施。

(1)进一步完善建设项目安全许可工作,严格按照"三同时"要求,落实各项规范要求,设计、施工、试生产等各个阶段应严格按规范执行。

(2)严格按照规范、标准要求开展日常设备的监督检验工作,及时发现设备腐蚀等隐患。

(3)严格按照技术规范进行操作,严禁超过工艺规程允许范围运行。

(4)进一步规范评价单位的评价工作,提高安全评价报告质量,切实为企业提供安全保障。

5 不锈钢晶间腐蚀测试及验收方法奥氏体不锈钢生产、交贷和验收的有关检验晶间腐蚀倾向用的工业检测试验方法,目前列在标准中的基本有五种:草酸电解浸蚀法、沸腾硫酸-硫酸铁法、沸腾65%硝酸法、硝酸-氢氟酸法和沸腾硫酸-硫酸铜法。

不锈钢晶间腐蚀试验方法在一定的应用范围和优缺点,在试验中应根据试验的目的选用合适的试验方法。

工业应用时,不锈钢的晶间腐蚀过程复杂,影响的因素多,有时用单一方法评价不锈钢的应力腐蚀性能及其机制有局限性,需要通过多种方法的相互印证进行综合分析。

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