第七章 工业腐蚀和预防措施 第三节 应力腐蚀裂纹

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石油化工静设备的应力腐蚀开裂与防护措施

石油化工静设备的应力腐蚀开裂与防护措施

石油化工静设备的应力腐蚀开裂与防护措施摘要:石油化工行业作为我国重要的生产行业,对我国的经济建设具有重要推动作用。

腐蚀是目前石油化工企业发展中面临最多的问题,因为腐蚀会对石油化工设备的功能和使用周期造成影响,严重的还会引发安全事故,阻碍石油化工行业的发展。

而想要避免设备腐蚀,减少设备损失就必须要对石油化工设备的腐蚀原因进行分析,并找出针对性防腐措施。

本文将就笔者的实际工作经验及资料,对石油化工设备的腐蚀原因进行分析,并提出针对性的措施,以供参考。

关键词:石油化工;设备;腐蚀;防腐引言在我国石油化工行业不断发展的历程中,石油化工设备展现着十分重要的作用。

石油化工设备容易被腐蚀,会影响设备的稳定运行,对产品质量产生一定的影响,为整个工作带来许多安全隐患。

因此,有必要做好石油化工设备防腐处理,对石油化工设备常见腐蚀原因及防腐展开更深层次的探讨就凸显的愈发重要。

1石油化工设备防腐的重要性石油化工设备长期在空气、水中暴露或与腐蚀性设备接触,所产生的能让设备裸露在外的形态、尺寸发生化学反应的现象叫做腐蚀。

腐蚀会给石油化工设备的物理性质和功能造成影响,缩短设备的使用周期,甚至影响石油化工设备的正常运动,严重时引发安全事故。

在实际的生产过程中,石油化工设备腐蚀是常年困扰石油化工企业生产质量的重要难题,既影响了经济效益的提升,又阻碍了石油化工企业的长足发展,导致了资源浪费。

在石油化工企业的爆炸事故中,大部分都是由于腐蚀所致,腐蚀会导致石油泄漏,一旦遇到明火就会发生爆炸,引发严重安全事故。

此外,石油化工设备腐蚀所泄漏的腐蚀气体或者液体还会对工作人员生命健康造成影响。

所以必须要重视石油化工设备防腐,一旦出现腐蚀要及时采取解决措施,保证安全。

2石油化工设备常见腐蚀原因2.1化学反应在展开化学产品生产工作时,通常需要按照对应的生产要求加入适量的化学物质,这一系列的化学物质一般具有较强的腐蚀性。

并且,在展开生产工作时,生产材料同样具有一定腐蚀性。

应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂王博浩过控1201 学号:201209300319 摘要:工业上广泛应用的材料是金属,而金属无可避免的会面临腐蚀问题,而在设备的腐蚀中,应力腐蚀是在其中占有相当大比例的一种腐蚀类型。

应力腐蚀广泛存在于材料受到静应力条件下,这种腐蚀对于材料是毁灭性的腐蚀。

因此,了解应力腐蚀的机理和原因以及预防的方法是十分必要的。

一.引言腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。

从国内石油化工生产企业统计,1999 年泸天化年总产值8.284 亿元,而直接与间接腐蚀经济损失共计6010 万元,占年生产总值的7.25%。

仪征化纤厂大修周期从 1 年改为 2 年,创净利润(22~23)亿/ 年。

通常认为间接腐蚀损失比直接腐蚀损失大。

根据现有数据,石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的 3 倍。

2000 年,上海医药集团腐蚀损失是8114万元;华东电网因锅炉“四管”腐蚀爆漏导致非计划停车115 次,损失电量29亿千瓦•小时,经济损失7.7亿元。

汽车行业1999年的腐蚀损失约为242 亿元。

以重庆汽车腐蚀调查为例,重庆市系内陆盆地,夏季闷热,冬天潮湿,年平均气温较高,其环境大气中的Cl-、SO和HS等含量高,下雨频率高,酸雨、大雾天气时有发生。

车辆受大气环境的腐蚀十分严重,通常新车运行 1 年后就产生锈斑, 2 年左右就有腐蚀穿孔现象发生。

由于大面积腐蚀和腐蚀穿孔,通常车辆每年都要进行外涂装; 2 年要进行换顶; 4 年要进行面板、车顶的更换,大梁、车身骨架的维护,重庆市车辆年均总的腐蚀损失为16057.1 万元。

应力腐蚀、氢脆、孔蚀等局部腐蚀破坏的发生难以预测,极易引起生产设备的爆炸、火灾等突发性灾难事故,危及职工及生产装置的安全。

如国内某天然气管线曾因硫化氢应力腐蚀破坏多次发生爆炸,其中一次引爆起特大火灾,造成20 多人伤亡;某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀造成井喷,大火烧了二十多天,经济损失惨重;某化肥厂废热锅炉进口管因氢腐蚀引发爆炸,造成7人死亡等。

应力腐蚀撕裂SCC产生机理影响因素及防治措施

应力腐蚀撕裂SCC产生机理影响因素及防治措施

腐蚀介质中存在特殊离子如( Cl 、 OH )等吸附,使 应变的金属原子的聚合力减弱,金属表面能降低而导 致开裂。 3、 阴极氢化反应 (裂纹的扩展)在裂纹尖端具备高速度的阴极氢化反 应,裂纹的扩展是顺着由氢脆或氢腐蚀引起的途径而 优先溶解。 4、 机械化学效应 形变屈服的金属在腐蚀介质中具有极高的腐蚀速度, 例:冷作加工的金属与退火金属相比其腐蚀要大 10— 15 倍。 一般认为:形变能增加活化点的数目,加速产生阳极 溶解。一旦形成裂纹后,由于应力集中可迅速屈服, 于是在裂纹尖端优先发生溶解腐蚀。裂纹尖端的腐蚀 速度比裂纹两侧的腐蚀速度大 104 倍。 5、 隧洞腐蚀 由于滑移在膜破裂的表面上产生管状的孔蚀,沿着管 状孔蚀的面发生延性撕裂,使其断面缩小,从而导致
应力增大,于是提高了孔蚀的进程,这就是隧洞腐蚀。 优先腐蚀的起点是从一个滑移阶梯开始的由于滑移阶 梯的快速溶解而形成溶解沟,在沟中移动的位错与不 规则的断面相交,这些交点又引起滑移阶段并进一步 溶解,这个过程反复的进行即形成隧洞。 三、应力腐蚀的预防措施 (一)、结构设计 1、合理选材母材 选材必须有足够的实验数据,不能只看材料牌号,不 能单纯考虑强度级别,因同一强度等级,合金系统不 同,抗应力腐蚀开裂的倾向很大。 2、避免高应力区 (二)、施工制造 1、 合理选择焊材 了解产品结构的的工作条件,熟悉介质的腐蚀特性, 及合金元素的特性,则确定焊缝成分从而确定焊接材 料。因此必须根据具体腐蚀介质,调整焊缝的合金系 统,以便提高耐应力腐蚀开裂的能力。
2、 合理制定装焊工艺 1)、成形及装配工艺 引起应力腐蚀裂纹的重要原因之一就是残余应力,从 部件成形加工列组装都可引起残余应,特别是强制组 装,例如用千斤组装大错口,可以形成很大的残余应 力,在组装质量不良的条件下(错口)焊接时,会造 成较大的残余应力。组装时所造成伤痕如随意打弧的 灼痕等都会成应力腐蚀裂源。 2)、焊接工艺 基本点,不产生硬化组织,不发生晶粒严重粗化现象, 接头硬度↑ 粗晶区的应力腐蚀裂纹的扩展敏感性最大,主要是由 于晶粒粗大,以致裂纹尖端集中的位错数量增大,并 可形成大的滑移阶梯,从而利于应力腐蚀裂纹的形成 和扩展。 3、 消除应力处理 焊后消除应力处理是防止产生应力腐蚀裂纹的重要环 节。

应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂过程示意图
分类
1、点腐蚀
是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。
2、晶间腐蚀
晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城,因而,它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物 (如碳化物和δ相)沉淀析出的有利区城。因此,在某些腐蚀介质中,晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。 这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀,大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。
2、减少或消除零件中的残余拉应力
残余拉应力是产生应力腐蚀的重要条件。为此,设计上应尽量减小零件上的应力集中。从工艺上说,加热和 冷却要均匀,必要时采用退火工艺以消除内应力。或者采用喷丸或表面热处理,使零件表层产生一定的残余压应 力对防止应力腐蚀也是有效的。
3、改善介质条件
这可从两个方面考虑:一方面设法减少或消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子,如通过水净化处理,降低 冷却水与蒸汽中的氯离子含量对预防奥氏体不锈钢的氯脆十分有效;另一方面,也可以在腐蚀介质中添加缓蚀剂, 如在高温水中加入300×10-6mol/L的磷酸盐,可使铬镍奥氏体不锈钢抗应力腐蚀性能大大提高。
2、不能得出裂纹扩展速率的变化规律
因为这种传统的方法是以名义应力作为裂纹扩展驱动力的,它不能反映裂纹顶端的应力状态。只有把断裂力 学引入应力腐蚀的研究以后,这一问题才得到解决。
3、费时,且不能用于工程设计
现在对应力腐蚀的研究,都是采用预制裂纹的试样。
防止的措施
1、合理选择材料
针对零件所受的应力和使用条件选用耐应力腐蚀的材料,这是一个基本原则。如铜对氨的应力腐蚀敏感性很 高,因此,接触氨的零件应避免使用铜合金;又如在高浓度氯化物介质中,一般可选用不含镍、铜或仅含微量镍、 铜的低碳高铬铁素体不锈钢,或含硅较高的铬镍不锈钢,也可选用镍基和铁一镍基耐蚀合金。

防止应力腐蚀开裂的措施

防止应力腐蚀开裂的措施

防止应力腐蚀开裂的措施应力腐蚀开裂是一种常见的金属材料失效形式,特别是在高温、高压、强腐蚀和高应力等环境下,更容易发生。

为了防止应力腐蚀开裂,需要采取以下措施:1.合理设计和选择材料合理的设计和选择材料可以减少应力集中和应变集中,从而降低应力水平。

同时,在选择材料时要考虑其抗应力腐蚀开裂能力,例如选用具有较高耐腐蚀性能的材料。

2.控制加工工艺加工工艺对于金属材料的性能有着重要影响。

在加工过程中要注意避免过度加工造成残余应力,同时也要避免过度冷却造成冷裂纹。

3.控制环境条件环境条件是影响金属材料耐久性的重要因素之一。

在使用过程中需要控制环境条件,避免暴露在强酸、强碱、高温、高压等恶劣环境下。

4.采用适当的防护措施采用适当的防护措施可以减少金属材料的暴露程度,从而降低应力腐蚀开裂的风险。

例如,在使用过程中可以采用防腐涂层、防腐包覆等措施。

5.加强检测和维护定期对金属材料进行检测和维护,及时发现和处理潜在的问题,可以有效地延长金属材料的使用寿命。

在检测过程中需要注意选择合适的检测方法,如超声波检测、X射线检测等。

6.加强管理和培训加强管理和培训可以提高工作人员对于应力腐蚀开裂的认识和预防意识。

同时也需要制定相应的安全规范和操作规程,确保工作人员按照规定操作。

7.加强科学研究加强科学研究可以为防止应力腐蚀开裂提供更为科学的理论支撑。

通过深入研究其机理和影响因素,探索有效的预防措施和治理方法。

以上是针对防止应力腐蚀开裂所需要采取的全面详细的措施。

通过合理设计和选择材料、控制加工工艺、控制环境条件、采用适当的防护措施、加强检测和维护、加强管理和培训以及加强科学研究等方面进行综合治理,可以有效地降低应力腐蚀开裂的风险,延长金属材料的使用寿命。

a7工业腐蚀与预防措施化工安全工程概论

a7工业腐蚀与预防措施化工安全工程概论

2019年2月24日
第七章
工业腐蚀与预防措施
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2.电化学腐蚀 金属材料与电解质溶液接触时,由于不同组分或 组成的金属材料之间形成原电池,其阴、阳两极之 间发生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材 料溶解,造成材料失效。这一过程称为电化学腐蚀。 两种不同金属在溶液中直接接触,因其电极电位 不同而构成腐蚀电池,使电极电位较负的金属发生 溶解腐蚀,则称之为电偶腐蚀,或接触腐蚀。工程 上不乏不同金属材料间的接触,电偶腐蚀这类电化 学腐蚀屡屡发生。
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第七章
工业腐蚀与预防措施
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三、腐蚀的危害与损失
伴随世界工业化进程的是环境污染的加重和人类生存条 件的恶化。污染环境的物质大多是腐蚀性物质,所以腐蚀 现象无时不在,随处可见。 腐蚀所造成的损失是巨大的。在设备损伤事故中,腐蚀 所造成的经济损失占很大比例。1964~1973年间, 日本金 属工业公司处理设备损伤事故1009起,有985起与腐蚀有关, 占97.62%。美、英、前苏联、前西德等国1969~1970年 间的调查资料表明,由于腐蚀造成的直接损失,占国民经 济总收入的2.0%~4.2%。美国每年汽车事故损失300亿 美元,火灾损失110亿美元,洪水损失4.3亿美元,风灾损 失17亿美元,地震损失4亿美元,而腐蚀造成的损失达700 亿美元,远远超出上述其余各项的总和。
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第七章
工业腐蚀与预防措施
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金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应 力腐蚀裂纹。不同金属材料的应力腐蚀都需要特定 的腐蚀环境。随着各种金属材料应用范围的不断扩 大,腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。 化学工业中的应力腐蚀,是由于原材料中所含的 杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐 蚀性成分造成的。能造成应力腐蚀的原材料中的杂 质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环 酸、氮化合物等。另外,为了防止腐蚀所加入的碱, 再生重整等过程中使用的催化剂,也是能引起应力 腐蚀裂纹的物质。

第七章 工业腐蚀和预防措施

第七章  工业腐蚀和预防措施
渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与钢接 触分解成游离碳,并渗入钢内形成碳化物的过程。
第一节 工业腐蚀及其危害
脱碳是指钢中渗碳体在高温下与气体介质发生化学反应使金属脱碳的过程。
2、电化学腐蚀:金属材料与电解质溶液接触
时,由于不同组分或组成的金属材料之间形成原 电池,其阴、阳两极之间发生的氧化还原反应使 某一组分或组成的金属材料溶解,造成材料失效。 两种不同金属在溶液中 直接接触,因其电极电 位不同而构成腐蚀电池,使电极电位较负的金属 发生溶解腐蚀,此为电偶腐蚀,或接触腐蚀。
氢脆不同于应力腐蚀,无须腐蚀环境, 而且在常温下更容易发生氢脆。
合金钢碳化物组织状况对氢脆有直接影 响,合金钢强度级别越高,其氢脆敏感性 越大。
第三节 应力腐蚀裂纹
一、应力腐蚀概述
金属或合金在应力,特别是拉伸应力作 用下,处在特定的腐蚀环境中,材料在外 观上没有多大变化,但却产生了裂纹,此 为应力腐蚀裂纹。外观无明显变化,发展 迅速,预测困难,因而,更危险。
第二节 工业腐蚀的典型类型
三、孔腐蚀是金属表面个别小点上深度较大的
腐蚀,简称孔蚀,也称作小点腐蚀。金属表面的 露头、错位、介质不均匀等为点蚀源。
介质对孔蚀的影响:氯化物、溴化物、次氯酸 盐等溶液及含氯离子的天然水最易产生孔蚀。氯 化亚铜、氯化亚铁等与氧化剂同时存在会使孔蚀 加剧。介质中的OH-、NO3-、SO4-、ClO4-与存 在溶液中 氯离子比值达到一定值时,对孔蚀有 抑制作用,否则,作用增强。增加溶液的流速, 可降低孔蚀。
第七章 工业腐蚀与预防措施
•第一节 工业腐蚀及其危害 •第二节 工业腐蚀的典型类型 •第三节 应力腐蚀裂纹 •第四节 腐蚀监测技术 •第五节 设计和选材的防腐考虑 •第六节 材料的防腐措施

应力腐蚀失效及防护措施

应力腐蚀失效及防护措施

应力腐蚀失效及防护措施1.应力腐蚀失效机理在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。

因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。

所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。

应力腐蚀一般都是在特定条件下产生:①只有在拉应力的作用下。

②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。

③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。

研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。

压力容器的应力来源:①外载荷引起的容器外表面的拉应力。

②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。

在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。

铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。

由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。

因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。

在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。

这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。

2.应力腐蚀失效的防护措施控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。

实际情况千变万化,可按实际情况具体使用。

(1)选用耐应力腐蚀材料近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。

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第三节应力腐蚀裂纹
一、应力腐蚀概述
金属或合金在应力,特别是拉伸应力的作用下,又处在特定的腐蚀环境中,材料虽然在外观上没有多大变化,如未产生全面腐蚀或明显变形,但却产生了裂纹。

这种现象称作应力腐蚀裂纹。

因此,在全面腐蚀较严重的情形下,不易产生应力腐蚀裂纹。

应力腐蚀外观无变化,裂纹发展迅速且预测困难,因而更具危险性。

应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。

所以,只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素,便可以防止裂纹的产生。

实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力,又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。

采用上述方法防止应力腐蚀几乎是不可能的。

因此,一般是通过改变材料的方法解决这个问题。

此外,焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力,而加热冷却的热循环过程,也会使材质发生变化。

所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意,认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。

由于金属材料和腐蚀环境结合的情况有所不同,应力腐蚀裂纹也各不相同。

根据材料的微观组织,可以鉴别裂纹的特征。

有的是沿晶粒边缘产生的裂纹,有的是伸展到晶粒内部而又有显著分枝的裂纹,有的则是与晶粒边缘、晶粒内部无关的裂纹。

广义的应力腐蚀裂纹有时又区分为狭义的应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹。

应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹虽然同属广义的应力腐蚀裂纹,但两者之间实质上有很大区别。

应力腐蚀裂纹指的是,金属材料在特定的腐蚀环境中,受到应力作用,沿着金属内微观径路在有限范围内发生腐蚀而出现裂纹的现象。

而氢脆裂纹指的则是,金属材料受到应力作用,由于腐蚀反应产物氢被金属吸收,产生氢蚀脆化,出现裂纹的现象。

应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹,两者可以用腐蚀环境和应力再现的方法或电化学方法进行鉴别。

近些年来,又开发出了音响鉴别方法。

这种方法是考虑到氢脆裂纹是机械性破坏,所以产生裂纹时会发生音响。

而应力腐蚀裂纹是金属溶解造成的破坏,不会发生音响。

在实际装置中,应力腐蚀裂纹非常复杂,在大多数情况下对两者不加区别,一律看做广义的应力腐蚀裂纹。

金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀裂纹。

不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。

随着各种金属材料应用范围的不断扩大,腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。

化学工业中的应力腐蚀,是由于原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。

能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。

另外,为了防止腐蚀所加入的碱,再生重整等过程中使用的催化剂,也是能引起应力腐蚀裂纹的物质。

二、应力腐蚀的机理与特征
应力腐蚀机理比较成熟的有机械化学效应、闭塞电池理论、表面膜理论、氢脆理论四种学说。

下面简单介绍这四种理论。

机械化学效应理论认为,金属材料在应力作用下在应力集中处迅速变形屈服成为腐蚀电池阳极区,与金属表面腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池。

使金属沿特定的狭窄区域迅速溶解开裂。

闭塞电池理论认为,某些几何因素使金属裂纹引发点处电解液流动不畅形成闭塞电池。

该处为阳极,其他处为阴极,闭塞区内的金属溶解。

之后的自催化作用使金属溶解加速,发展成裂纹。

表面膜理论认为,金属表面膜在应力作用下受到破坏露出新表面,新表面因与有保护膜部分存在电位差异而构成腐蚀电池阳极,发生溶解形成裂纹源。

应力集中,使裂纹进一步发展。

氢脆理论认为,在应力作用下,金属腐蚀生成的氢被金属吸收,产生氢应变铁素体或高活化氢化物,使金属材料脆化而出现裂纹,并沿氢脆部位向前扩展,导致破裂。

应力腐蚀与全面腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀不同,有自己的显著特征。

产生应力腐蚀的金属材料主要是合金,纯金属较少。

引起应力腐蚀裂纹的主要是拉应力,压应力虽能引起应力腐蚀,但并不明显。

应力腐蚀裂纹呈枯枝状、锯齿状,其走向垂直于应力方向。

应力腐蚀裂纹,根据金属材料所处的腐蚀环境,可以是晶间型、穿晶型或混合型。

三、应力腐蚀的影响因素
1.不锈钢应力腐蚀
(1)氯化物
工艺介质中的氯化物和冷却水中的氯离子是产生应力腐蚀裂纹的重要原因。

实验研究结果表明,氯化物的浓度越高,产生应力腐蚀裂纹的时间越短。

即使氯离子含量只有十万分之一,也会在短时间内产生裂纹。

腐蚀温度对应力腐蚀裂纹的影响很大。

随着温度的上升,裂纹的敏感性显著增加,产生裂纹的时间大大缩短,裂纹成长的速度明显增大。

在100~350℃的食盐水中进行的应力腐蚀裂纹实验显示,如果温度在300℃以上,不易产生裂纹,这是因为大量的点腐蚀迅速导致全面腐蚀,因而观察不到腐蚀裂纹。

水中的溶氧对氯化物形成的应力腐蚀裂纹起促进作用。

只要水中有溶氧,氯离子的含量只有百万分之一就会产生应力腐蚀裂纹。

(2)碱
从使用烧碱的纯碱工业的腐蚀实例和事故调查中知道,由碱液引起的应力腐蚀裂纹较少。

实际上,因为碱与氯离子同时存在,很难断定哪一个是应力腐蚀的主要影响因素。

但是,在高温锅炉一类的容器中,即使没有氯离子存在也会产生裂纹。

如果有氧和氧化剂的存在,则会加速裂纹的生成。

由碱引起的应力腐蚀裂纹,过去说是锅炉水质问题,其实都可以归结为氢氧化钠的原因。

在石油炼制中,氯化物分解生成氯化氢,为了抑制氯化氢的腐蚀作用,采用添加氢氧化钠的方法。

但是由于加入过量的氢氧化钠,又产生了应力腐蚀裂纹的问题。

在制氢装置中,采用钾系催化剂,可形成氢氧化钾,也会造成应力腐蚀裂纹。

(3)硫化物
加氢脱硫装置发生的应力腐蚀为晶间型裂纹,这是因硫化物,更确切地说是因连多硫酸所致。

不锈钢中夹杂的铁的硫化物,可与空气中的水分和氧反应生成连多硫酸或亚硫酸,导致产生裂纹。

在实验室中,敏化的不锈钢,即使是亚硫酸或低pH值的硫化氢溶液,也能使其产生应力腐蚀裂纹。

由硫化物引起的应力腐蚀裂纹与材质有密切关系。

不锈钢经过敏化处理,会析出碳化铬,使结晶晶间铬含量减少,材质的耐腐蚀性降低,易产生晶间裂纹。

硫化物与氯化物共存的精馏塔顶馏分与为提高精馏效果所用的蒸汽相结合,构成了产生应力腐蚀裂纹的典型恶劣环境。

对这种环境下的各种不锈钢装置的检验表明,在80℃以上,裂纹发生率急剧增加,即使是耐应力腐蚀的不锈钢也变得无效。

2.碳钢、低合金钢应力腐蚀
(1)硫化氢
石油工业中液化石油气的储存,过去多采用高强钢制球形储罐,其储存物从中间产品到半成品、成品。

这种罐使用两三个月后就出现漏气事故。

开罐检查,发现裂纹。

调查结果查明,液化石油气中所含的硫化氢在有水分存在的条件下,会引起应力腐蚀裂纹。

(2)碱
碳钢由于碱作用引起应力腐蚀裂纹早已为人所知。

早在19世纪初,人们已经注意到,蒸汽锅炉的损坏是由于碱的脆化作用所致。

对于铆接结构装置,往往在应力集中的铆钉孔处发生裂纹,铆钉孔处的氢氧化钠浓度一般在30%以上。

对于碳钢,碱液浓度在10%~75%之间容易发生裂纹,但即使浓度在1%左右也会发生裂纹。

对于低合金钢,在其焊接区容易发生应力腐蚀裂纹,材质不同,裂纹的敏感性也不尽相同。

碱引起的应力腐蚀裂纹在330℃以上的高温时,随着温度的上升,裂纹生长速度加快;但当温度降低至30℃以下时,裂纹不再生长。

碱引起的应力腐蚀裂纹需要有非常高的应力,所以在残余应力较高的焊缝部位容易产生裂纹。

(3)CO-CO2混合气
在湿性CO-CO2混合气的环境中,会产生应力腐蚀裂纹。

英国城市煤气装置(含CH4 35%、H245%、CO215%、CO 5%及微量残余O2)和美国油井管道都证实了这种裂纹。

混合气中CO、CO2单独存在时不会产生裂纹,仅在共存时才产生裂纹。

混合气中CO的分压越高,产生裂纹的极限应力就越低,裂纹生长的速度也越快。

碳钢必须在高应力条件下才会发生CO-CO2的应力腐蚀裂纹。

在湿性CO-CO2的条件下,即使是高铬钢也会产生裂纹。

如果使混合气体保持干性,即在其露点以上,就可以防止裂纹。

(4)硝酸盐
在有硝酸盐存在的碳钢建筑物或装置中,会产生应力腐蚀裂纹。

在硝酸盐中,硝酸铵最容易产生裂纹,而且随着硝酸铵的浓度增大,裂纹的敏感性增强。

腐蚀温度越高,越容易产生裂纹。

碳钢仅在屈服点附近高压力下,才会产生应力腐蚀裂纹,而在焊接区一类的微观组织中,存在着容易产生裂纹的部分。

(5)液氨
对于储存液氨的高强钢球形储罐,每次开罐检查时,都发现大量的裂纹。

美国一个装置试验委员会报告,大约有3%的储罐平均三年内就会发生裂纹。

这些裂纹主要发生在冷加工的封头或筒体的焊接部分附近。

而且,越是高强材料,冷加工或焊接条件越是恶劣,越容易发生裂纹。

由于液氨的应力腐蚀裂纹很难在实验室模拟再现,而且发生裂纹的时间很长,在这方面的研究成果报道不多。

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