化工設(shè)備腐蝕與防護(編輯修改稿)
2025-07-25 01:53 本頁面
【文章內(nèi)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(yīng)力腐蝕開裂。堿濃度（wt）超過5%時，發(fā)生堿應(yīng)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(yīng)力腐蝕 同時具備以下條件的屬氨應(yīng)力腐蝕開裂的典型環(huán)境：1）介質(zhì)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(zhì)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(diào)質(zhì)高強鋼，加水不能完全抑制裂紋的產(chǎn)生。氨應(yīng)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(yīng)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(yīng)力導(dǎo)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(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生5. 氯化物應(yīng)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(yīng)力腐蝕開裂的報道。 關(guān)于氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的5種假設(shè) 1）吸附理論——氯離子吸附在裂紋尖端 2）電化學(xué)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(chǎn)物契入理論——腐蝕產(chǎn)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(dǎo)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(yīng)力，特別是與殘余應(yīng)力有密切關(guān)系；裂紋常呈龜裂和風(fēng)干木材狀，裂紋附近沒有塑性變形；應(yīng)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(yīng)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(zhǔn)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(yīng)力腐蝕開裂連多硫酸（H2SXO6）應(yīng)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(yīng)力水平。 1）奧氏體不銹鋼設(shè)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(shè)備后大氣中的水分和氧與腐蝕產(chǎn)物接觸反應(yīng)生成連多硫酸，反應(yīng)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(shè)備連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的預(yù)防”標(biāo)準(zhǔn)中推薦的減少或消除PTA的方法，為了預(yù)防連多硫酸應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，應(yīng)在停工之后立即用堿性水或純堿溶液對設(shè)備進行沖洗，并在停工期間用干燥的氮氣吹掃設(shè)備以防止空氣進入。 對應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用的化工設(shè)備設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dāng)于在常溫水中的溶解度約10PPm)3)介質(zhì)中含有液相水或處于露點溫度以下；4)pH值小于9或介質(zhì)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(yīng)符合以下各項要求1)標(biāo)準(zhǔn)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(diào)質(zhì)4)碳當(dāng)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(yīng)處理變形量大于5%時應(yīng)進行正火或退火處理2)熱處理后不允許在接觸介質(zhì)的一側(cè)打鋼?。?）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(yīng)在接觸介質(zhì)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(yīng)設(shè)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(yīng)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(nèi)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(yīng)采用接頭硬度不大于HB185的工藝施焊。(6) 濕H2S嚴(yán)重腐蝕環(huán)境容器工作條件符合以下條件時為濕H2S嚴(yán)重腐蝕環(huán)
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