壓力容器腐蝕

1、壓力容器腐蝕 a、按腐蝕機理分類按腐蝕機理分類： 電化學(xué)腐蝕、 化學(xué)腐蝕 b、按腐蝕破壞形式分類按腐蝕破壞形式分類： 均勻腐蝕、局部腐蝕 局部腐蝕：、縫隙腐蝕電偶腐蝕、腐蝕疲勞、磨損腐蝕、成分選擇性腐蝕等 c、按腐蝕環(huán)境分類按腐蝕環(huán)境分類： 高溫腐蝕、濕腐蝕、土壤腐蝕、沉淀腐蝕、堿腐蝕、酸腐蝕、釩腐蝕、氧腐蝕、鹽腐蝕、環(huán)烷酸腐蝕、氫腐蝕、硫化氫腐蝕、連多硫酸腐蝕、海水腐蝕、硫化氫-氯化氫-水型腐蝕、硫化氫-氫型腐蝕、硫化氫-氧化物-水型腐蝕等 5.1.25.1.2金屬電化學(xué)腐蝕原理與陰陽極反應(yīng)金屬電化學(xué)腐蝕原理與陰陽極反應(yīng) 放入水或其他電解質(zhì)中 有電極電位差存在 鉀(K)、鈉( Na)、鎂(M

2、g)、鋁(A1)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、钖(Sn)、鋁(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt )、金(Au) 不同材料、同一材料 內(nèi)的化學(xué)或物理性質(zhì)不均勻（成分偏析、金相組織差異、殘余應(yīng)力（焊接、冷變形）在酸性水溶液中 2H+ + 2e- H2在酸性水溶液中有溶解氧存在時 2H+ + 1/2O2 + 2e- H2O在脫氣的堿性溶液中 H2O + e- 1/2H2 + OH-溶液中存在高價金屬離子Cu Cu2+ + 2e- Cu 在含氧的堿性溶液中 H2O+ 1/2O2 + 2e- 2OH-有機化合物的還原 RO + 4e- + 4H+ RH2 + H2

3、O R + 2e- + 2H+ RH2溶液中的 氧化性酸或負(fù)離子還原 NO3 + 2H- + e- NO2 + H2O腐蝕電池腐蝕電池的工作過程什么是腐蝕電池 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蝕電池的定義： 只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池。腐蝕電池的特點：腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。腐蝕電池的陰、陽極短路（即短路的原電池），電池產(chǎn)生的電流全部消耗在內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔粚ν庾龉Α?腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。HCl溶液ZnCu AKZnCuHCl溶液CuCuCuZn (a)Zn塊和Cu塊通 （b)Zn塊和Cu塊直

4、 （c)Cu作為雜質(zhì)分 過導(dǎo)線聯(lián)接 接接觸（短路） 布在Zn表面 陽極Zn: Zn Zn2+2e （氧化反應(yīng)） 陰極Cu: 2H+2e H2 （還原反應(yīng)） 腐蝕電池的構(gòu)成形成腐蝕電池的原因金屬方面 環(huán)境方面 成分不均勻 金屬離子濃度差異 組織結(jié)構(gòu)不均勻 氧含量的差異 表面狀態(tài)不均勻 溫度差異 應(yīng)力和形變不均勻 熱處理差異腐蝕電池的種類大電池（宏觀腐蝕電池）：指陽極區(qū)和陽極區(qū)的尺寸較大，區(qū)分明顯，肉眼可辯。微電池（微觀腐蝕電池）：指陽極區(qū)和陰極區(qū)尺寸小，肉眼不可分辨。*大電池的腐蝕形態(tài)是局部腐蝕，腐蝕破壞主要集中在陽極區(qū)。*如果微電池的陰、陽極位置不斷變化，腐蝕形態(tài)是全面腐蝕；如果陰、陽極位置固

5、定不變，腐蝕形態(tài)是局部腐蝕。腐蝕過程的產(chǎn)物初生產(chǎn)物：陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的生成物。次生產(chǎn)物：初生產(chǎn)物繼續(xù)反應(yīng)的產(chǎn)物。初生產(chǎn)物和次生產(chǎn)物都有可溶和不可溶性產(chǎn)物。*只有不溶性產(chǎn)物才能產(chǎn)生保護(hù)金屬的作用。 金屬的鈍化現(xiàn)象金屬的鈍化現(xiàn)象 鐵在濃硝酸中具有極低溶解速度的性質(zhì)稱為“鈍性”，相應(yīng)地鐵在稀硝酸中強烈溶解的性質(zhì)叫做“活性”，從活態(tài)向鈍態(tài)的轉(zhuǎn)變叫做鈍化。*金屬的鈍化現(xiàn)象具有極大的重要性。提高金屬材料的鈍化性能，促使金屬材料在使用環(huán)境中鈍化，是腐蝕控制的最有效途徑之一。 0 10 20 30 40 50 60 HNO3， % 工業(yè)純鐵（Armco）的腐蝕速度與硝酸濃度的關(guān)系，溫度25度 1000050

6、00activepassivepassivation鈍態(tài)的特征（1）腐蝕速度大幅度下降。（2）電位強烈正移。 （3）金屬鈍化以后，既使外界條件改變了，也可能在相當(dāng)程度上保持鈍態(tài)。 （4）鈍化只是金屬表面性質(zhì)而非整體性質(zhì)的改變。 局部腐蝕局部腐蝕 概述概述定義 局部腐蝕是指金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。 主要類型 電偶腐蝕 晶間腐蝕 選擇性腐蝕 縫隙腐蝕 小孔腐蝕應(yīng)力腐蝕 磨損腐蝕 氫損傷 發(fā)生局部腐蝕的條件(1) 金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性，因而形成了可以明確區(qū)分的陽極區(qū)和陰極區(qū)，它們遵循不同的電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。(2)

7、 陽極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在腐蝕過程中一直保持下去，不會減弱，甚至還會不斷強化，使某些局部區(qū)域的陽極溶解速度一直保持高于其余表面。這是局部腐蝕能夠持續(xù)進(jìn)行(發(fā)展)的條件。 5.1.35.1.3化工設(shè)備常見的電化學(xué)腐蝕類型化工設(shè)備常見的電化學(xué)腐蝕類型1.1.點蝕點蝕 孔蝕是高度局部的腐蝕形態(tài)。金屬表面的大部分不腐蝕或腐蝕輕微, 只在局部發(fā)生一個或一些孔。孔有大有小，一般孔表面直徑等于或小于孔深 。 Cl、Br、I使鈍化膜破損、電位差、閉塞電池、PH值下降、Cl離子進(jìn)入、HCl形成等 1、含Mo不銹鋼 2、酸洗鈍化 3、避免死角、保證介質(zhì)流動順暢腐蝕的破壞特征 破壞高度集中 蝕孔的分布不均勻

8、蝕孔通常沿重力方向發(fā)展 蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，因此不易發(fā)現(xiàn)。 孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期(或誘導(dǎo)期)。 鋁的點蝕現(xiàn)象碳鋼的點蝕現(xiàn)象 孔蝕的引發(fā) 孔蝕的形成可分為引發(fā)和成長(發(fā)展)兩個階段。在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置(即腐蝕活性點)包括： 晶界(特別是有碳化物析出的晶界)，晶格缺陷 。非金屬夾雜，特別是硫化物,如FeS、MnS，是最為敏感的活性點。 (1)鈍化膜的薄弱點(如位錯露頭、劃傷等)。 孔蝕的影響因素 金屬材料 能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕，故不銹鋼比碳鋼對孔蝕的敏感性高。金屬鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好?？孜g最容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面

9、。對不銹鋼，Cr、M0和N有利于提高抗孔蝕能力。 (2)環(huán)境活性離子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕。 一般認(rèn)為，金屬發(fā)生孔蝕需要Cl- 濃度達(dá)到某個最低值(臨界氯離子濃度)。這個臨界氯離子濃度可以作為比較金屬材料耐蝕性能的一個指標(biāo)，臨界氯離子濃度高，金屬耐孔蝕性能好 。緩蝕性陰離子 緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生。 pH值 在較寬的pH值范圍內(nèi)，孔蝕電位Eb與溶液pH值關(guān)系不大。當(dāng)pH10，隨PH值升高，孔蝕電位增大，即在堿性溶液中，金屬孔蝕傾向較小。溫度溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個溫度，金屬不會發(fā)生孔蝕。這個溫度稱為臨界孔蝕溫度(CPT) ，CPT愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。 流動狀

10、態(tài) 在流動介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕，而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因為介質(zhì)流動有利于消除溶液的不均勻性，所以輸送海水的不銹鋼泵在停運期間應(yīng)將泵內(nèi)海水排盡。 2.2.縫隙腐蝕縫隙腐蝕一種特殊的點蝕現(xiàn)象,常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物、螺栓帽和鉚釘下的縫隙中積存的少量靜止溶液有關(guān)。 不銹鋼對縫隙腐蝕特別敏感 縫隙尺寸 尺寸在0.025 0.1毫米范圍。 寬度太小則溶液不能進(jìn)入，不會造成縫內(nèi)腐蝕；寬度太大則不會造成物質(zhì)遷移困難，縫內(nèi)腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。 Evans理論內(nèi)外金屬離子濃度差形成濃差電池 Fontane-Greene氧濃差理論，縫隙內(nèi)外氧的濃度差形成濃差電池作用。縫隙內(nèi)局部優(yōu)先

11、溶解，發(fā)生陰極和陽極反應(yīng)。氧消耗使縫隙內(nèi)陰極反應(yīng)受抑制，生成的OH-減少，Cl-補充進(jìn)入縫隙生成金屬鹽水解生成鹽酸pH值降低腐蝕加劇 避免縫隙腐蝕的措施 與點蝕相同閉塞腐蝕電池的工作過程 （1）縫隙內(nèi)氧的貧乏 由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)外形成氧濃差電池?？p隙內(nèi)金屬表面為陽極，縫外自由表面為陰極。（2）金屬離子水解、溶液酸化（3） 縫隙內(nèi)溶液pH值下降，達(dá)到某個臨界值， 不銹鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶解速度大大增加。（4）上述過程反復(fù)進(jìn)行，互相促進(jìn)，整個腐蝕過程具有自催化特性。 影響因素 （1）金屬材料 幾乎所有的金屬材料都會發(fā)生縫隙腐蝕 ，鈍態(tài)的金屬對縫隙腐蝕最為敏感 。（2）環(huán)境

12、 幾乎所有溶液中都能發(fā)生縫隙腐蝕，以含溶解氧的中性氯化物溶液最常見 。 孔蝕和縫隙腐蝕的比較 孔蝕和縫隙腐蝕有許多相同之處。首先，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶液中容易發(fā)生，造成典型的局部腐蝕。其次，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機理都可以用閉塞電池自催化效應(yīng)說明。 孔蝕和縫隙腐蝕不同之處。第一，孔蝕的閉塞區(qū)是在腐蝕過程中形成的，閉塞程度較大；而縫隙腐蝕的閉塞區(qū)在開始就存在，閉塞程度較小。 第二，孔蝕發(fā)生需要活性離子(如Cl- 離子)，縫隙腐蝕則不需要，雖然在含Cl- 離子的溶液中更容易發(fā)生。第三，孔蝕的臨界電位Eb較縫隙腐蝕臨界電位Eb高，Eb與Erp之間的差值較縫隙腐蝕小(在相同試驗條

13、件下測量)，而且在Eb與Erp之間的電位范圍內(nèi)不形成新的孔蝕，只是原有的蝕孔繼續(xù)成長，但在這個電位范圍內(nèi)縫隙腐蝕既可以發(fā)生也可以成長。 3.3.電偶腐蝕電偶腐蝕兩種不同電位金屬電極構(gòu)成的宏觀原電池的腐蝕電位低的成為陽極，腐蝕加劇。電位高的為陰極，腐蝕減輕。 發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況 異金屬(包括導(dǎo)電的非金屬材料，如石墨)部件的組合。 金屬鍍層。 金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。 氣流或液流帶來的異金屬沉積，也會導(dǎo)致電偶腐蝕問題。 減少電偶腐蝕傾向的措施 1、選用電位差小的金屬組合 2、避免小陽極、大陰極，減緩腐蝕速率 3、用涂料、墊片等使金屬間絕緣 4、采用陰極保護(hù)注意： 比較腐蝕電位從而確定電偶對中

14、哪個金屬是陽極時絕不能離開環(huán)境條件。同一種電偶組合在不同環(huán)境條件中不僅腐蝕電位差的數(shù)值不一樣，甚至可能發(fā)生極性反轉(zhuǎn)。 不僅環(huán)境條件不同，異金屬組合的電位關(guān)系不同，即使在同一環(huán)境中，隨著腐蝕過程的進(jìn)行，兩種金屬的腐蝕電位相對關(guān)系也會改變。 一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序鉑金石墨鈦銀Chlorimet 3(62Ni,18Cr ,18Mo)Hastelloy C (62Ni,17Cr ,15Mo)18-8Mo不銹鋼(鈍態(tài))18-8不銹鋼(鈍態(tài))1130%Cr不銹鋼(鈍態(tài))Inconel(80Ni,13Cr ,7Fe)(鈍態(tài))鎳(鈍態(tài))銀焊藥Monel(70Ni,32Cu)銅鎳合金(6090Cu,

15、4011Ni)青銅銅黃銅陰極性陽極性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活態(tài))鎳(活態(tài))錫鉛鉛-錫焊藥18-8鉬不銹鋼(活態(tài))18-8不銹鋼(活態(tài))高鎳鑄鐵13%Cr不銹鋼鑄鐵鋼或鐵2024鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)鎘工業(yè)純鋁(1100)鋅鎂和鎂合金4.4.晶間腐蝕晶間腐蝕 奧氏體和鐵素體不銹鋼特有的一種腐蝕形式 在晶界及附近區(qū)域發(fā)生選擇性腐蝕使金屬破碎、強度喪失1Cr18Ni9晶間腐蝕 Inconel800晶間腐蝕 晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解

16、速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件（1）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。內(nèi)因（2）晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。 外因 敏化熱處理 不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不正確的熱處理以后發(fā)生的，使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理。奧氏體不銹鋼的敏化熱處理范圍為450C850C。當(dāng)奧氏體不銹鋼在這個溫度范圍較長時間加熱(如焊接)或緩慢冷卻，就產(chǎn)生了晶間腐蝕敏感性。鐵素體不銹鋼的敏化溫度在900C以上，而在700-800C退火可以消除晶間腐蝕傾向。 提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法 （1）固溶處理，避免敏化處理。 （2） 加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。

17、 （3）降低含碳量，冶煉低碳(C 0.03)不銹鋼和超低碳(C+N 0.002)不銹鋼。 晶界選擇性溶解理論 在強氧化性介質(zhì)(如濃硝酸)中不銹鋼也會發(fā)生晶間腐蝕，但晶間腐蝕不是發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼上，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。用晶界區(qū)選擇性溶解理論來解釋。 當(dāng)晶界上析出了相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如磷、硅)偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，從而造成晶間腐蝕。而敏化加熱時析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集或者程度減輕，從而消除或減少晶間腐蝕傾向。 導(dǎo)致晶間腐蝕的常見介質(zhì)： 容易使Cr-Ni奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的常見介質(zhì)種類很多，下面僅列出其中的一部分供參考。 硝

18、酸+鹽酸、硝酸、硝酸+氫氟酸、硝酸+醋酸 硝酸+氯化物、 氟化物、硝酸+硝酸鹽、磷酸 磷酸+硝酸 、乳酸、磷酸+硫酸、甲酸， 尿素甲銨液硫酸+硝酸、硫酸、硫酸+甲醇、硫酸銅 硫酸+硫酸亞鐵、硫酸+硫酸銨、氫氟酸、硫酸+硫酸銅 人體液、硫酸鐵+氫氟酸、氯化鐵 5.5.應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力腐蝕破裂 材料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的破裂，簡稱SCC(Strain Corrosion crack)應(yīng)力（一般指拉應(yīng)力）、腐蝕介質(zhì)、敏感的材料溫度、介質(zhì)組分、材料成分、微觀組織狀態(tài)、應(yīng)力工作載荷、焊接殘余應(yīng)力、冷變形應(yīng)力、與主要的應(yīng)力源應(yīng)力方向垂直、在擴展過程中一般會發(fā)生分叉現(xiàn)象6.6.氫致開裂氫致開裂 濕硫化

19、氫環(huán)境下的一種鋼的損傷形式在濕硫化氫環(huán)境中鋼發(fā)生電化學(xué)腐蝕過程中產(chǎn)生的氫原子進(jìn)入鋼中,并在鋼的內(nèi)部缺陷部位(主要是非金屬夾雜物與金屬基體的界面)聚集成氫分子，使局部壓力升高到104MPa 汽油穩(wěn)定蒸餾塔頂冷凝器、加氫脫硫裝置中的成品冷卻器、汽提塔塔頂冷凝器、油田集輸油管線 主要在塑性夾雜物部位開裂、裂紋有分段、并平行于鋼板表面等特征。7.7.氫腐蝕和高溫?fù)p傷氫腐蝕和高溫?fù)p傷：鋼暴露于高溫高壓氫環(huán)境中，氫吸附、滲透及擴散等過程進(jìn)入鋼的內(nèi)部，并于鋼種的碳元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷（CH4），同時使鋼的的局部發(fā)生脫碳現(xiàn)象。隨著甲烷氣體在微觀缺陷部位（主要是晶界處）的聚集，導(dǎo)致內(nèi)壓升高并引發(fā)裂紋的產(chǎn)生

20、。Fe3C + 4H = 3Fe + CH4：奈耳遜曲線（1997年版）：溫度、氫分壓：表面脫碳現(xiàn)象 內(nèi)部局部脫碳現(xiàn)象、晶界裂紋合成氨裝置中的氨合成塔 在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的破壞 是疲勞開裂的一種形式，在循環(huán)負(fù)荷和腐蝕的聯(lián)合作用下發(fā)生的。通常發(fā)生在應(yīng)力集中的部位，如表面的點蝕?？梢云鹗加诙鄠€部位。所有的材料均受影響。 斷口特征：宏觀斷口與疲勞斷口有一定相似性，但斷口上可見明顯的腐蝕產(chǎn)物存在。裂紋越深、缺口效應(yīng)越嚴(yán)重，尖端應(yīng)力水平上升，腐蝕電位升高，腐蝕加劇等。 腐蝕疲勞既可以是僅有一條裂紋，也可以有多條裂紋并存 (多處成核) 根據(jù)斷口特征可以準(zhǔn)確的把應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞區(qū)別開來 并

21、多呈鋸齒狀和臺階狀；微觀上裂紋一般沒有分支且裂紋尖端較鈍 不銹鋼在任何腐蝕介質(zhì)中均可產(chǎn)生腐蝕疲勞 如何判斷機械疲勞和腐蝕疲勞？ 由于鋼強度提高，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為機械疲勞； 如果提高了鋼的耐蝕性或排除了腐蝕介質(zhì)的作用后，不銹鋼疲勞斷裂消失或壽命延長，則可斷定原斷裂為腐蝕疲勞。q影響因素）材料、腐蝕性環(huán)境、循環(huán)應(yīng)力。 ）因熱應(yīng)力、振動或差異熱膨脹，開裂更易在交變應(yīng)力作用下發(fā)生于點蝕或局部腐蝕的環(huán)境中。）與純機械疲勞相比，腐蝕輔助疲勞沒有疲勞負(fù)載極限。腐蝕使疲勞可以在一個較低的應(yīng)力和循環(huán)次數(shù)下發(fā)生，通常導(dǎo)致多條并行裂紋的生長。）開裂起始在應(yīng)力集中的位置，如點蝕、缺口、表

22、面缺陷、截面變化或角焊縫。腐蝕疲勞腐蝕疲勞 流動的腐蝕介質(zhì)對金屬表面即發(fā)生腐蝕作用，又存在機械沖刷的條件下導(dǎo)致的金屬破壞。 主要原因是鈍化膜的破損 高速、湍流、氣泡及固體粒子加速磨損腐蝕 含硫煙氣中的SO3冷凝后生成硫酸造成的腐蝕。 低濃度硫酸為還原性酸 腐蝕形式主要是均勻腐蝕5.1.4 5.1.4 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 1.金屬在高溫及環(huán)境中的氧作用下生成金屬氧化物的過程 廣義的氧化廣義的氧化金屬失去電子后化合價升高的現(xiàn)象 引起高溫氧化的介質(zhì)引起高溫氧化的介質(zhì)O2、CO2、H2O、SO2、H2S等高溫氧化的特殊形式 金屬在含硫介質(zhì)和高溫共同作用下生成金屬硫化物的過程。在高溫及含碳的環(huán)境氣氛（如C

23、O和烴類）中，環(huán)境中的碳化物在與鋼接觸時發(fā)生分解并生成游離碳，使鋼表面的氧化膜破損，并滲入鋼中生成碳化物的現(xiàn)象。一般在表面發(fā)生，碳的濃度在表面最大。乙烯裂解爐爐管和合成氨裝置的轉(zhuǎn)化爐爐管有次現(xiàn)象發(fā)生。q 當(dāng)與含碳材料或滲碳環(huán)境接觸時，碳在高溫條件下被吸收進(jìn)材料中。 q 受影響材料 ：炭鋼、低合金鋼、不銹鋼、高鉻鎳合金。q 影響因素：）暴露與炭化環(huán)境、敏感材料、溫度大于593。 ）炭化環(huán)境：高的氣相碳（碳?xì)浠衔?，焦碳，富含CO、CO2、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)生成一個硬脆結(jié)構(gòu)，

24、冷卻時會開裂或破碎。） 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、室溫機械性能（特別是強度/延展性）的降低、焊接性能和耐蝕性能的降低。q 受影響部位：重整爐管、焦化爐管燒焦時、乙烯爐管等。q 預(yù)防與減緩 ）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。）一些合金鐵磁性會增加。）選擇有抗?jié)B碳能力的合金，包括有強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。q 檢查 ：）硬度、金相、渦流方法。）磁性測量(對奧氏體的初期）。）晚期用RT、UT、磁性。1038下使用3年后乙烯爐管24年后的流化焦化

25、器中304H旋風(fēng)器q 由于碳和碳化物損失，只剩鐵基體導(dǎo)致鋼鐵強度損失。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。 脫碳會造成：表面硬度降低 疲勞極限下降q 在高溫和介質(zhì)環(huán)境中的O2、H2O、H2作用下發(fā)生在碳鋼和低合金鋼中的一種鋼的表面脫碳現(xiàn)象。 影響因素：）時間、溫度和工藝物流的碳活性。 ）脫碳的程度和深度與溫度和暴露時間有關(guān)。 ）淺的脫碳可以降低材料的強度，但對部件的整體性能沒有不利影響。）導(dǎo)致室溫抗拉強度、疲勞極限和蠕變強度下降。 受影響部位）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。 5.2 5.2

26、 化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕 1) 敏感的金屬; 2) 特定的腐蝕介質(zhì); 3) 應(yīng)力(一般指拉應(yīng)力，壓應(yīng)力？應(yīng)力來源主要為焊接和冷變形殘余應(yīng)力。應(yīng)力集中的影響？); 1)只要能使晶面滑移的應(yīng)力就能引起應(yīng)力腐蝕; 2)各種缺陷：設(shè)計不當(dāng)、機械和電弧損傷、熱處理不當(dāng)形成的表面裂紋、焊接缺陷（咬邊、未熔合、未焊透、缺肉等）特征 主要是合金發(fā)生SCC，純金屬極少發(fā)生 對環(huán)境的選擇性形成了所謂“SCC的材料環(huán)境組合”。(3) 只有拉應(yīng)力才引起SCC，壓應(yīng)力反而會阻止或延緩SCC的發(fā)生。(4) 裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)有晶間型，穿晶型，混合型。 (5) SCC有孕育期，因此SCC的破斷

27、時間tf可分為孕育期，發(fā)展期和快斷期三部分。 (6)發(fā)生SCC的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生SCC時均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。 統(tǒng)計結(jié)果表明，應(yīng)力腐蝕開裂事件中80%是殘余應(yīng)力造成的，工作載荷造成的僅占20%。工作載荷造成應(yīng)力腐蝕開裂往往和設(shè)計不當(dāng)有關(guān)。5.2.3 關(guān)于介質(zhì)與環(huán)境因素的描述 介質(zhì)濃度的影響(對奧氏體不銹鋼) 介質(zhì)來源(污染、殘留) 平均濃度與局部濃縮 介質(zhì)狀態(tài)(氣液交替) 結(jié)構(gòu)因素（死角、縫隙） 5.2.4 關(guān)于材料因素的描述 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的材料和環(huán)境組合 材 料環(huán) 境碳鋼及低合金鋼NaOH溶液、NaOH-Na2SiO3溶液，硝酸鹽溶

28、液，HCN溶液，CO+CO2+H2O溶液，CO2+HCN+H2S+NH3，液氧，H2S溶液，海水，混酸（H2SO4+HNO3）CO3-2+HCO3奧氏體不銹鋼氯化物溶液，海水，高溫水，NaOH溶液連多硫酸，HCl，H2SO4+ NaCl H2S溶液，馬氏體不銹鋼海水、NaCl溶液，NaCl+H2O2溶液，NaOH溶液、NH3溶液，硝酸、硫酸，H2SO4+HNO3溶液，H2S溶液，高溫和高壓水，高溫堿蒙乃爾75%NaOH的沸騰溶液，有機氯化物，汞化合物，大于427蒸汽，HF 鎳基合金熔融NaOH，HCN+雜質(zhì)，260以上的硫，427以上的蒸汽因科乃爾合金HF， NaOH溶液（260427）水蒸氣

29、+SO2，高濃度Na2S水溶液，濃縮的鍋爐水鈦、鈦合金海水、鹽水、有機酸、熔融NaOH，鹽酸、硫化鈾，三氯乙烯，紅色硝酸1.碳素鋼化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕開裂 常用碳素鋼如：10號、20號、20g、Q235等強度低，焊接熱影響區(qū)脆硬傾向小，發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的幾率較低。 主要介質(zhì)： 硝酸鹽溶液、液氨、濕硫化氫、氫氰酸2.低合金鋼化工設(shè)備的應(yīng)力腐蝕開裂 化工設(shè)備常用低合金鋼有：16MnR、15MnVR、 18MnMoNb、07MnCrMoVR等 主要的應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生在濕硫化氫介質(zhì)中 氫致開裂與應(yīng)力腐蝕的區(qū)別3.鉻鎳奧氏體不銹鋼化工設(shè)備5.2.5 應(yīng)力腐蝕開裂的機理 機械化學(xué)假設(shè) 機械作用使保護(hù)膜破裂，

30、金屬活化（形成陽極） 化學(xué)作用電化學(xué)腐蝕（陽極溶解、陰極析氫） 應(yīng)力腐蝕的機理很復(fù)雜，按照左景伊提出的理論，破裂的發(fā)生和發(fā)展可區(qū)分為三個階段：金屬表面生成鈍化膜或保護(hù)膜;膜局部破裂，產(chǎn)生蝕孔或裂縫源;裂縫內(nèi)發(fā)生加速腐蝕，在拉應(yīng)力作用下，以垂直方向深入金屬內(nèi)部。 應(yīng)力腐蝕系統(tǒng)概貌“滑移階梯”示意圖（a）金屬表面生成一層保護(hù)膜；（b）金屬在拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生“滑移”變形；（c）金屬產(chǎn)生較大的“滑移階梯”附近保護(hù)膜拉破5.2.6 5.2.6 應(yīng)力腐蝕裂紋形貌特征應(yīng)力腐蝕裂紋形貌特征分叉、樹根狀、泥狀花樣、二次裂紋、扇形花樣、準(zhǔn)解理（或沿晶）等16MnR在硝酸鹽中的應(yīng)力腐蝕斷口奧氏體不銹鋼的沿晶應(yīng)力腐

31、蝕斷口1. 濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂2. 在堿溶液中的應(yīng)力腐蝕開裂(堿脆)3. 在液氨中的應(yīng)力腐蝕開裂4. 在CO-CO2-H2O環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂5. 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂6. 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂濕硫化氫對容器的損傷過程如下：硫化氫在水中發(fā)生水解反應(yīng)： H2SH+HS- H+S-水解后的硫化氫水溶液與鋼的表面接觸所發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程如下：陽極反應(yīng)：Fe Fe+2e陽極反應(yīng)的二次過程：F+S- FeS陰極反應(yīng)：2H+2e 2H+H2 2H（滲透）4種表現(xiàn)形式：1）氫鼓泡（HB）2）氫致開裂（HIC）3）應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂（SOHIC）4）硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂（SSCC） 氫鼓泡是鋼中的一些平坦

32、的、充滿氫的、不連續(xù)的空洞（如：氣孔、夾雜、分層、硫化物夾雜）。鼓泡經(jīng)常產(chǎn)生在軋制厚鋼板中，特別是那些由于硫化物夾雜被拉伸后而產(chǎn)生的帶狀微觀結(jié)構(gòu)。由于氫鼓泡而引起的對HIC的敏感性主要與厚鋼板的鋼中所含有的雜質(zhì)有關(guān)，硫含量越高的鋼越容易發(fā)生氫鼓泡。降低鋼的硫含量可以減輕鋼對氫鼓泡和對HIC的敏感性。加入鈣或稀土來控制硫化物數(shù)量和形狀有利于降低HIC敏感性。 氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中（所以氰化物也稱為毒化劑） 2）氫致開裂（HIC） 金屬內(nèi)部不同平面上或金屬表面的鄰近的氫鼓泡（HB）的相互連接而逐步形成的內(nèi)部開裂稱為氫致開裂（HIC）。形成HIC不需要有外部作用壓力。開裂的驅(qū)動力是由于氫鼓泡

33、內(nèi)部壓力的累積而在氫鼓泡周圍形成的高壓。 即使僅含有50 ppm H2S這樣低濃度的水溶液也發(fā)現(xiàn)足以引起HIC SOHIC就是大量的小的鼓泡由于氫致開裂在局部的高拉應(yīng)力作用下在鋼板厚度方向上的連通。SOHIC是HIC的一個特別形式，經(jīng)常出現(xiàn)在母材的焊縫和熱影響區(qū)附近，因為在內(nèi)壓和焊后殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用下，在此處產(chǎn)生了最大的拉應(yīng)力。PWHT可以減輕SOHIC的產(chǎn)生和嚴(yán)重程度，但不能完全避免。 硫化物應(yīng)力腐蝕通常容易發(fā)生在高強度（高硬度）鋼的焊接熔合區(qū)或低合金鋼的熱影響區(qū)處。 對SCC的敏感性與滲透到鋼材內(nèi)的氫的量有關(guān)，這主要與PH值和水中的H2S含量這兩個環(huán)境因素有關(guān)。人們發(fā)現(xiàn)鋼中的氫溶解量在P

34、H值接近中性的溶液中最低，而在PH值較低和較高的溶液中較高。在較低PH值中的腐蝕原因是因為H2S，反之在高PH值中腐蝕是因為高濃度的二硫化物離子。若高PH值溶液中存在氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中。目前已知鋼材對SCC的敏感性隨H2S含量（H2S在氣相中的分壓，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量為1ppm這樣小濃度的水中也發(fā)現(xiàn)對SCC有敏感性。 ）氫鼓泡氫鼓泡 由于金屬表面硫化物腐蝕產(chǎn)生的氫原子擴散進(jìn)入鋼鐵，在鋼鐵的不連續(xù)處如夾雜物或迭片結(jié)構(gòu)積聚造成的。氫原子結(jié)合生成氫分子造成壓力升高，局部發(fā)生變形，形成鼓泡。濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC

35、/SOHIC/SSC)濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC)）氫致開裂（）氫致開裂（HICHIC） 氫鼓包可在距鋼表面的多個不同厚度處、鋼板中部或焊縫附近形成。在某些情形下，稍微不同的深度處(平面)的附近或相鄰鼓包之間可擴展形成裂紋，將其連接在一起。鼓包之間的相互連接裂紋常常具有階梯狀外觀形態(tài)，因此氫致開裂有時稱為“階梯狀開裂”。 冷卻加氫裝置HHPS容器出來的水汽的輔助冷卻器殼體的HIC損傷3)應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂(SOHIC)(SOHIC) 應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂與氫致開裂相似，但卻是一種潛在的更具有破壞性的開裂形式，表現(xiàn)為堆

36、疊于彼此的頂部的裂紋陣列。結(jié)果是形成垂直于表面的全厚度裂紋 ,由高(殘余或外加)應(yīng)力水平導(dǎo)致。它們通常出現(xiàn)于焊縫熱影響區(qū)附近的母材處，因氫致開裂損傷或包括硫化物應(yīng)力裂紋在內(nèi)的其它裂紋或缺陷而萌生。 濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC)濕熒光磁粉檢測顯示照片應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂，通常為硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂的組合。焊縫處伴有應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂損傷的氫鼓包 4)硫化物應(yīng)力腐蝕開裂硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSC)(SSC) 由于吸入金屬表面上硫化物腐蝕過程所產(chǎn)生的原子氫, 在鋼表面上焊縫金屬和熱影響區(qū)的高硬度的高度局部區(qū)域萌生裂紋。焊后

37、熱處理可減小應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。高強度鋼對硫化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感，但在煉油工業(yè)中有限的應(yīng)用場合下使用。某些碳鋼含有在熱影響區(qū)形成硬化區(qū)且在正常消除應(yīng)力溫度下不會回火的殘留元素。利用預(yù)熱處理有助于使此類硬度問題減到最小程度。濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC)硬焊縫SSC損傷 硬熱影響區(qū)的SSC 濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC)q 影響因素）氫滲透或擴散速率在pH值為7時最小，而在較高和較低pH值都會增大。水相中氰化氫(HCN)的存在會顯著增大堿性(高pH值)酸水中的滲透。

38、）促進(jìn)開裂條件：）水中硫化氫50 wppm。）pH值7.6的自由水，并在水中存在20 wppm溶解氰化氫(HCN)和一些溶解硫化氫。）氣相硫化氫的分壓大于0.0003 MPa。）增大氨含量可能會促使pH值升高到可發(fā)生開裂的范圍內(nèi)。）隨水相硫化氫濃度增大而增強了氫滲透作用。）一般水相50 wppm硫化氫作為損傷的限定濃度。但 ，水中存在低至1 wppm的硫化氫也足以導(dǎo)致鋼充氫。）在抗拉強度超過90 ksi左右的鋼內(nèi)或焊縫和熱影響區(qū)硬度超過237 HB，硫化氫分壓超過0.0003 mpa左右時，開裂敏感性會隨著硫化氫分壓的增大而增強。）HB/HIC/SOHIC在環(huán)境溫度到150或更高溫度發(fā)生，SS

39、C一般在82發(fā)生。）煉油廠環(huán)境使用硬度200HB, HB/HIC/SOHIC與硬度無關(guān)。）鼓泡和HIC受夾雜物和分層結(jié)構(gòu)的影響很大 ，提高鋼鐵的純凈度和采用降低鼓泡和HIC損傷的工藝對SOHIC仍有敏感性。）氫致開裂常常發(fā)現(xiàn)于具有因煉鋼過程而產(chǎn)生的高含量夾渣或其它內(nèi)部不連續(xù)性的所謂“不潔”鋼。）鼓包和HIC損傷在無需外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力時即會產(chǎn)生，因此焊后熱處理不起作用。）焊后熱處理對SSC有效，對SOHIC有一定效果。濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC)q預(yù)防與減緩 ）保護(hù)鋼表面(包括合金包層和涂層在內(nèi))不受濕硫化氫環(huán)境影響的有效阻擋

40、層可預(yù)防損傷。可使用專用防腐劑。）用洗滌水注入來稀釋HCN(氰化氫)濃度，例如在FCC裝置中。通過注入多硫化銨，氰化物可轉(zhuǎn)換成無害的硫氰酸鹽。）使用抗氫致開裂的鋼。 ）硬度限制到最大200 HB的方法來加以預(yù)防 ，根據(jù)使用環(huán)境，硬度達(dá)到22HRC的小塊區(qū)域應(yīng)能抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。 ）焊后熱處理。 濕硫化氫損傷濕硫化氫損傷(HB/HIC/SOHIC/SSC)(HB/HIC/SOHIC/SSC) 堿應(yīng)力腐蝕開裂(也稱為堿脆)是指金屬在拉應(yīng)力和介質(zhì)中的NaOH共同作用下產(chǎn)生的陽極溶解型開裂。堿應(yīng)力腐蝕開裂主要在碳鋼和低合金鋼設(shè)備上出現(xiàn)。堿應(yīng)力腐蝕裂紋主要產(chǎn)生在晶間。碳鋼和低合金鋼的堿腐蝕開裂敏感性

41、主要由堿液的濃度、金屬溫度和拉應(yīng)力水平所決定。堿應(yīng)力腐蝕開裂一般需要長達(dá)幾年時間后才會出現(xiàn)，但如果增加堿液濃度或金屬溫度以加速開裂速度則也有可能在幾天內(nèi)發(fā)生。 碳鋼在金屬溫度小于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。 q 堿脆是一種表面起始開裂的應(yīng)力腐蝕開裂形式，發(fā)生在暴露在堿中的設(shè)備管道上，尤其是靠近未焊后熱處理的焊縫附

42、近。q 碳鋼，低合金鋼，300系列最易發(fā)生。鎳基合金較耐蝕。q 影響因素）敏感性與NaOH和KOH堿濃度、金屬溫度和應(yīng)力狀況有關(guān)。）由于濃縮，開裂在低的堿含量下也會發(fā)生。50到100ppm的堿濃度就足以引起開裂。）焊接或冷加工（如彎曲和成型）導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，或者外加應(yīng)力。）低于屈服應(yīng)力的條件下很少發(fā)生失效。）擴展速度隨溫度增加很快，可在幾小時或幾天內(nèi)穿透整個壁厚，尤其在堿濃縮的條件下。濃縮的發(fā)生條件有：干濕交替、局部熱點或高溫吹汽。）必須注意未熱處理的碳鋼設(shè)備管線的伴熱蒸汽管的設(shè)計和吹汽。堿應(yīng)力腐蝕開裂堿應(yīng)力腐蝕開裂( (堿性脆化堿性脆化) ) q 受影響部位）處理堿的設(shè)備管線，包括脫H2S和

43、硫醇裝置及硫酸烷基化和HF酸烷基化裝置中使用堿中和的設(shè)備。原油中注堿來控制常壓塔塔頂?shù)穆然铩＃┌闊岵徽_的設(shè)備管線及加熱盤管和其它傳熱設(shè)備。）處理堿的設(shè)備經(jīng)過蒸汽吹掃后可能會堿脆。 ）痕跡的堿可能在鍋爐中濃縮。損傷外觀或形貌）發(fā)生焊縫并行的母材，也可發(fā)生在焊縫和熱影響區(qū)。）有時是蜘蛛網(wǎng)狀的小裂紋，通常起始于焊接缺陷。）是非常細(xì)小的充滿氧化物的晶間網(wǎng)狀裂紋。）300系列的開裂主要是穿晶的，很難和氯化物SCC區(qū)別開來。 堿應(yīng)力腐蝕開裂堿應(yīng)力腐蝕開裂( (堿性脆化堿性脆化) )q 預(yù)防與減緩 ）碳鋼621熱處理是有效的。）00系列比碳鋼的耐開裂性能好不了多少。）鎳基合金更耐開裂。 ）避免對未熱處理

44、的碳鋼管線和設(shè)備進(jìn)行蒸汽吹掃。蒸汽吹掃前應(yīng)水洗，或只能使用低壓蒸汽進(jìn)行短時間吹掃。）要正確的設(shè)計和注入系統(tǒng)的操作，保證堿在進(jìn)入高溫原油預(yù)熱系統(tǒng)前得到正確的分散。q 檢驗和監(jiān)控 ）濕熒光磁粉、渦流檢測、射線檢測或交流漏磁檢測方法，通常需要采用噴丸、高壓水射流或其它方法來處理表面。）PT不能有效找到緊密的充滿垢物的裂紋，不能用于檢測。）裂紋深度可用外部超聲橫波檢測。）聲發(fā)射檢測可用于監(jiān)控裂紋擴展并確定正在擴展的裂紋。堿應(yīng)力腐蝕開裂堿應(yīng)力腐蝕開裂( (堿性脆化堿性脆化) )堿應(yīng)力腐蝕開裂堿應(yīng)力腐蝕開裂( (堿性脆化堿性脆化) )管束和管板之間的堿濃縮造成的鍋爐管板開裂和管板裂紋 堿洗滌器下游的吸鼓中

45、未經(jīng)PWHT的管線的碳鋼承插焊縫I.D.上起始的堿開裂 某一苛性堿夾帶異常條件下的蒸汽透平的不銹鋼膨脹波紋管管內(nèi)裂紋形態(tài)堿應(yīng)力腐蝕開裂堿應(yīng)力腐蝕開裂( (堿性脆化堿性脆化) )同時具備以下條件的屬氨應(yīng)力腐蝕開裂的典型環(huán)境：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，其中的含水量低于0.2%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，液氨中加入0.2%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。 發(fā)生

46、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 3.3，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 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

47、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） 1、起自于不銹鋼表面且分布具有明顯的局部性；2、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；3、裂紋常呈龜裂和風(fēng)干木材狀，裂紋附近沒有塑性變形；4、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??； 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。q 300系列和一些鎳基合金在拉伸應(yīng)力、溫度和含氯化物水溶液的共同作用下的環(huán)境開裂。溶解氧的存在增加了開裂的可能性。q 所有

48、300系列都敏感。雙相鋼耐蝕，鎳基合金更耐蝕。 q 影響因素）氯化物含量、pH、溫度、應(yīng)力、氧的存在和合金成分。 ）溫度和氯離子含量增加，開裂的敏感性增加。）沒有最小氯離子限制，因為氯離子會發(fā)生濃縮。 ）傳熱條件會明顯增加開裂的敏感性，因為它們會造成氯離子濃縮。干濕或蒸汽和水的交替變換也會有助于開裂。）SCC通常發(fā)生在pH高于2的環(huán)境。在低pH值，通常均勻腐蝕為主。在堿性pH區(qū)域，SCC的傾向降低。氯化物應(yīng)力腐蝕開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(CI-SCC)(CI-SCC)）開裂通常發(fā)生在金屬溫度高于60環(huán)境。）應(yīng)力可以是外加的，也可以是殘余的。高應(yīng)力或冷加工的部件，如膨脹波紋管，開裂的可能性十分高。

49、）水中溶解的氧通常會加速SCC。 ）敏感性最高的是含鎳8%到12%。Ni含量高于35%，其耐蝕性十分高，高于45%基本不被腐蝕。10)低鎳不銹鋼，如雙相鋼，耐蝕性比300系列要高，但也會被腐蝕。 11）碳鋼、低合金鋼和400系列對氯化物SCC不敏感。q 受影響部位）水冷器和常壓塔頂冷卻器的工藝側(cè)發(fā)生過開裂。 ）加氫裝置的排水口如果不正確清洗，在開停工過程中會開裂。 ）波紋管和儀表管線，尤其是與含氯化物的氫循環(huán)物流有關(guān)的會受到影響。）保溫材料的CL-SCC。）在鍋爐排水線發(fā)生過開裂。 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(CI-SCC)(CI-SCC)q 損傷外觀或形貌 ）裂紋的特征是有許多分支

50、，目測可以發(fā)現(xiàn)表面龜裂現(xiàn)象。 ）分叉的穿晶裂紋，有時敏感的300系列還發(fā)現(xiàn)晶間裂紋。）300系列的焊縫含有一些鐵素體，通常更耐氯化物SCC。）破裂的表面通常有一個脆性的外觀。 q 預(yù)防與減緩 ）用含氯化物低的水試壓，并盡快干燥。 ）正確的保溫層下涂層。 ）避免允許有氯化物可能聚集或沉積的停滯區(qū)的設(shè)計。 ）300系列熱處理后有可能敏化，增加變形、連多硫酸應(yīng)力腐蝕敏感性和再熱開裂。q 檢驗和監(jiān)控 ）液體滲透檢查或相分析渦流法為首選方法。 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(CI-SCC)(CI-SCC)）渦流檢驗法。 ）采用PT很難發(fā)現(xiàn)十分小的裂紋。需要采用特殊的表面處理方法，包括磨光或高壓水清

51、洗，尤其是在高壓操作環(huán)境中。）UT。 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(CI-SCC)(CI-SCC)SS表面其它細(xì)小裂紋在PT檢查后顯示的十分明顯 304SS儀表管在保溫下的外部開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂氯化物應(yīng)力腐蝕開裂(CI-SCC)(CI-SCC)232蒸汽環(huán)境下操作的316L管束的殼程側(cè)開裂， 蜘蛛網(wǎng)狀的開裂外觀 細(xì)小的分支裂紋 穿晶開裂模式 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18-8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

52、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 Fe2O3FeO+3SO2SO2+H2O H2SO3H2SO3+1/2O2 H2SO4H2SO4+FeS FeSO4+H2SH2SO4+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（0.03%）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（

53、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 01-70“煉油廠停工期間奧氏體不銹鋼設(shè)備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(jìn)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(jìn)入。 q 在停工期間設(shè)備表面的硫化物垢、空氣和水形成連多硫酸，作用在敏化的奧氏體不銹鋼的焊縫或高應(yīng)力區(qū)引起的開裂；開裂可能在短短幾分鐘或幾小時內(nèi)迅速擴展穿過管道和部件的壁厚。q 300系列，合金600/600H和合金80

54、0/800H受影響。q 影響因素）需要有環(huán)境、材料和應(yīng)力的共同作用。 ）焊接或高溫使用環(huán)境中暴露于400815時材料被敏化。）304/304H型和316/316H型焊縫熱影響區(qū)對敏化尤其敏感，）“L”級低碳牌號(含碳量9.0和CO3-2100ppm，或 8pH400ppm。）含水且H2S濃度為50wppm或更高，pH為7.6或更高，設(shè)備管線就被認(rèn)為是敏感的。）氰化物也可以增加開裂的敏感性。 ）在氣體凈化裝置，CO22%、溫度93時才發(fā)生開裂。q 受影響部位）主要發(fā)生在FCC裝置分餾塔塔頂冷凝系統(tǒng)和回流系統(tǒng)，濕氣體壓縮系統(tǒng)的下游，來自這些部位的酸性水系統(tǒng)。管線和容器都受影響。碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂碳

55、酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂）也在制氫裝置的碳酸鉀、下汽化器和CO2去除設(shè)施的設(shè)備管線中存在。 q 損傷的形貌）裂紋與焊縫平行的臨近的基體金屬上，也能在焊縫沉積區(qū)和熱影響區(qū)發(fā)生。）小裂紋的蜘蛛狀網(wǎng)，通常發(fā)生在或與焊縫有關(guān)的缺陷有內(nèi)部連接，這些缺陷提供了局部應(yīng)力集中。）容易被錯認(rèn)為SSC或SOHIC，但是，碳酸鹽開裂通常離焊縫的坡角更遠(yuǎn)，有多條平行裂紋. ）是晶間裂紋，表現(xiàn)為非常細(xì)的充滿氧化物的裂紋網(wǎng)絡(luò)。q 預(yù)防與減緩 ）采用621 消除應(yīng)力處理。）防護(hù)涂層，實心或包覆300系列，合金400或其它耐蝕合金代替碳鋼。碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂）熱的碳酸鹽系統(tǒng)，在熱

56、處理或蒸汽吹掃前應(yīng)采用水沖洗未經(jīng)焊后熱處理的管線和設(shè)備。）制氫裝置CO2去除單元的熱碳酸鹽系統(tǒng)，使用偏礬酸鹽來防止開裂。q 檢查和監(jiān)測 ）定期檢測FCC酸性水中的pH和CO3-2濃度以確定開裂的敏感性。 ）用濕熒光磁粉檢測或交流漏磁檢測方法。 ）裂紋深度可用包括外部超聲橫波檢測在內(nèi)的合適的超聲檢測方法測量。測量裂紋深度的電阻式儀器并不有效，因為裂紋一般含有磁性氧化鐵。 ）聲發(fā)射檢測正在擴展的裂紋。 碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開裂FCC氣體裝置的一條未經(jīng)PWHT的管線焊縫在服務(wù)15年后在焊縫和相臨的地方發(fā)生碳酸鹽開裂基體金屬碳酸鹽開裂的橫截面顯微照片。從I.D.表面（左側(cè)）起始 基體金屬碳

57、酸鹽開裂的橫截面顯微照片，在ID表面的腐蝕坑起始 基體金屬碳酸鹽開裂的橫截面顯微照片，顯示了裂紋的分支性質(zhì) q 胺開裂是一種堿應(yīng)力腐蝕開裂的形式。它多數(shù)發(fā)生在沒有熱處理的碳鋼焊縫或臨近區(qū)域上，或在重度冷加工的部位。胺是去除/吸收各種氣相和液相碳?xì)湮锪髦械腍2S和/或CO2的溶劑。q 碳鋼和低合金鋼受影響。q 影響因素）拉應(yīng)力水平，胺濃度和溫度。 ）開裂在貧MEA和DEA中容易發(fā)生，但在多數(shù)胺中也有發(fā)生，包括MDEA和DIPA（ADIP）。）一些胺中，室溫下就會發(fā)生開裂。升高的溫度和應(yīng)力水平增加了開裂的可能性。 ）胺開裂多數(shù)與貧胺環(huán)境有關(guān)。純的堿胺不會導(dǎo)致開裂。富胺環(huán)境中的開裂大多與濕H2S問題

58、有關(guān)。胺應(yīng)力腐蝕開裂胺應(yīng)力腐蝕開裂 ）開裂可由于暴露于蒸汽吹掃和短時胺夾帶而發(fā)生于未經(jīng)焊后熱處理的管道和設(shè)備上。 ）胺濃度對開裂傾向并無重大影響。 ）某些煉油廠認(rèn)為開裂在胺濃度低于25%左右時不會發(fā)生。然而，局部富集和蒸汽吹掃可降低此極限，有些裝置曾采用低至0.2%的較低極限值 。q損傷外觀或形貌 ） 裂紋在管道和設(shè)備的內(nèi)徑上萌生，主要在焊縫熱影響區(qū)，但也曾發(fā)現(xiàn)于焊縫金屬和熱影響區(qū)附近的高應(yīng)力區(qū)。） 開裂一般與焊縫平行，在焊縫金屬處，裂紋與焊縫橫向或縱向相接。）在管嘴，裂紋在基體金屬呈放射狀，例如，從孔散開。在插入管嘴，裂紋通常平行于焊縫。）裂紋在表面上的外觀與濕硫化氫開裂引起的裂紋相似。）一

59、般為晶間開裂，充滿氧化物，并帶有若干分叉。 胺應(yīng)力腐蝕開裂胺應(yīng)力腐蝕開裂胺應(yīng)力腐蝕開裂胺應(yīng)力腐蝕開裂q預(yù)防與減緩）按照API RP 945對管道和設(shè)備中的所有碳鋼焊縫進(jìn)行焊后熱處理或修理。）使用全不銹鋼或復(fù)合不銹鋼、合金400或其它抗腐蝕性合金。）在焊接、熱處理或蒸汽吹掃之前水洗未經(jīng)焊后熱處理的碳鋼管道和設(shè)備。 q檢驗和監(jiān)控）用濕熒光磁粉或交流漏磁檢測技術(shù)進(jìn)行裂紋檢測。 ）若裂紋具有極少量分叉，裂紋深度可用包括外部超聲橫波檢測在內(nèi)的合適超聲檢測方法測量。 ）聲發(fā)射檢測。 胺應(yīng)力腐蝕開裂胺應(yīng)力腐蝕開裂未經(jīng)焊后熱處理管道的焊縫 上圖裂紋尖端的較高放大倍率視圖 38下運行的MEA吸收塔管段焊縫應(yīng)力腐

60、蝕裂紋 上圖裂紋開裂的晶間特性 5.2.8 5.2.8 1、NaOH 溶液不進(jìn)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表5.2-2 NaOH溶液中的使用溫度上限NaOH溶液（重量%）2351015203040506070溫度上限（）90888576706554484340382、（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) H2S分壓大于等于0.00035MPa;(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