金属设备的应力腐蚀及预防措施课件.doc

金属/设备的应力腐蚀及预防措施 应力腐蚀的机理和特点 1．应力腐蚀----金属/设备在拉应力和腐蚀介质同时作用下产生脆性破裂，叫应力腐蚀破裂。 2．应力腐蚀破裂的裂缝形态----主要有二种： a.沿晶界发展，称晶间破裂。 b.裂缝穿过晶粒，称穿晶破裂。 也有混合型，主逢为晶间型，支缝或尖端为穿晶型。 3．应力腐蚀的特征---- a.必须存在拉应力（外加载核、热应力、冷/热加工或焊接后的残余应力等），若存在压应力则可抑制这种腐蚀。 b.发生应力腐蚀开裂(SCC)必须同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。也就是说一般只发生在一定的体系，如奥氏体不锈钢/CI-体系，碳钢/NO-3体系，铜合金/NH+4体系等。根据介质主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐、氨、含氧水及硫化物等，而分别称为氯裂（氯脆）、碱裂（碱脆）、硝裂（硝脆）、氨裂（氨脆）、氧裂（氧脆），还有硫化物应力开裂等。 c. 应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同，它在极低的负荷应力下也能产生开裂。 d. 应力腐蚀开裂与单纯由腐蚀引起的开裂也不同，腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂。其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆，即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。 4．应力腐蚀的机理----应力腐蚀的机理很复杂，按照左景伊提出的理论，破裂的发生和发展可区分为三个阶段： a.金属表面生成钝化膜或保护膜。 b. 钝化膜或保护膜局部破裂，产生孔蚀或裂缝源。 c.裂缝内发生加速腐蚀，在拉应力作用下，以垂直于应力的方向深入金属内部。裂缝多半有分枝，裂缝端部尖锐，端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征。 二、应力腐蚀试验方法 根据应力的加载方法不同，应力腐蚀试验方法主要可分为以下四类： 恒变形法----给予试样一定的变形，对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定 恒载荷法(SSCC)----方法有拉伸试验、弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁试验，常用拉伸试验，即把单轴拉伸型的试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验，试验介质为0.5%HAc+5%NaCl+饱和H2S水溶液，试验在恒负荷拉伸应力腐蚀试验机上进行。试验时按不同的应力级别（取材料屈服强度的百分比）分别对试样加载，经过一定时间后发生应力腐蚀开裂，记录其断裂时间。最长试验周期为720小时，把试样在720小时不发生断裂视为合格。通过试验达到二个目的：（1）检测材料在一定的应力级别下是否很好地抵抗应力腐蚀开裂；（2）可以测定材料的“临界拉伸应力σth”,对同样的材料分别施加不同的应力级别，试样在720小时不发生断裂的最高应力称为“临界拉伸应力σth”， σth为表示材料对H2S应力腐蚀敏感度的重要指标，也叫门槛值。通过比较断裂时间的长短，或利用应力与断裂时间的关系曲线，来提出应力腐蚀开裂的临界应力σth。详见GB/T4157-2006《金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验》。 普通低合金钢、16MnR、调质钢、临界应力到0.8倍屈服强度的材料可用此试验方法。 慢应变速率法（SSRT）5%，不受此限。 此工况下，壳体用碳钢、低合金钢材料的腐蚀裕度不3mm。 盛装KOH溶液介质的碳钢、低合金钢焊制化工容器应参照本条2）款的规定。 表1 NaOH溶液的使用温度上限 NaOH溶液，质量% 2 3 5 10 15 20 30 40 50 温度上限（℃） 82 82 82 81 76 71 59 53 47 2．湿H2S应力腐蚀环境 1）腐蚀环境 当化工容器接触的介质同时符合下列条件时，即为湿H2S应力腐蚀环境： 温度≤（60+2P）7或有氰化物（HCN）存在。 2）材料要求及限制 在湿H2S应力腐蚀环境中使用的碳钢、低合金钢应符合下列要求： 材料标准规定的下屈服强度ReL≤355 MPa 材料实测的抗拉强度Rm≤630 MPa 材料使用状态应为正火或正火+回火、退火、调质状态 碳当量限制（当碳当量限制超标时，应加大硬度限制的监测频度） 低碳钢、碳锰钢CE≤0.43 CE=C+Mn/6 低合金钢（包括低温镍钢）CE≤0.45 CE=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）20 mm时，应按JB/T4730.3进行超声检测，Ⅱ级合格。 不应采用铜及各种铜合金。 壳体用钢板的腐蚀裕量不3mm 3）制造要求 a.冷变形----冷变形量≤2%不需处理，2%至≤5%应做消除应力热处理，5%应做正火或回火热处理。 b.热处理后，不允许在接触介质一侧打磨及打钢印 4)焊接 a.所有焊缝均应经焊评，包括对焊、角焊、堆