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化工設備中不銹鋼容器腐蝕常識與防護措施

發布時間:2018-06-15 11:35:12             文章來源:            瀏覽次數:          
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      在化工生產過程中,應用著大量的各種的酸、堿、鹽等腐蝕性介質接觸的化工機械與設備,特別是處于高溫、高壓、高流速工況下,這些設備的服飾問題尤為突出,其中不銹鋼憂郁優良的耐腐蝕性和良好的熱塑性,冷變形能力及可焊性而成為化工行業中重要的耐腐蝕材料。但是不銹鋼的耐腐蝕性還是有針對性的,它在空氣、水、中性介質及各種氧化介質中是穩定的,而在其他的一些介質中則可能發生腐蝕破壞,腐蝕破壞一般為不銹鋼化工設備中局部腐蝕破壞,最常見的是晶間腐蝕和應力腐蝕。    
1. 晶間腐蝕    
       不銹鋼的晶間腐蝕是不銹鋼晶粒邊界在特定的腐蝕介質中受到腐蝕,使晶粒之間喪失活動的一種局部破壞。不銹鋼在含有鹵素離子和鹽溶液中,尤其是在含Cl離子的溶液中易發生孔蝕,形成蝕孔或者蝕坑。在金相顯微鏡和掃描電鏡下觀察晶間腐蝕部位的金相組織,可以明顯的看到不銹鋼的晶間由于腐蝕而變寬,多呈網狀,嚴重時還有晶粒脫落的現象。    
2. 應力腐蝕    
      不銹鋼的應力腐蝕是在靜拉伸應力與特定的腐蝕環境共同作用下發生的一種腐蝕,而應力腐蝕破裂是不銹鋼局部腐蝕破壞中最常見、危害最大的一種。
      構成應力腐蝕破裂有三個條件:
      一是要有足夠大的拉伸應力(超過某一極限值);
      二是要求特定的腐蝕環境;
      三是金屬材料要具有特定的合金成分和組織。    
      應力除了由載荷產生的工作應力外,更多的是來自制造過程中,如冷加工、焊接、熱加工、熱處理以及裝配過程中引起的殘余應力。各種現場事故表明,由后者引發的應力腐蝕破壞約占80%左右,因此,認為在生產實踐中有相當數量的應力腐蝕破裂石油加工安裝不當引起的。    
      應力腐蝕破裂可分為兩個階段。第一階段為腐蝕引起裂紋或蝕坑的階段,也即是導致應力集中的裂紋源生孕育階段,常稱為潛伏期或誘導期,接著為裂紋的擴展階段,即由裂紋源或蝕坑發展到單位面積所能承受的最大載荷的極限應力值時的階段,最后是失穩得尅問擴展階段,即破裂期。第二階段受應力影響相對較小,時間長,約占破裂時間的90%。如果材料在一開始使用時就存在裂紋或蝕坑等缺陷,則應力腐蝕破裂過程只有雷文擴展和失穩快速斷裂兩個階段,所以應力腐蝕可能發生在很短的時間內,也可能發生在幾年以后。    
      不銹鋼應力腐蝕的微觀形貌多為穿晶型。但也多見穿晶沿晶混合型,裂紋寬度較小,而擴展較深,裂紋主干又有分枝,典型裂紋多貌似落葉后的樹干和樹枝,裂紋尖端較銳利,裂紋擴展方向一般垂直于施加應力方向。    
      不銹鋼的應力腐蝕的宏觀斷口呈脆性斷裂。斷口的微觀形貌,多為穿晶型河流、扇形、魚骨、羽毛等形狀,沿晶型則多為冰糖塊形狀。    
      從不銹鋼應力腐蝕裂紋的特征和斷口形貌也可以判斷出不銹鋼的應力腐蝕是在沒有先兆的情況下發生的脆性斷裂,因此危害極大。各種氯化物或含氯化物的溶液、鹽水、海水、河水、高溫高壓水等;氫氧化物;硝酸和硝酸鹽;氫氟酸等含氟水溶液;硫化氫水溶液;多硫酸;硫酸和亞硝酸鹽等等,都是導致各類不銹鋼應力腐蝕的常見介質。    
3. 防止不銹鋼腐蝕的措施    
(1)選擇合適的材料    
      應根據具體的工作條件,如介質的工作壓力,工作溫度,流量以及組成特點(特別是S、Cl等腐蝕性強介質的可能含量)來選用合適的材料,所選不銹鋼材料除有足夠的強度,剛度和良好的切割性能,還應具有良好的抗全面晶間腐蝕和應力腐蝕的能力。    
(2)提高焊接質量    
      一般不銹鋼材料采用電弧焊或氬弧焊,按規程的規定選用適宜的焊接材料和焊接工藝,確保焊條等焊接材料的質量。焊工必須經過嚴格的考試合格后才能施工,為了降低或消除焊縫的殘余應力,防止產生裂紋,改善焊縫的熱影響區的金相組織與性能,應根據鋼的淬硬性、焊接厚度和使用條件等因素綜合考慮進行焊前預熱,焊后穩定化熱處理,要眼科控制焊縫質量。焊接完畢后除應進行外觀檢查外,按設計圖紙要求進行超聲波探傷、射線探傷,還應進行精簡腐蝕實驗,不允許有超標缺陷。    
(3)環境介質    
      產生應力腐蝕的一個重要原因是環境介質。應該嚴格控制環境介質的影響,如介質濃度、PH值、溫度等,在奧氏體不銹鋼壓力容器用水驚醒水壓實驗時,水中的氯離子含量不能超過25mg/L,HG20581-1998《鋼制化工容器用材選用規定》中對H2S、NaOH、液氨這三種應力腐蝕環境提出了一系列控制方法和指標,嚴格執行這些要求可大大降低應力腐蝕。    
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