金属设备的应力腐蚀及预防措施
不锈钢腐蚀原因及预防措施详解

不锈钢腐蚀原因及预防措施详解一、不锈钢引起点蚀的因素及防止措施不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成看不见的氧化膜,使其成为是钝态的。
该钝化膜的形成是由于钢暴露在大气中时与氧反应,或者是由于与其他含氧的环境接触的结果。
如果钝化膜被破坏,不锈钢就将继续腐蚀下去。
在很多情况下,钝化膜仅仅在金属表面和局部地方被破坏,腐蚀的作用在于形成细小的孔或凹坑,在材料表面产生无规律分布的小坑状腐蚀。
出现点蚀很可能是存在与去极剂化合的氯化物离子,不锈钢等钝态金属的点蚀常起因于某些侵蚀性阴离子对钝化膜的局部破坏,保护有高耐腐蚀性能的钝态通常需要氧化环境,但正好这也是出现点蚀的条件。
产生点蚀的介质是在C1-、Br-、I-、ClO4-溶液中存在Fe3+、Cu2+、Hg2+等重金属离子或者含有H2O2、O2等的Na+、Ca2+碱和碱土金属离子的氯化物溶液。
点蚀速率随温度升高而增加。
例如在浓度为4%-10%氯化钠的溶液中,在90℃时达到点蚀造成的重量损失最大;对于更稀的溶液,最大值出现在较高的温度。
防止点蚀的方法:(1)避免卤素离子集中。
(2)保证氧或氧化性溶液的均匀性,搅拌溶液和避免有液体不流动的小块区域。
(3)或者提高氧的浓度,或者去除氧。
(4)增加pH值。
与中性或酸性氯化物相比,明显碱性的氯化物溶液造成的点蚀较少,或者完全没有(氢氧离子起防腐蚀剂的作用)。
(5)在尽可能低的温度下工作。
(6)在腐蚀性介质中加入钝化剂。
低浓度的硝酸盐或铬酸盐在很多介质中是有效的(抑制离子优先吸咐在金属表面上,因此防止了氯化物离子吸咐而造成腐蚀)。
(7)采用阴极防腐。
有证据表明,用与低碳钢、铝或锌电隅合阴极保护的不锈钢在海水中不会造成点蚀。
含钼2%-4%的奥氏体型不锈钢具有良好的耐点蚀性能。
使用含钼奥氏体型不锈钢可显著减少点蚀或一般腐蚀,腐蚀介质例如氢化钠溶液、海水、亚硫酸、硫酸、磷酸和甲酸。
二、不锈钢的晶间腐蚀及预防措施含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号),如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。
金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施

金属材料抗应力腐蚀性能分析及预防措施摘要:在工业中,金属材料的应力腐蚀是个常见的问题。
本文通过深入分析金属材料应力腐蚀出现的原因及其特点,并提出了预防应力腐蚀的措施,比如合理选材,结构优化设计,工艺优化,缓腐蚀药剂来改变工作环境环境等,对金属材料防应力腐蚀有一定的积极作用。
关键词:金属材料焊接,应力腐蚀,预防措施一、金属材料应力腐蚀性产生的原因以及特点金属材料表面容易发生腐蚀开裂现象,这种腐蚀开裂是当金属材料暴露于在具有腐蚀性的环境中,且材料表面拉应力过大造成的。
产生金属材料表面应力腐蚀开裂特点,首先应力是产生腐蚀开裂首要条件,造成金属材料应力腐蚀开裂,必须要存在应力,尤其是存在拉应力。
那么这个应力又是如何产生的呢?金属材料表面产生的应力是由成型过程产生的。
比如,在焊接成型过程中,由于焊接热应力及焊接工装夹具夹紧力,致使部分残余应力不均匀的产生在零部件上,类似的有铸造应力,锻造应力,热处理应力等等,这些不均匀的应力就是金属材料表面脆弱的部位。
另外,金属材料大多应用在日常生活环境中,在这些环境中有大量腐蚀性物质,通过空气流通附着在金属材料的接口处和其他应力集中部位,嵌入到了金属材料中,腐蚀性物质在金属材料中堆积扩张,从而造成了扩张应力,进而引发了应力腐蚀裂纹。
第二,金属材料应力腐蚀性裂纹断裂,与时间成正比例关系,这种失效现象并不是出现应力后就立即产生的,而是随着时间的不断推移,逐渐产生扩大的一种腐蚀断裂问题,而这一点与氢致滞后开裂有非常大的相似性。
最后,造成金属腐蚀性断裂现象的应力一般都是低应力产生的,由于金属所处的环境具有一定的腐蚀性,这使得金属材料表面腐蚀部位整体变脆,在低应力出现的时候,就产生金属材料腐蚀性开裂现象。
在石油化工产业中,应力腐蚀性开裂是最常见的问题,也是主要造成石油化工产业中设备运行故障甚至出现失效现象的重要原因,金属材料应力腐蚀性裂缝,给石油化工企业正常施工造成了困扰,但是由于金属材料应力腐蚀性开裂的产生是无法预测的,所以这个问题也就成为石油化工产业中最大的安全隐患,他对石油化工产业的发展造成了极大的负面影响。
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。
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。
弱电工程防腐防锈方案

弱电工程防腐防锈方案随着科技的不断发展,弱电工程在现代建筑中的应用越来越广泛。
弱电工程是指电力系统、照明系统、通信系统、安防系统等设施和设备,这些设施和设备不仅是建筑物内部日常运转的必需设备,在许多领域也是安全保障、信息流通和节能环保的保障。
然而,弱电工程一直都有一个共同的问题,就是容易受到腐蚀和锈蚀的侵害,而这些问题又会对设备的正常运行、修护和使用寿命带来很大的危害。
因此,对弱电设备和设施进行防腐防锈是至关重要的。
在弱电工程中,最常见的腐蚀和锈蚀问题主要有以下几种:1. 金属材料在潮湿和高温的环境中容易发生腐蚀现象,这种腐蚀现象不仅会损坏设备表面的外观,还会影响设备的安全性和使用寿命。
2. 设备表面的漆膜或防护层被破坏,会导致设备内部金属材料暴露在潮湿空气中,从而产生锈蚀。
3. 防腐防锈涂料受到损坏和剥落,也会导致设备表面的金属材料暴露在外部环境中,从而产生腐蚀和锈蚀。
为了有效地防止弱电设备和设施的腐蚀和锈蚀问题,需要制定科学合理的防腐防锈方案。
弱电工程防腐防锈方案主要包括以下几个方面:1. 材料的选择:选择对潮湿和高温环境具有良好耐腐蚀性能的金属材料,如不锈钢、铝合金等材料。
对于设备表面的漆膜和防护层也要选择质量好、耐腐蚀性能强的材料。
2. 表面处理:对设备表面进行酸洗、喷涂、热浸镀锌等表面处理工艺,以增强设备表面材料的耐腐蚀性能。
3. 防腐防锈涂料:选择具有良好防腐防锈性能的涂料,对设备表面进行防护处理,从而有效地阻止设备表面金属材料的腐蚀和锈蚀。
4. 定期维护:定期对弱电设备和设施进行维护和保养,检查设备表面的涂层和防护层是否完好,需要修补和更换时及时处理,以保证设备的安全性和使用寿命。
5. 控制环境:在使用弱电设备和设施的环境中,要控制潮湿和高温的因素,加强通风换气,保持空气的清新和干燥,减少设备表面材料的腐蚀和锈蚀。
在实际的弱电工程建设中,防腐防锈方案的制定和实施需要依据具体情况进行综合考虑。
浅谈化工设备腐蚀与防护

浅谈化工设备腐蚀与防护化工设备腐蚀与防护一直是化工行业关注的重要问题,腐蚀不仅会影响设备的使用寿命和性能,还可能对生产安全造成严重影响。
了解腐蚀的原因和防护措施对于化工生产来说至关重要。
本文将就化工设备腐蚀的原因、常见的腐蚀类型、以及防腐保护措施进行一些浅谈。
一、化工设备腐蚀的原因1. 化学物质腐蚀:化工生产中会接触各种酸、碱、盐等化学物质,这些物质具有腐蚀性,直接导致设备材料的腐蚀。
2. 电化学腐蚀:金属设备在化工生产过程中会受到电化学腐蚀的影响,例如金属在电解液中发生腐蚀。
3. 热力腐蚀:高温和高压环境下,金属材料容易发生热力腐蚀,导致设备材料疲劳失效。
4. 机械腐蚀:设备在运行时由于摩擦、冲击等机械作用而引起的腐蚀。
5. 微生物腐蚀:在特定条件下,微生物也会对设备材料进行腐蚀,这种腐蚀往往发生在潮湿、缺氧或有机物富集的环境中。
1. 金属腐蚀:金属设备在化工生产中最为常见的腐蚀类型,包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。
2. 混凝土腐蚀:在一些化工生产场所,混凝土设备也会受到酸碱盐等化学物质的腐蚀影响,导致混凝土的破坏。
3. 非金属材料腐蚀:在一些特定的生产环境中,非金属材料也可能会受到腐蚀的影响,例如塑料、橡胶等材料。
1. 材料选择:选择具有良好耐腐蚀性能的材料作为化工设备的构造材料,例如不锈钢、镍合金、塑料等。
2. 表面处理:对设备表面进行特殊处理,如喷涂耐蚀涂层、阳极保护等,能够有效延长设备的使用寿命。
3. 设计防腐:在设备设计阶段就考虑防腐措施,如避免死角积存、增加防腐层厚度、合理布置防腐装置等。
4. 监测与维护:定期对化工设备进行腐蚀监测,及时发现问题并进行维修保养,是防护腐蚀的重要措施。
5. 管道防腐:对化工管道进行定期清洗、内衬耐腐蚀材料、加装防护设施等,是防止管道腐蚀的关键。
在化工生产中,腐蚀与防护问题始终是一个需要重点关注的话题。
加强对腐蚀原因及类型的研究,提高化工设备的抗腐蚀能力,不仅能够延长设备的使用寿命,还能够保障生产的安全与稳定。
应力腐蚀及防护

应力腐蚀及防护
应力腐蚀(Stress Corrosion)是指在某种应力作用下,具有一定条
件的金属在某种腐蚀介质中会受到攻击。
主要表现为金属在应力和腐蚀环
境的混合作用下,而产生的腐蚀。
为了减少应力腐蚀的危害,应该采取预
防措施。
首先,应该给金属静态结构的设计和制造赋予足够的耐应力腐蚀性能。
其次,要采用抗腐蚀材料来提高金属表面的耐腐蚀性能,并且采用涂覆、
钝化、电镀、氧化、氯化的等技术来提高金属表面的抗腐蚀性能。
此外,
应尽量减少环境条件对金属的腐蚀,如避免金属放在腐蚀环境中、采用阴
极保护等技术来抑制金属表面的腐蚀。
最后,应定期监控管线和其他金属
结构,及时发现存在的应力腐蚀现象,并采取有效的措施来停止应力腐蚀
的危害。
腐蚀事例分析及防护方法

腐蚀实例分析及防护方法(应力腐蚀实例)【1】北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造,由于冷凝液的腐蚀发生破坏,便用304型不锈钢(0Cr18Ni9)管更换。
使用不到两年出现泄漏,检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。
分析:北方冬季在公路上撒盐作为防冻剂,盐渗入土壤使公路两侧的土壤中的氯化钠的含量大大增加,奥氏体不锈钢在这种含有很多氯化物的潮湿土壤中,为奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂提供特定的氯化物的环境,从而发生应力腐蚀。
防护措施:1、把奥氏体不锈钢管换成碳钢管【2】某化工厂生产氯化钾的车间,一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂,转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。
经鉴定为应力腐蚀破裂。
分析:氯化钾溶液经过离心转鼓过滤后,氯化钾浓度升高。
然而离心转鼓的材质为(1Cr18Ni9Ti)奥氏体不锈钢。
而氯离子的含量远远超过发生应力腐蚀的临界氯离子浓度,为奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂提供特定的氯化物的环境。
所以转鼓会发生应力腐蚀从而发生断裂。
防护措施:1、更换转鼓的材质定期清洗表面的氯化物【3】 CO2压缩机一段、二段和三段中间冷却器为304L(00Cr19Ni10)型不锈钢制造。
投产一年多相继发生泄漏。
经检查,裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位。
所用冷却水含氯化物0.002%~0.004%。
分析:管与管板连接形成的缝隙区。
由于闭塞条件使物质迁移困难,容易形成盐垢,造成氯离子浓度增高。
高温端冷却水强烈汽化,在缝隙区形成水垢使氯化物浓缩。
防护措施:1、改进管与管板的联接结构,消除缝隙。
2、立式换热器的结构改进,提高壳程水位,使管束完全被水浸没。
3、管板采用不锈钢—碳钢复合板,以碳钢为牺牲阳极【4】一高压釜用18-8不锈钢制造,釜外用碳钢夹套通水冷却。
冷却水为优质自来水,含氯化物量很低。
高压釜进行间歇操作,每次使用后,将夹套中的水排放掉。
仅操作了几次,高压釜体外表面上形成大量裂纹。
分析:操作时高压釜外表面被冷却水浸没,停运时夹套中的水被放掉。
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金属/设备的应力腐蚀及预防措施一、应力腐蚀的机理和特点1.应力腐蚀----金属/设备在拉应力和腐蚀介质同时作用下产生脆性破裂,叫应力腐蚀破裂。
2.应力腐蚀破裂的裂缝形态----主要有二种:a.沿晶界发展,称晶间破裂。
b.裂缝穿过晶粒,称穿晶破裂。
也有混合型,主逢为晶间型,支缝或尖端为穿晶型。
3.应力腐蚀的特征----a.必须存在拉应力(外加载核、热应力、冷/热加工或焊接后的残余应力等),若存在压应力则可抑制这种腐蚀。
b.发生应力腐蚀开裂(SCC)必须同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。
也就是说一般只发生在一定的体系,如奥氏体不锈钢/CI-体系,碳钢/NO-3体系,铜合金/NH+4体系等。
根据介质主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐、氨、含氧水及硫化物等,而分别称为氯裂(氯脆)、碱裂(碱脆)、硝裂(硝脆)、氨裂(氨脆)、氧裂(氧脆),还有硫化物应力开裂等。
c. 应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同,它在极低的负荷应力下也能产生开裂。
d. 应力腐蚀开裂与单纯由腐蚀引起的开裂也不同,腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂。
其全面腐蚀常常很轻,而且没有变形预兆,即发生突然断裂,应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。
4.应力腐蚀的机理----应力腐蚀的机理很复杂,按照左景伊提出的理论,破裂的发生和发展可区分为三个阶段:a.金属表面生成钝化膜或保护膜。
b. 钝化膜或保护膜局部破裂,产生孔蚀或裂缝源。
c.裂缝内发生加速腐蚀,在拉应力作用下,以垂直于应力的方向深入金属内部。
裂缝多半有分枝,裂缝端部尖锐,端部的扩张速度很快,断口具有脆性断裂的特征。
二、应力腐蚀试验方法根据应力的加载方法不同,应力腐蚀试验方法主要可分为以下四类:恒变形法----给予试样一定的变形,对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定恒载荷法(SSCC)----方法有拉伸试验、弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁试验,常用拉伸试验,即把单轴拉伸型的试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验,试验介质为%HAc+5%NaCl+饱和H2S水溶液,试验在恒负荷拉伸应力腐蚀试验机上进行。
试验时按不同的应力级别(取材料屈服强度的百分比)分别对试样加载,经过一定时间后发生应力腐蚀开裂,记录其断裂时间。
最长试验周期为720小时,把试样在720小时不发生断裂视为合格。
通过试验达到二个目的:(1)检测材料在一定的应力级别下是否很好地抵抗应力腐蚀开裂;(2)可以测定材料的“临界拉伸应力σth”,对同样的材料分别施加不同的应力级别,试样在720小时不发生断裂的最高应力称为“临界拉伸应力σth”,σth为表示材料对H2S应力腐蚀敏感度的重要指标,也叫门槛值。
通过比较断裂时间的长短,或利用应力与断裂时间的关系曲线,来提出应力腐蚀开裂的临界应力σth。
详见GB/T4157-2006《金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验》。
普通低合金钢、16MnR、调质钢、临界应力到倍屈服强度的材料可用此试验方法。
慢应变速率法(SSRT)----是在专门设计的慢应变速率应力试验机上,使试样在腐蚀介质中以一定的应变速度拉伸,直至断裂。
分析试样的破断情况和断口特征,以评定其应力腐蚀开裂敏感性。
此类试验最重要的特征是在裂纹萌生或扩展区域内,产生相当低的应变速率,所以被称做慢应变速率试验。
试验原理----(略)结果的评价在试样完全破坏时,是否发生应力腐蚀破裂,可通过低倍显微镜检查二次裂纹,或通过破断表面的显微镜观察,检查断裂模式的变化加以确定。
应力腐蚀破断平均速率,可从完全破断的试样断面上或未破断的试样截面上,测得的最长裂纹的长度除以破断时间来确定。
可用将暴露在试验环境中和暴露在惰性环境中的相同试样进行比较的方法来评定应力腐蚀破裂的敏感性,比值偏离越远,则开裂敏感性越高。
试样在试验环境中得到的结果比值=----——————————————试样在惰性介质环境中得到的结果结果可用同一个初始应变速率下的一个或多个参数来表示。
(a)断裂时间(b)延性(用断面收缩率或断后伸长率来评定)(c)达到的最大载荷(d)标准应力—延伸曲线所包围的面积(e)断面中应力腐蚀破裂所占的百分数慢应变速率试验也能够用来测定临界应力值,超过此值,在给定的应变速率下会产生可检测到的裂纹。
在某些体系中,临界值可能是应变速率的函数。
有的文章介绍说这种试验方法的优点是可以将实际用材与实际工况直接相结合,快速、准确地进行抗应力腐蚀开裂性能的评估,在石油、化工、海洋、核电等领域内,这一试验研究技术得到大量的应用。
详见GB/《金属和合金的腐蚀-应力腐蚀试验-第7部分:慢应变速率试验》。
调质钢、07MnMoVR采用这种方法,不适用H2S应力腐蚀。
断裂力学法----使用楔形张开加载型试样进行研究,对预先制有裂纹的试样给以各种K值,测定裂纹停止扩展的临界值K ISCC。
此外,还有GB/T17898-1999《不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法》、GB/T10126-1988《铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法》等试验标准。
应力腐蚀的预防措施在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、氢腐蚀、腐蚀疲劳等局部腐蚀形态中,对晶间腐蚀的研究较为深入,能采用的工程对策较为具体,在各种腐蚀试验的标准方法中,主要都用于科学试验,只有晶间腐蚀敏感性检验还用作为工程材料和设备的检验措施。
在对晶间腐蚀进行有效控制和检验后,这些年才把化工过程设备产生的晶间腐蚀失效事故降到占各种腐蚀失效事故总和的10%以下,所以对压力容器的晶间腐蚀进行控制和检测,一直是必要措施。
而应力腐蚀失效事故占到腐蚀失效事故总和的50%以上,这主要是由于对应力腐蚀产生机理的研究不够深入透彻,对应力腐蚀失效的工程控制手段还不够有力,也还没找到很好的工程检验方法。
防止应力腐蚀的方法理论上有以下几种:设备或另部件焊后消除应力热处理,消除或部分消除部件应力。
正确选材(对Q345R和Q235R,一般优选Q235R,选择合适的不锈钢、双相钢、镍合金等)。
改进设计结构,避免应力集中于局部。
设计中选用载荷应低于产生应力腐蚀的临界值。
表面处理(用喷丸处理产生压应力)。
采用电化学保护(如阴极保护、阳极保护)。
涂层(或衬里)。
加入缓蚀剂。
等等。
工程设计中对有应力腐蚀的设备其使用材料和使用介质的限制NaOH溶液1) 碳钢、低合金钢、不锈钢等金属材料在NaOH溶液都可发生应力腐蚀开裂,也叫碱脆。
碳钢、低合金钢发生碱脆的趋向见图1。
由图可知,NaOH浓度在5%以上的全部浓度范围内碳钢几乎都可能产生碱脆。
碳钢、低合金钢的温度和NaOH的浓度超过一定值时,焊后应消除应力热处理,沸点附近的高温区最易发生应力腐蚀开裂,裂纹一般呈晶间型。
2)碳钢、低合金钢焊制化工设备,焊后或冷加工后如不进行消除应力热处理,则盛装NaOH溶液介质的使用温度不应大于表1规定的温度。
当NaOH溶液在其与烃类的混合物中体积比≥5%时也应符合此要求。
NaOH溶液浓度≤1%或NaOH溶液在其与烃类的混合物中体积比<5%,不受此限。
此工况下,壳体用碳钢、低合金钢材料的腐蚀裕度不<3mm。
盛装KOH溶液介质的碳钢、低合金钢焊制化工容器应参照本条2)款的规定。
表1 NaOH溶液的使用温度上限NaOH溶液,质量% 2 3 5 10 15 20 30 40 50温度上限(℃)82 82 82 81 76 71 59 53 47 2.湿H2S应力腐蚀环境1)腐蚀环境当化工容器接触的介质同时符合下列条件时,即为湿H2S应力腐蚀环境:温度≤(60+2P)℃,P为压力,MPa(表压)H2S分压≥,即相当于常温在水中的H2S溶解度≥L介质中含有液相水或处于水的露点温度以下PH<7或有氰化物(HCN)存在。
2)材料要求及限制在湿H2S应力腐蚀环境中使用的碳钢、低合金钢应符合下列要求:材料标准规定的下屈服强度R eL≤355 MPa材料实测的抗拉强度Rm≤630 MPa材料使用状态应为正火或正火+回火、退火、调质状态碳当量限制(当碳当量限制超标时,应加大硬度限制的监测频度)低碳钢、碳锰钢C E≤C E=C+Mn/6低合金钢(包括低温镍钢)C E≤C E=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15对非焊接件或焊后经正火或回火处理的材料,硬度限制如下:低碳钢HV(10) ≤220(单个值)低合金钢HV(10) ≤245(单个值)壳体用钢板厚度>20 mm时,应按JB/进行超声检测,Ⅱ级合格。
不应采用铜及各种铜合金。
壳体用钢板的腐蚀裕量不<3mm3)制造要求a.冷变形----冷变形量≤2%不需处理,>2%至≤5%应做消除应力热处理,>5%应做正火或回火热处理。
b.热处理后,不允许在接触介质一侧打磨及打钢印4)焊接a.所有焊缝均应经焊评,包括对焊、角焊、堆焊、补焊、管子和管板焊接等。
b.在满足强度要求的前提下,尽可能采用低强度焊接材料。
c.焊接接头(包括焊缝、热影响区及母材)的硬度要求同第2条第2)款第e项要求。
d.焊接工艺评定、焊接试板及每一种焊接工艺施焊的产品焊缝均应按本款第c项的的要求进行硬度测试。
产品上的硬度测试应在接触介质一侧的表面。
工艺评定和及试板上的硬度测定应在横截面上测定(距表面mm处)。
e.焊缝外的起弧、打弧点(包括临时焊缝处)均应在焊后热处理前打磨mm以上,并做磁粉或着色检查。
f.所有焊接接头不应留下封闭的中间空隙,(如衬板、加强板的四周填角焊后),如属不可避免时,应开设排气孔。
g.不允许存在铁素体钢或双相不锈钢与奥氏体钢之间的异种金属焊接接头。
5)焊后热处理a.可能发生湿H2S应力腐蚀环境的容器应进行焊后消除应力热处理,焊后消除应力热处理温度应按标准要求尽可能取上限。
b.热处理宜采用炉内整体消除应力热处理。
6)也可根据工艺条件和介质条件的特殊性对碳素钢原材料提出附加抗HIC、SSCC试验的技术要求。
对于在湿H2S应力腐蚀环境中防止碳钢和低合金钢设备发生应力腐蚀破裂的规定,目前国内尚未制定标准和规范,上述要求摘自HG/T20581的7.8.2条,其主要依据湿H2S应力腐蚀环境的基本规律(温度、介质、浓度),确定了对腐蚀环境的定义。
对材料和制造工艺的要求则主要依据美国API和NACE对碳钢、碳锰钢焊接容器在H2S应力腐蚀环境中防止发生破裂规定以及日本高压力协会“高强度使用标准”等规范,以及壳牌、鲁奇、林德等工程公司对H2S/ HCN 介质设备的工程规定而提出的。
湿H2S应力腐蚀环境下造成碳钢和低合金钢设备产生应力腐蚀破裂(也有的叫硫裂),因环境差异可产生不同的应力腐蚀开裂现象,如氢至开裂(HIC)、硫化物应力开裂(SSCC)、氢鼓泡(HB)、应力导向氢至开裂(SOHIC)等,应根据设计需要和工程实施的可能采取有针对性的预防应力腐蚀破裂措施。