化工設備腐蝕與防護(編輯修改稿)
2025-07-25 01:53 本頁面
【文章內容簡介】 鋼在金屬溫度小于46℃時不會出現(xiàn)腐蝕性開裂。在46℃到82℃范圍之間，開裂敏感性是堿液濃度的函數(shù)。超過82℃，開裂敏感性也是堿液濃度的函數(shù)。堿濃度（wt）超過2%時，就有可能發(fā)生應力腐蝕開裂。堿濃度（wt）超過5%時，發(fā)生堿應力腐蝕開裂的概率非常大。堿濃度小于5%時開裂敏感性相對較低，但是如果存在局部堿液濃縮條件則開裂的敏感性顯著增加。 碳鋼使用在氫氧化鈉溶液中的溫度與濃度的極限3. 在液氨中的應力腐蝕 同時具備以下條件的屬氨應力腐蝕開裂的典型環(huán)境：1）介質為液態(tài)氨，%并有可能受到O2或CO2的污染(N2也是必要的)；2）介質溫度高于5℃。 對碳鋼和低合金鋼而言，%的水可起到緩蝕作用，從而可基本上避免斷裂的發(fā)生，但對抗拉強度高于800MPa的調質高強鋼，加水不能完全抑制裂紋的產生。氨應力腐蝕裂紋屬陽極溶解型，并一般是穿晶形式擴展。4. 在COCO2H2O環(huán)境中的應力腐蝕開裂發(fā)生的裝置：合成氨、制氫的脫碳系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)、氣瓶等 機理： CO2溶于水后生成碳酸，pH值下降致 ，再通入CO可起緩蝕劑的作用阻止了全面腐蝕的發(fā)生；應力導致滑移形成臺階，新鮮金屬暴露，成為陽極，吸附CO的表面成為陰極，陽極發(fā)生溶解，應力腐蝕開裂發(fā)生5. 氯化物應力腐蝕開裂（ ClSCC）ClSCC一般發(fā)生在金屬溫度高于（~65℃ ）的情況下。 對ClSCC最敏感的是含Ni 8%的奧氏體不銹鋼（如300SS系列，304，316等）。 氯化物SCC的微觀形貌呈典型的穿晶及多分支特征。但有過沿晶應力腐蝕開裂的報道。 關于氯化物應力腐蝕開裂的5種假設 1）吸附理論——氯離子吸附在裂紋尖端 2）電化學理論——陽極溶解 3）膜破壞理論——鈍化膜破損，局部溶解 4）腐蝕產物契入理論——腐蝕產物契入裂紋尖端5）氫脆理論——氫致開裂（馬氏體不銹鋼，形變誘導馬氏體）裂紋特征 起自于不銹鋼表面且分布具有明顯的局部性；裂紋的走向與所受應力，特別是與殘余應力有密切關系；裂紋常呈龜裂和風干木材狀，裂紋附近沒有塑性變形；應力腐蝕裂紋的微觀形貌多為穿晶型，但也多見沿晶型和穿晶+沿晶混合型；裂紋的寬度較??； 斷口形貌 應力腐蝕的宏觀斷口多呈脆性斷裂。斷口的微觀形貌，穿晶型多為準解理斷裂，并常見河流，扇形，魚骨，羽毛等花樣；而沿晶型則多為冰糖塊狀花樣。6. 連多硫酸應力腐蝕開裂連多硫酸（H2SXO6）應力腐蝕開裂在催化裂化、脫硫、加氫裂化、催化重整裝置中容易發(fā)生。在連多硫酸環(huán)境下，一些敏感材料（如188不銹鋼）在敏化熱處理或類似敏化溫度的焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域，會由于晶界敏化，從而使材料晶間迅速腐蝕和開裂。裂紋總是在晶間出現(xiàn)和發(fā)展并且只需要相對較低的拉應力水平。 1）奧氏體不銹鋼設備在運行過程中由于硫化氫（H2S）的腐蝕在表面生成硫化鐵（FeS）。2）停工、降溫并打開設備后大氣中的水分和氧與腐蝕產物接觸反應生成連多硫酸，反應式為：3FeS+5O2 Fe2O3?FeO+3SO2 SO2+H2O H2SO3 H2SO3+1/2O2 H2SO4 H2SO4+FeS FeSO4+H2S H2SO4+H2S mH2SxO6+nS中碳或高碳奧氏體不銹鋼如（304/304H和316/316H）的焊接熱影響區(qū)對SCC特別敏感。低碳含量（＜%）在低于427℃ 情況下SCC的敏感性較低。含有穩(wěn)定化元素的奧氏體不銹鋼如321（含Ti）和347（含Nb）經(jīng)穩(wěn)定化熱處理后對PTA的SCC敏感性較低。根據(jù)NACE RP 0170“煉油廠停工期間奧氏體不銹鋼設備連多硫酸應力腐蝕開裂的預防”標準中推薦的減少或消除PTA的方法，為了預防連多硫酸應力腐蝕的發(fā)生，應在停工之后立即用堿性水或純堿溶液對設備進行沖洗，并在停工期間用干燥的氮氣吹掃設備以防止空氣進入。 對應力腐蝕環(huán)境中使用的化工設備設計、制造、檢驗的幾項要求NaOH 溶液不進行焊后或冷成型后消除應力熱處理的碳鋼和低合金鋼在NaOH溶液中的使用溫度上限 NaOH溶液中的使用溫度上限NaOH溶液（重量%）2351015203040506070溫度上限（℃）9088857670655448434038濕H2S應力腐蝕（1）腐蝕環(huán)境同時符合以下各項條件時即為濕H2S應力腐蝕環(huán)境1)溫度小于等于（60+2P）℃ 。P為工作壓力（表壓，MPa）2) 。(相當于在常溫水中的溶解度約10PPm)3)介質中含有液相水或處于露點溫度以下；4)pH值小于9或介質中有氰化物存在。（2）材料要求及限制在濕硫化氫環(huán)境中使用的碳鋼和低合金鋼應符合以下各項要求1)標準屈服強度≤ 355MPa。2)實測抗拉強度≤ 630MPa。3)熱處理狀態(tài)為：正火＋回火、退火、調質4)碳當量：低碳鋼和碳錳鋼： ≤ 0. 4 4 低合金鋼： ≤ 0. 44（計算公式不同）5)硬度要求：低碳鋼：HV(10) ≤ 220(單個值) 低合金鋼： HV(10) ≤ 245(單個值)6)厚度大于20mm的鋼板超聲II級合格。（3）制造要求1)冷變形變形量不大于２％時不需要進行熱處理變形量2%~5%時進行消應處理變形量大于5%時應進行正火或退火處理2)熱處理后不允許在接觸介質的一側打鋼印（4）焊接要求1)進行工藝評定；2)盡可能采用低強度的焊接材料；3)限制焊接接頭的硬度；4)；5) 工藝評定試板焊縫應在接觸介質的一面進行硬度測試；6) 焊接接頭不得留下封閉的中間空隙，必要時應設排氣空；7) 不得進行鐵素體鋼和奧氏體鋼的異種鋼焊接。（5）焊后熱處理1) 原則上應盡可能進行熱處理；2) 熱處理溫度盡可能取規(guī)范允許的上限；3) 盡可能在爐內進行整體熱處理（特別對帶有接管的容器筒節(jié)）；4) 實在無法進行熱處理的應采用接頭硬度不大于HB185的工藝施焊。(6) 濕H2S嚴重腐蝕環(huán)境容器工作條件符合以下條件時為濕H2S嚴重腐蝕環(huán)
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