压力容器应力腐蚀的控制措施

３ ． 控 制压 力容 器应 力腐 蚀的有效措 施 ຫໍສະໝຸດ ３ ． １合 理 选 材
２ ． 压 力容 器应 力腐 蚀断裂 的形态特
征
压 力容器 应力腐 蚀断裂 是造成大 量材料 损耗 和灾难 性事故 的主要 原因 ，应力 腐蚀断 裂在 形态特 点上几 乎没有宏 观体积上 的塑性 变形 ，可 以说是一 种无蚀坑 、无缺 陷、无裂 痕 的形 态 。压 力容器 的应力 腐蚀 的断 裂过程 可 以分 为三个 阶段 ：第一 ，萌生阶段 ，这一 阶段是 由腐蚀 引起蚀 坑或裂纹 的阶段 。第二 ， 裂纹扩 展阶段 ，即 由蚀 坑或裂 纹源达 到极限 应力值 为止 的阶段 。第 三 ，失稳断裂 阶段 。 第一阶 段 由于 受应力 的影响较 小 ，所 以时间 较 长 ，占应力 断裂总 时间的绝大 部分 ，而后 两 个阶段时间较短 ，约 占断裂总时间 的 １ ０ ％，
2衬里防护一些压力容器的介质具有极强的腐蚀性很难找到合适的耐金属材料或者材料的价格超出了可承受范围在这种情况下可以采用衬里的方式来解决问题通常压力容器采用的衬里有钛橡胶不锈钢玻璃钢搪玻璃聚四氟乙烯等需要根据工作温度工作压力和容器内的介质特征等具体情况而定
工 业 技 术
压力容器应力腐蚀的控制措施
方 兆 峰
１ ． 压 力容 器应 力腐蚀 的危 害性及 影
响 因 素
压 力容 器是一 种有较 高危 险性的特种 设 备 ，在石 油化 工行业应用 得最 为广泛 ，压 力 容 器盛装 的多 为有毒 、易燃 、易爆或具有 腐 蚀 性的介质，又长期处于 高温 高压 的状 态下， 因此 在 生产 和 使 用 的 过程 中在 失效 的情 况 下 ，很容 易发 生事故 。压 力容器 的腐蚀断 裂 是 指金属 在特 定腐 蚀性介 质和拉 应力共 同的 作 用下发生 的断裂 破坏 ，压力容器 的腐蚀 断 裂所 引起 的危害往 往没有 事先 的预 兆 ，在没 有 准备 的情 况下突 然发生 脆性断裂 ，一旦压 力容 器产生 腐蚀断裂 所带来 的危害是 不可估 量 的。 压 力容器 应力腐 蚀的影 响因素可 以从 以 下 几个方面 进行分 析：第 一，应拉 力因素 ， 当压 力容器所 受 的拉 伸应力超 过 临界 应力 时 就会 发生应 力腐蚀 断裂 。压 力容器所 承受 的 拉应 力分为残 余应 力和负载 应力 ，其 中，残 余应力 包括金 属冷加 工变形产 生 的残 余拉应 力 、负载拉应 力和 因结构设计 不合理 产生 的 应力等 。据调查有 ８ ０ ％以上 的压力容器腐蚀 断裂 事故是 由残余 拉应 力 引起 的 。第二 ，材 料强度 的影 响。压力 容器 的材 料强度 与应力 腐蚀 断裂也有 着紧密 的关系 ，在不 同的条件 下有着 不 同的影响 ，例如 ，塑性变形起 控制 作用的 Ｓ Ｃ Ｃ，可以通过提 高钢 的屈服 强度 ， 达到提 高抗腐蚀 断裂 的 目的 。第 三 ，环 境因 素。 温度、环境的介质 中的一些 成分 的 Ｐ Ｈ值 等对压 力容器 的应 力腐蚀 都有一 定的影 响。 压 力容器 在不 同的环境 中有着不 同的温度 限 制 ，即在 温度 限制之 内不会发 生腐蚀断 裂， 但 当超 出临界温度 时 ，压力容器腐 蚀断 裂的 速度就 会加快 。Ｐ Ｈ值对压力容器 的应 力腐蚀 的影响作 用也相 当大 。由于酸性 溶液会促 进 低 碳钢 的硝脆 ，所 以凡 是水溶液 呈酸性 的硝 酸盐类对 都硝脆都有促进作用 。
陕西省榆林 市特 种设备检验所 ７ １ ９ ０ ０ ０
摘 要：应力腐蚀是造成压力容器被 腐蚀破 坏的主要动 因之一。本 文首先对压力容器应力腐蚀的危害性及影响 因素进行 了分析 ， 并描述 了压力容器应 力腐蚀 断裂 的形 态特征 ，最后论述 了控制压力容器应 力腐蚀 的有效措施。 关键词 ：压 力容器 应力腐蚀 措施
主 干方 向一般 与拉应 力方 向垂直 。应力 的大 小 与 某 些 材 料 的 裂 纹 和 断 口 的 形 态 有 密 切 的 联系 ，当应力较 大时，裂纹的形态呈网络状 ， 应 力 中 等 时 ， 裂 纹 呈 分 枝 型 裂 纹 ， 应 力 较 小 时，其裂纹形 态呈只 裂纹 。所 以我们可 以根 据 压力容器裂 纹断 口形态判 断其所受 的压力 情况 。 从微 观上进 一步观 察压力容 器的应 力腐 蚀 断裂 形态 ，可 以分 为穿 晶形 、沿晶形和 混 合形 ，不 同金 属的裂纹 形态不 同，比如 ，奥 氏体不 锈钢 多为穿金形 ，铝合金 、镍基合金 和 高强度钢 多属于沿 晶形 ，钛合 金多为混合 形 。但 金属 的裂 纹形 态并不是 固定不变 的， 随着压 力的大 小和环境等 条件 的改变 ，即使 是 同一种合金 ，其裂纹 形态 也会发 生变化 。
通常 在很多 工程 中压 力容器 的工况环境 是很难 改变的 ，我们可 以通 过合理选 择材料 尽量避 免腐蚀 断裂的情况 发生 ，在 材料 的选 择上 ，首 先要考 虑工况环 境 中各种 腐蚀 因子 的条件 ，值得注 意的是在选 择高 强钢的工程 中，一定 要选择 工艺精 良的焊接 ；如果工况 环 境的温 度较高 ，就必须考 虑材料 的热脆性 和 热强度 ；此外材 料 的耐 局部腐蚀 如孔蚀 、 应 力腐蚀 、晶 间腐蚀 、缝 隙腐蚀 、氢探 伤等 性 能也是在选择材料时必须考虑 的。 ３ ． ２改 善 环 境 虽然 工程 的工况 环境是 不可 以改变 的 ， 但 我们可 以通 过一些 措施对 环境加 以改善 ， 尽量避 免压 力容器应力腐蚀断裂的发生 。 ３ ． ２ ． １ 、对腐 蚀介质进行处理 对腐 蚀介质 进行处 理的前提 是生产 条件 的允 许，在处 理方法 上可 以采用抗垢剂 、缓 蚀剂 来抑制或 减轻腐 蚀 ，进 而提高压 力容器 的抗腐 蚀能力 ，也可 以通过脱 出容 易引起 腐 蚀 的有 害成分 ，达到控 制压 力容器腐蚀 断裂 的 目的。 ３ ． ２ ． ２ 衬 里 防护 些 压 力容 器 的介 质 具 有极 强 的腐 蚀 性 ，很难 找到合 适的耐 金属材料 或者材 料的 价格超 出 了可承 受范 围，在这种 情况下 ，可 以采用衬 里的方 式来解 决 问题 ，通常压 力容 器采用的衬里有钛 、橡胶 、不锈 钢、玻璃钢、 搪 玻璃、聚 四氟 乙烯等 ，需要 根据工作温度、 工 作压力和 容器 内的介质特 征等 具体情况 而 定。温度和 压力较 高 的场 合的衬 里防护可 以 采 用钛和 不锈钢 ，但相对 来说衬 不锈钢 、衬 钛 的成本较 高且施 工 困难 。衬非金 属材料 因