【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 征；⑥爐水采用純磷酸鈉處理， PO43濃度為 6～ 6mg/l， PH值為 ～，說明爐水中存在游離的 NaOH 。 結(jié)論為：內(nèi)壁腐蝕坑、腐蝕穿孔引起蒸發(fā)管泄漏，局部過熱、高溫鹼腐蝕、汽水腐蝕是早期腐蝕穿孔的主要原因。 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕失效 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕機(jī)理 早在 1921年就有硝酸鹽引起低碳鋼應(yīng)力腐蝕開裂的事故報(bào)道。低碳鋼在硝酸鹽溶液中發(fā)生陽極溶解的同時(shí)，將在表面形成一層 Fe2O3保護(hù)性薄膜： 10Fe+6NO3+3H2O→5Fe 2O3+6OH+3N2 2Fe+NO3 → Fe 2O3++e 如果保護(hù)膜遭到破壞，在保護(hù)膜和裸露金屬之間將產(chǎn)生以金屬為陽級(jí)和以保護(hù)膜為陰極的電位差，使得金屬發(fā)生陽級(jí)溶解腐蝕的應(yīng)力腐蝕開裂。由于低碳鋼的氧化保護(hù)膜只在晶粒表面上形成，而不在晶界上，所以低碳鋼的硝酸鹽應(yīng)力腐蝕都是沿晶開裂。 催化裂化裝置再生器的硝酸鹽應(yīng)力腐蝕失效 ? 近幾年來，錦州石化公司、茂名石化公司、大慶石化總廠、天津石化公司、延安煉油廠的催化裂化裝臵再生器在運(yùn)行中相繼出現(xiàn)大量裂紋，對(duì)裝臵的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。 ? 中石化總公司于 1998年 3月將有關(guān)情況通報(bào)了各企業(yè)。經(jīng)過大量的試驗(yàn)分析，主要結(jié)果有： 1) 裂紋均從內(nèi)表面開始向外表面擴(kuò)展，裂紋發(fā)生部位未見明顯塑性變形，裂紋寬度較窄，向縱深發(fā)展并多數(shù)穿透壁厚； 2) 裂紋呈樹枝狀，斷口有典型的沿晶特征； 3) 腐蝕產(chǎn)物的水溶液 PH值在 5～ 6，呈現(xiàn)酸性； 4) 斷口表面腐蝕產(chǎn)物中的氮含量均明顯高于基體金屬中的氮含量； 5) 壁溫 (100～ 120℃ )在實(shí)際工況的水蒸氣露點(diǎn) (～ 140℃ )以下，結(jié)論是 NO3引起的應(yīng)力腐蝕開裂。 硝酸鹽應(yīng)力腐蝕預(yù)防措施 ? 提高容器壁溫在水蒸氣的露點(diǎn)以上； ? 消除殘余應(yīng)力，去應(yīng)力退火的溫度不得低于500℃ ； ? 選擇合適的鋼種，如 C＜ %， Cr＜ %，Al＞ %的低合金鋼； ? 調(diào)節(jié)溶液的 PH值，加入緩蝕劑 (如適量的NaOH)。 氯化物應(yīng)力腐蝕 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理及影像因素 不銹鋼和鎳合金的應(yīng)力腐蝕開裂絕大多數(shù)是由于氯化物引起的，其機(jī)理是陽級(jí)溶解型的。由于 Cl的存在，可以有效降低金屬表面能，穿破鈍化膜，加速陽極溶解過程。 奧氏體不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕一般是穿晶斷裂，并有許多分岔。只有當(dāng)材料組織處于敏化狀態(tài)時(shí)，裂紋才是沿晶的。在煉油裝備中鎳含量超過 30%的材料一般不會(huì)發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕。 氯化物應(yīng)力腐蝕的影響因素有：氯含量、氧含量、溫度、應(yīng)力水平和溶液的 PH值。氧的存在是氯化物應(yīng)力腐蝕的必要條件。 經(jīng)驗(yàn)表明，煉化設(shè)備一般是在停機(jī)時(shí)并暴露于空氣中才會(huì)發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。開裂的嚴(yán)重性隨溫度的上升而增加，一般是在 65℃ 以上，但也有例外。 應(yīng)力的條件可以認(rèn)為總是滿足的，成形、彎曲、裝配及焊接引起的殘余應(yīng)力均可以誘導(dǎo)氯化物應(yīng)力腐蝕開裂 (870℃ 的去應(yīng)力處理可以有效防止開裂的發(fā)生 )。在有堿性溶液存在的情況下，氯化物應(yīng)力腐蝕開裂很少發(fā)生。在煉化工藝中利用余熱產(chǎn)生蒸汽的不銹鋼熱交換器、冷凝器、蒸發(fā)器經(jīng)常發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂，是由于給水中氯離子濃縮的結(jié)果 冷凝器的氯化物應(yīng)力腐蝕開裂 ? 某化肥廠使用的 90m3合成氨冷凝器，采用 Φ14 4的1Cr18Ni9Ti不銹鋼管作冷凝管，工作時(shí)氨由管內(nèi)流通，管外壁用水冷卻，管壁溫度約 200 ℃ ，使用不到一年，發(fā)生了多根冷凝管開裂。試驗(yàn)結(jié)果有： ?裂紋起始于外表面，向內(nèi)壁擴(kuò)展，有的已經(jīng)穿透壁厚； ?斷口的電子顯微特征為穿晶解理； ?斷口上的腐蝕產(chǎn)物主要 Fe2O3，并有氯元素富集； ?冷卻水為黃浦江水，含有大量氯離子。 ? 結(jié)論：該冷卻器管的失效原因?yàn)槁然飸?yīng)力腐蝕開裂 不銹鋼熱交換器的應(yīng)力腐蝕開裂 某化工廠氨合成塔凈化系統(tǒng)的煤氣換熱器， 1976年投入運(yùn)行。換熱器進(jìn)口端蒸汽溫度 220℃ ，出口端溫度 350℃ ，壓力 。換熱器介質(zhì)重油裂化煤氣加蒸汽，換熱器管內(nèi)為含有氯離子 (4～ 30mg/l)和氧的濕蒸汽。 1980年 9月，該換熱器進(jìn)口端與法蘭連接并距法蘭 2m處的管道發(fā)生開裂。管道材料為 1Cr18Ni9Ti，尺寸為 Φ 32 8。開裂成扇形板狀，展開寬度尺寸最大部位相當(dāng)于該管的周長(zhǎng)，開裂長(zhǎng)度為 。起裂位臵在進(jìn)口端環(huán)焊縫的焊接缺陷處。事故后進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，換熱器封頭 (第一筒節(jié) )有長(zhǎng)度為 ～ 26mm，深度為 3mm的裂紋，第二筒節(jié)縱焊縫亦有相似的裂紋。在出口端法蘭與接管連接的環(huán)焊縫兩側(cè)內(nèi)壁有許多垂直焊縫相互平行的軸向裂紋。 試驗(yàn)分析結(jié)果：①化學(xué)成分、力學(xué)性能正常；②材料有好的抗晶間腐蝕性能；③裂紋由管道內(nèi)表面向外表面擴(kuò)展，明顯分岔，呈樹枝狀，均為穿晶型；④打開裂紋后，觀察斷口裂紋源區(qū)有致密的腐蝕產(chǎn)物，宏觀特征為脆性，微觀特征為解理加二次裂紋；⑤ 沒有發(fā)現(xiàn)氫損傷現(xiàn)象；⑥通過模擬試驗(yàn)，說明在焊縫附近存在較大的殘余應(yīng)力。 結(jié)論：裂紋屬于應(yīng)力腐蝕開裂，是由于焊接殘余應(yīng)力較大和存在氯離子、氧、 H2S（ H2SxO6） CO2介質(zhì)引起的。 不銹鋼氦氣儲(chǔ)罐的應(yīng)力腐蝕開裂 美國某廠用 304型不銹鋼制作的氦氣儲(chǔ)罐，尺寸為 Φ 700 3(t) 1000(H) mm，用于壓力重水反應(yīng)堆的內(nèi)核。在尚未投入使用的 4年存放期間，發(fā)生了氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。 裂紋位于碟形封頭端部與筒體焊接的熱影響區(qū)，封頭是冷加工成形的，未經(jīng)過應(yīng)力處理。存放的環(huán)境為海岸大氣。 主要試驗(yàn)結(jié)果：①將裂紋試樣打開后，用掃描電鏡觀察斷口，發(fā)現(xiàn)只有在焊接熱影響區(qū)為沿晶特征，在融合區(qū)的基體均為穿晶特征；②化學(xué)分析表明封頭材料的碳含量為 %，接近上限；③采用 ASTM A262， E規(guī)定的沿晶腐蝕試驗(yàn)方法，可以確認(rèn)熱影響區(qū)組織敏化，而其它區(qū)域未敏化；④ 裂紋分析指出開裂起始于外表面，在熱影響區(qū)中都是沿晶的，具有 SCC的裂紋分叉典型特征；⑤ 硬度檢驗(yàn)結(jié)果為，筒體 181HV，焊縫 176HV，封頭 310HV；⑥ 對(duì)該材料進(jìn)行了滾壓變形量與硬度關(guān)系的試驗(yàn)，可以推斷封頭的冷變形量達(dá) 30%；⑦ 利用 X射線衍射技術(shù)測(cè)定了距融合線 30mm處 (在熱影響區(qū)內(nèi) )的殘余應(yīng)力為 135MPa，是較大的。 結(jié)論：高的殘余應(yīng)力、組織敏化、海岸大氣環(huán)境導(dǎo)致了儲(chǔ)罐的氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。建議采用低碳的 304L不銹鋼和較小的冷變形量預(yù)防熱影響區(qū)的每化傾向。 連多硫酸引起預(yù)加氫反應(yīng)器的應(yīng)力腐蝕開裂 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理 ? 連多硫 酸 (H2SxO6)環(huán)境一般是加工含硫 原油的裝臵在停工期間，殘留在設(shè)備中的含硫腐蝕產(chǎn)物遇水和氧反應(yīng)生成的，可以按照如下過程進(jìn)行： 3FeS+5O2 →Fe 2O3FeO+3SO2 SO2+H2O →H 2SO3 2 H2SO3 + O2→ 2 H 2SO4 FeS+ H2SO3 → m H 2SxO6 +nFe2+ FeS+ H2SO4 →FeSO 4+H2S H2SO3 + H2S → m H