【正文】 和整流元件，而這些元件也是最經(jīng)常發(fā)生腐蝕和沖刷的部位。對(duì)泄漏管段進(jìn)行了流場(chǎng)分析，上圖為整體和局部的流場(chǎng)分布圖。從局部流場(chǎng)分布可以看出，靠近大小頭小頭的位置速度梯度最大，邊界層最?。▓A形圖示中的藍(lán)色部分），最容易發(fā)生沖蝕?！　　　?nèi)壁破損嚴(yán)重，亞弧焊焊道已不存在，在整個(gè)焊道內(nèi)側(cè)形成一圈深淺不一的坑，有的已接近滲漏　　　　加熱爐進(jìn)口大小頭穿孔　　　　加熱爐進(jìn)口大小頭沖蝕　　　　材質(zhì)劣化是指設(shè)備材料在溫度或介質(zhì)等因素作用下，金相組織或材料組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致耐腐蝕性能下降，或沖擊韌性等力學(xué)性能指標(biāo)降低的過程?！　毫艿赖牟牧狭踊懈邷貧涓g、石墨化、球化等。 　　高溫氫腐蝕475℃脆斷脫碳鈦氫化晶粒增長回火脆化金屬粉化軟化（球化）石墨化液態(tài)金屬脆化滲氮應(yīng)變老化σ相脆化滲碳脫金屬腐蝕異金屬焊縫開裂再熱裂紋　 　 　 　　 氫腐蝕（高溫氫侵蝕）　　氫腐蝕是蒸汽管道、鍋爐管與石油化工臨氫高溫裝備中較常見的失效模式?！　∵@種失效模式可能沒有明顯的腐蝕現(xiàn)象，但是材料性能嚴(yán)重退化，事故的隱患已經(jīng)存在。在氫處理、重整、加氫裂化等裝置中，溫度超過260℃，氫的分壓大于689kPa，就有可能發(fā)生氫分子在鋼的表面分解為原子氫而發(fā)生腐蝕。氫腐蝕是原子氫進(jìn)入鋼鐵材料，并與碳化物反應(yīng)生成甲烷（Fe3C+4H→3Fe+CH4），由于甲烷的分子尺寸大而不易擴(kuò)散，會(huì)使甲烷在晶界或相界面等處聚集產(chǎn)生局部高壓，形成微裂紋，進(jìn)而材料脆化?！　≌羝艿乐邪l(fā)生氫腐蝕的條件為蒸汽壓力3～19MPa、蒸汽溫度為315～510℃，并且要由腐蝕過程的陰極析氫及腐蝕過程所促進(jìn)的“汽水反應(yīng)”（3Fe+4H2O→Fe3O4+8H），提供原子氫的來源。　　蒸汽管道爆管事故　　1994年1995年油田發(fā)生3起稠油熱采用注蒸汽管道的爆管事故，損失達(dá)3000萬元。濕蒸汽發(fā)生器（直流式鍋爐）爐管同樣發(fā)生多起爆管事故。事故中管道使用壽命最短的僅有43天，一般為一年左右?！　∽⒄羝艿啦牧蠟?0g，管道尺寸為Φ12714。蒸汽溫度318～354℃，壓力11～17MPa。給水中含氧量為2mg/l，并含有氯離子為210mg/l，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于技術(shù)要求?！　≡囼?yàn)分析的主要結(jié)果為：①斷口為脆性（厚唇狀），并為“窗口式”；②管內(nèi)壁局部腐蝕嚴(yán)重；③腐蝕坑底脫碳層達(dá)3mm深；④脫碳層內(nèi)有大量晶界網(wǎng)狀微裂紋；⑤；⑥材料沖擊韌性很低，僅為10J。這些結(jié)果均說明失效為氫腐蝕機(jī)制?！　〔扇〉念A(yù)防措施有：① 進(jìn)行鍋爐給水的徹底除氧；②采用鉻鉬低合金鋼管（如15CrMo或 12Cr1MoV）以增強(qiáng)氫蝕抗力，同時(shí)改進(jìn)焊接工藝；③加大管道補(bǔ)償器彎曲半徑，進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，減少環(huán)焊縫等部位的殘留應(yīng)力。通過幾年運(yùn)行，事故不再發(fā)生?！　涓g失效預(yù)防措施　　石油精煉工藝或臨氫裝置在260℃以上不能使用碳鋼，應(yīng)依照Nelson曲線選用不同等級(jí)的鉻鉬鋼，因?yàn)殂t鉬可以提高碳化物的穩(wěn)定性，防止氫腐蝕發(fā)生；　　應(yīng)盡量減少鋼中碳含量，以提高抗氫腐蝕能力；　　由于焊接熱影響區(qū)是氫腐蝕的敏感區(qū)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊后熱處理；　　使用低合金鉻（1%～3%）鉬鋼時(shí)對(duì)在37 0～540℃長期運(yùn)行引起的回火脆性（韌脆轉(zhuǎn)化溫度上升）應(yīng)當(dāng)充分重視，引起回火脆性的元素（Mn,Si,P,S,As,Sn,Sb）；　　含12%Cr以上的合金鋼、奧氏體不銹鋼不存在氫腐蝕問題，可以作為內(nèi)壁襯里或堆焊材料，但是應(yīng)當(dāng)從選材、堆焊工藝及運(yùn)行工藝方面防止堆焊層與母材界面發(fā)生的氫剝離以及連多硫酸SCC問題?！　?石墨化　　石墨化是指長期暴露在427～596℃溫度范圍內(nèi)的金屬材料，其珠光體顆粒分解成鐵素體顆粒和石墨的過程。其損傷機(jī)理為碳化物分解，形成石墨球?！　囟鹊陀?27℃時(shí)，石墨化速率極慢；溫度越高，石墨化速率越快。局部屈服和顯著塑性變形的區(qū)域，易發(fā)生石墨化。低合金鋼的Mo含量≥1%（質(zhì)量比）時(shí)易發(fā)生石墨化，%（質(zhì)量比）的Cr元素可防止石墨化。石墨化程度可分為無、輕微、中等和嚴(yán)重四類。石墨化速率很難預(yù)測(cè)，工程使用經(jīng)驗(yàn)為溫度高于538℃時(shí)熱影響區(qū)嚴(yán)重石墨化僅需5年，而454℃時(shí)輕微石墨化需要30～40年?！　√间?、鉬鋼容易產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象?！　∈装l(fā)生下列部位：催化裂化裝置中的熱壁管道、延遲焦化裝置中的熱壁管道、焦化爐管、乙烯裂解裝置中的裂解爐管以及服役溫度在441℃至552℃之間的省煤器管件、蒸汽管道等。　　粗珠光體鋼制管道石墨化傾向較大，而貝氏體鋼鋼制設(shè)備或管道石墨化傾向較小。石墨化的同時(shí)還可能伴隨有球化、蠕變現(xiàn)象?！　〔牧现刑砑覥r元素，可防止石墨化?！　　　?球化　　球化是指在440～760℃溫度范圍內(nèi)，碳鋼中的滲碳體由于獲得能量將發(fā)生遷移和聚集，形成晶粒粗大的滲碳體并夾雜于鐵素體中，其滲碳體會(huì)從片狀逐漸轉(zhuǎn)變成球狀，稱為球化。　　溫度升高，球化加速，如454℃時(shí)球化需數(shù)年，552℃時(shí)發(fā)生球化僅需幾小時(shí)。退火鋼的抗球化性能比正火鋼強(qiáng)，粗晶粒鋼的抗球化性能比細(xì)晶粒鋼強(qiáng)，硅鎮(zhèn)靜鋼的抗球化性能比鋁鎮(zhèn)靜鋼強(qiáng)?！　√间?、鉬鋼、鉻鉬鋼容易發(fā)生球化。球化易發(fā)生部位主要有催化裂化裝置、催化重整裝置和焦化裝置中的高溫管，加熱爐爐管以及其他服役溫度高于454℃的所有碳鋼、低合金鋼制管道。球化的同時(shí)還可能伴隨有石墨化現(xiàn)象?！　∏蚧话隳恳暀z測(cè)不可見或不明顯，主要通過金相分析判斷。碳鋼中片狀碳化物相聚，形成較大的球狀碳化物；低合金鋼中彌散的細(xì)小碳化物相聚，形成較大的球狀碳化物?！　∏蚧念A(yù)防措施主要有：　　1）減少在高溫環(huán)境中的暴露時(shí)間；　　2）降低金屬壁溫；　　3）使用耐球化損傷的金屬材料?！　?滲碳　　當(dāng)與含碳材料或滲碳環(huán)境接觸時(shí)，碳在高溫條件下被吸收進(jìn)材料中。 　　受影響材料 ：炭鋼、低合金鋼、不銹鋼、高鉻鎳合金?！　∮绊懸蛩兀骸　?）暴露與炭化環(huán)境、敏感材料、溫度大于593℃。 　　2）炭化環(huán)境：高的氣相碳（碳?xì)浠衔铮固?，富含CO、CO甲烷、乙烷）和低的氧含量（很少的O2或蒸汽）?！　?）開始碳以很高的速度擴(kuò)散進(jìn)入部件，然后隨碳化深度的增加逐漸停止?！　?）碳在碳鋼和低合金鋼表面反應(yīng)生成一個(gè)硬脆結(jié)構(gòu)，冷卻時(shí)會(huì)開裂或破碎?！　?）300系列其耐蝕性優(yōu)于碳鋼和低合金鋼?！　?）碳化導(dǎo)致高溫蠕變延展性的降低、室溫機(jī)械性能（特別是強(qiáng)度/延展性）的降低、焊接性能和耐蝕性能的降低。　　受影響部位：重整爐管、焦化爐管燒焦時(shí)、乙烯爐管等?！　☆A(yù)防與減緩 　　1）滲碳深度通過金相檢查，檢查硬度增加和延性降低，晚期體積增加?！　?）一些合金鐵磁性會(huì)增加?！　?）選擇有抗?jié)B碳能力的合金，包括有強(qiáng)的表面氧化物或硫化物膜形成元素（硅和鋁）的合金?！　?）通過較低溫度和較高氧/硫分壓降低碳的活性，硫抑制滲碳作用?！　z查 ：　　1）硬度、金相、渦流方法。　　2）磁性測(cè)量（對(duì)奧氏體的初期）?！　?）晚期用RT、UT、磁性。　　　　24年后的流化焦化器中304H旋風(fēng)器 1038℃下使用3年后乙烯爐管　　 脫碳　　由于碳和碳化物損失，只剩鐵基體導(dǎo)致鋼鐵強(qiáng)度損失。脫碳發(fā)生在高溫環(huán)境的熱處理過程中，包括暴露在火中或在高溫氣體環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼受影響?！　∮绊懸蛩兀骸　?）時(shí)間、溫度和工藝物流的碳活性。 　　2）脫碳的程度和深度與溫度和暴露時(shí)間有關(guān)。 　　3）淺的脫碳可以降低材料的強(qiáng)度，但對(duì)部件的整體性能沒有不利影響?！　?）潛在的室溫抗拉強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度損失可能發(fā)生?！　∈苡绊懖课弧　?）所有暴露于高溫、熱處理或暴露于爐火的設(shè)備?！　?）含氫氣氛的爐管、加氫重整的管道與設(shè)備。 3 壓力管道常見失效模式　　　　機(jī)械損傷是指機(jī)械載荷作用下材料發(fā)生組織連續(xù)性被破壞或功能喪失等損傷的過程。常見的機(jī)械損傷有機(jī)械疲勞、機(jī)械磨損、超壓、蠕變等。機(jī)械疲勞 脆斷 熱疲勞 短時(shí)過熱 機(jī)械損傷 蠕變 耐火材料退化 熱沖擊 超壓 應(yīng)力斷裂 腐蝕疲勞 蒸汽阻滯 過載 熱振動(dòng) 氣蝕 　 　　出口異徑三通部位自開工后就頻繁發(fā)生泄漏。三通主線為換熱后280℃290℃的原料與循環(huán)氫，支線為50℃～60℃的同種原料，通過調(diào)節(jié)閥在三通處混合。　　有限元分析，三通下游部位的應(yīng)力變化幅度超過100MPa，交變的應(yīng)力幅值是發(fā)生疲勞破壞的根本原因　　?！　?，發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂；　　，熱疲勞是主要原因?！　崞凇　　　?0 雜散電流腐蝕　　雜散電流　　定義：　　雜散電流是指在規(guī)定的電路或意圖電路之外流動(dòng)的電流。在規(guī)定的電路中流動(dòng)的電流，其中一部分自回路中流出，流入大地、水等環(huán)境中，形成了雜散電流?！　√攸c(diǎn)：　　雜散電流由管道流向土壤對(duì)管體有很強(qiáng)的腐蝕性。1安培直流雜散電流在一根鋼管上流進(jìn)流出，一年內(nèi)將導(dǎo)致大約10公斤金屬腐蝕。　　　　 雜散電流　　雜散電流來源主要分為三種情況：　　1）直流雜散電流　　直流電力輸配系統(tǒng)、直流電氣化鐵路、直流電焊設(shè)備、陰極保護(hù)系統(tǒng)或其它直流干擾源?！　±?A直流雜散電流在一根鋼管上流進(jìn)流出，一年內(nèi)將導(dǎo)致大約10kg金屬的蝕失 　　2）交流雜散電流　　源于交流電氣化鐵路、輸配電線路及其系統(tǒng)，通過阻抗、感抗、容抗耦合而對(duì)相鄰的埋地管道或金屬體造成干擾。當(dāng)管道埋設(shè)在高壓交流電力系統(tǒng)接地體附近時(shí)，常由于瞬間高壓電弧作用導(dǎo)致管道的交流電擊腐蝕和穿孔 　　3）大地電流　　直流雜散電流　　　　交流干擾　　　　 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：　　管地電位較自然電位的偏移量　　附近土壤表面電位梯度　　A）當(dāng)電位偏移≥20mV或土壤表面電位梯度＞，確認(rèn)為有直流干擾。　　B）當(dāng)管道任意點(diǎn)上的管地電位較自然電位正向偏移≥100mV或管道附近土壤表面電位梯度＞，應(yīng)采取直流排流保護(hù)或其它防護(hù)措施。　　交流干擾，可用管道交流干擾電壓和交流電流密度進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)。當(dāng)管道上任意一點(diǎn)上的交流干擾電壓都小于4V時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施；高于此值時(shí)應(yīng)采用交流密度進(jìn)行評(píng)估?！　”? 交流干擾程度的判斷指標(biāo) 交流干擾程度弱中強(qiáng)交流電流密度（A/m3）＜3030～100＞100　　當(dāng)交流干擾程度判定為“強(qiáng)”時(shí)，應(yīng)采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“中”時(shí)，宜采取交流干擾防護(hù)措施；判定為“弱”時(shí)，可不采取交流干擾防護(hù)措施。　　四、埋地壓力管道不停輸補(bǔ)強(qiáng)與排流工程技術(shù)體系　　1）管地電位的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 　　　　　　采用數(shù)據(jù)記錄儀記錄管地電位隨時(shí)間的變化 　　2）雜散電流測(cè)繪（SCM）　　能夠快速地評(píng)價(jià)從地表至管線間的雜散電流，精確定出雜散電流的流入、流出點(diǎn)，分辨雜散電流的頻率和方向，十分方便　　　　雜散電流檢測(cè)案例1　　　　雜散電流檢測(cè)案例2　　　　上海某地鐵沿線燃?xì)夤艿? ～ 6時(shí)（地鐵啟運(yùn)）　　　　上海某地鐵沿線燃?xì)夤艿?6 ～ 18時(shí)（地鐵高峰）　　　　上海某地鐵沿線燃?xì)夤艿?0 ～ 22時(shí)（地鐵停運(yùn)）　　結(jié)論 …　　燃?xì)夤艿酪虻罔F雜散電流年腐蝕穿孔5至7處　　　　雜散電流檢測(cè)案例3　　　　北京某高壓管線　　該測(cè)試點(diǎn)位于動(dòng)車組西測(cè)試樁，斜上方有高壓線。同時(shí)測(cè)試電流、電位搏動(dòng)情況，有明顯的電流波動(dòng)，管地電位波動(dòng)438mV，該處有明顯的電磁干擾。 　　　　四、腐蝕防護(hù)　　 （供應(yīng)、耐蝕、成本、強(qiáng)度、加工性、外觀等因素）　　　　　　　　　　 降溫、降速、除氧、改變濃度　?。婂?、涂料）　　（不銹鋼）　　腐蝕控制的途徑控制因素　 防腐途徑舉例提高體系的改變材料因素加入高電位合金元素鉻鋼中加鎳改變表面因素 鍍鎳、橡膠襯改變環(huán)境因素 H+、O2增強(qiáng)陽極控制改變材料因素 鐵中加鉻、SST中加銅改變表面因素 鋼鍍鉻，SST拋光改變環(huán)境因素 鉻酸鹽，外加電流增強(qiáng)陰極控制改變材料因素 工業(yè)鎂中加錳改變表面因素鍍析氫過電位高合金鍍層鋼件鍍鋅改變環(huán)境因素 提高PH,減少含氧增強(qiáng)電阻控制改變材料因素在金屬半導(dǎo)體體系中減小腐蝕電流的情況改變表面因素某些絕緣性保護(hù)層提高金屬耐蝕性改變環(huán)境因素改變環(huán)境以增加電阻干燥土壤或砂石　　防腐蝕設(shè)計(jì)　　正確的選擇材料　　防腐蝕措施的選擇和設(shè)計(jì)　　防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)－防止電偶（50mv）、防止縫隙、防止磨損、避免熱電池腐蝕和冷凝液腐蝕　　防腐蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)　　制造和安裝質(zhì)量－焊接、熱處理、檢修等　　管道預(yù)定壽命的估算　　陰極保護(hù)　　電化學(xué)防腐技術(shù)　　犧牲陽極CP；強(qiáng)制電流CP　　排流保護(hù)：直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流、接地排流　　陰極保護(hù)的意義：第三方　　陰極保護(hù)準(zhǔn)則　　 VS CSE　　　　。這一準(zhǔn)則可以用于極化的建立過程和衰減過程中?！　⌒g(shù)語: 　　參比電極： 　　一種不極化電極，可用于測(cè)量管/地電位，它具有穩(wěn)定的氫標(biāo)電位。土壤中常用的是Cu/CuSO4電極。在一些不易接近的地方，有時(shí)也用金屬電極（如Zn）。測(cè)量交流電壓時(shí)可使用金屬棒作參比電極?！　off 斷電電位：　　斷開陰極保護(hù)電流后瞬間直接測(cè)得的管/地電位。因不含IR降，故可視為極化電位?！　on通電電位：施加陰極保護(hù)電流情況下測(cè)得的管/地電位?！　∫蚝蠭R降，故不宜做為保護(hù)準(zhǔn)則用。若要用時(shí)，應(yīng)考慮排 除其IR降成分?！　O化電位：施加保護(hù)電流后引起管/地電位的偏移。 　　管地電位：用與土壤相接觸的參比電極測(cè)得的管道對(duì)地電位。 　　保護(hù)率　　反映管道施加有效陰極保護(hù)覆蓋范圍的程度，通常以保護(hù)管道的總長和未達(dá)有效保護(hù)管道長度兩參數(shù)計(jì)算?！　”Ｗo(hù)率計(jì)算公式為：　　　　式中 TC—保護(hù)