典型压力容器损伤模式识别【98页】.pptxVIP

典型压力容器的损伤模式识别;授课要求;一、含湿硫化氢、高温硫化氢、硫酸介质的压力容器的各自损伤模式及相互之间的差异。;（1）对其进行全面检验时发现，筒体内表面母材上有多处鼓包，鼓包直径10mm～32mm之间，最大鼓包高度为6mm，且在鼓包处有不规则的裂纹，如图1所示。试分析产生鼓包现象的原因。

（2）在外壁进行壁厚测量时发现该设备筒体多部位壁厚测量数据异常，测量值在4.2mm～8.0mm之间，经查对应的内表面位置并无明显的腐蚀现象，试推测产生该现象的原因;图1-1缺陷示意图;参考答案：

（1）氢鼓包现象。该回流罐介质含有较高浓度的H2S和微量HCN(氰化氢，也就是氢氰酸)，pH值在9.3左右，属于典型的湿硫化氢环境。金属表面硫化物腐蚀产生的氢原子扩散进入钢中，并在钢中的不连续处(如夹杂物、裂隙等)聚集并结合生成氢分子，造成氢分压升高并引起局部受压，发生变形而形成鼓包，如图1-2和图1-3所示；;图1-2钢制压力容器表面上的大量氢鼓包;图1-3氢鼓包和氢致开裂损伤示意图;（2）氢致开裂现象。当氢鼓泡在材料内部不同深度形成时，相临的鼓泡会连接在一起，形成台阶状裂纹为氢致开裂，如图1-4、图1-5和图1-6所示。氢致开裂的裂纹一般沿轧制方向扩展，不会扩展至钢的表面。因此易造成壁厚测量数据异常，形成类似于分层的表现。;图1-4氢致开裂损伤的板横截面;图1-5阶梯状开裂特性的高倍放大显微照片;图1-6氢致开裂实例;例题1-2

目的：了解硫化物应力腐蚀的机理，识别典型硫化物应力腐蚀的环境。;图1-7裂纹宏观形貌;图1-8裂纹宏观形貌;图1-9纵向裂纹金相照片500X;参考答案：

该台设备壳程介质中含有较高含量的硫化氢和水，且操作温度较低，属于湿硫化氢环境。从金相图片可以看出裂纹主要沿晶界分布及扩展，有主干，局部有分支，裂纹宽度较窄，局部向纵深发展（厚度方向），为应力腐蚀裂纹形态。由于裂纹发生在未经热处理的焊缝及热影响区上，初步判断该裂纹产生原因为湿硫化氢环境中的硫化物应力腐蚀开裂。

硫化物应力腐蚀开裂是是指湿H2S环境中金属表面硫化物腐蚀过程中产生的原子氢吸附，在高应力区（焊缝和热影响区）聚集造成的一种开裂，其损伤形态表现为在焊缝热影响区和高硬度区起裂，并沿厚度方向扩展。;注：

湿硫化氢破坏是指在含水和硫化氢环境中碳钢和低合金钢所发生的损伤过程，包括氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂四种形式。

氢鼓包和氢致开裂的发展不需要外加或残余应力，因此采用后热处理工艺不会阻止它们发生。

应力导向氢致开裂与氢致开裂相近，一般发生在常发生在焊缝热影响区及高应力集中区，是一种潜在危害更大的开裂，在应力的作用下，由该部位母材上不同深度的因氢聚集而形成的成排的小裂纹沿厚度方向的连通而形成延厚度发展，垂直于表面，如图1-10、图1-11和图1-12所示。;图1-10应力导向氢致开裂的湿荧光磁粉检测显示照片;图1-11应力导向氢致开裂的裂纹显微形貌;图1-12应力导向氢致开裂的裂纹沿厚度方向发展;硫化物应力腐蚀开裂被定义为金属材料在水和硫化氢存在下由拉伸应力和腐蚀共同作用上发生的开裂。硫化物应力腐蚀开裂是一种氢应力开裂，是由于金属表面硫化物腐蚀过程中产生的原子氢吸附造成的，裂纹在焊缝热影响区表面起裂，并沿厚度方向扩展，如图1-13、图1-14和图1-15所示。;图1-13硫化物应力腐蚀开裂实例;图1-14硫化物应力腐蚀开裂损伤示意图（焊缝）;图1-15硫化物应力腐蚀开裂损伤示意图（热影响区）;湿硫化氢环境下的损伤主要影响因素：;c)温度：氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂损伤发生的温度范围为室温到150℃，有时可以更高，硫化物应力腐蚀开裂通常发生在82℃以下；

d)硬度：硬度是发生硫化物应力腐蚀开裂的一个主要因素。炼油厂常用的低强度碳钢应控制焊接接头硬度在HB200以下。氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤与钢铁硬度无关；;e)钢材纯净度：提高钢材纯净度能够提升钢材抗氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的能力；

f)焊后热处理：焊后热处理可以有效地降低焊缝发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性，并对防止应力导向氢致开裂起到一定的减缓作用，但对氢鼓泡和氢致开裂不产生影响；;g)溶液中硫氢化铵浓度超过2%（质量比）会增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的敏感性；

h)溶液中含有氰化物时，会明显增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤的敏感性。;例题1-3

目的：了解高温硫化物腐蚀机理，识别高温硫化物腐蚀的敏感温度区间。;参考答案：

产生腐蚀现象的原因是高温硫化物腐蚀（氢气环境）。高温硫化物腐蚀是指碳钢和其它合金钢在高温环境下与硫化合物发生反应造成腐蚀，多为均匀减薄，有时表现为局部腐蚀，高流速时局部腐蚀明显。