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1、气压机管线应力腐蚀检测及机理分析 腐蚀与防护石油化工设备技术,2001,22(3)?29?Petro2ChemicalEquipmentTechnology郝相敏(大连西太平洋石油化工有限公司,辽宁大连 116600) 摘 要:对重油加氢脱硫装置的32CP201酸性气压缩机不锈钢管线发生应力腐蚀开裂进行了分析,结果表明是由于H2和H2S引起的硫化物应力腐蚀开裂,并针对该具体情况提出了有效的防护措施。关键词:不锈钢;酸性气;应力腐蚀开裂中图分类号:TE98812 文献标识码:B 文章编号:100628805(2001)03200292031 前言大连西太平洋石油化工有限公司3CP01
2、酸性气压缩机是重油加氢脱硫生产工艺中的重要设备之一,其运行条件如下:材料:SUS304不锈钢;入口气体成分:H24010%,H2S21128%,N22178%,Cl6142%,C27149%,C39107%,iC40185%;nC41136%,nC51157%,iC52137%;工作温度:入口温度约为40℃,出口温度约为120℃;—————————————————————————————————————————————————————工作压力:入口约为0102MPa,出口约为0113MPa。该机组自1996年9月投用,2000年5月发现其入口不锈钢管线发生腐蚀开裂,导致早期失效破损,使压
3、缩机不能正常、安全运行。对3CP01酸性气压缩机用304奥氏体不锈钢管线应力腐蚀进行检测剖析,阐明腐蚀破裂原因,并提出可靠的防护措施。2 腐蚀破裂检测211 腐蚀试样的宏观观察对3CP01酸性气压缩机304不锈钢管段(以下简称压缩机开裂管段)破损部位的宏观观察,发现不锈钢的应力腐蚀开裂主要分布在母管与支管相连接的焊接处,破损状况如图1所示。腐蚀裂纹贯穿焊接接头,并向不锈钢母材纵深方向延伸,裂纹既有纵向,又有横向,围绕焊缝出现开裂。环焊缝和纵焊缝上均出现裂纹,其中C～F的裂纹纵向可长达30cm,腐蚀开裂速度高达8cm??年,属贯穿性裂纹。从管线内侧观察发现,裂纹已贯穿母材,导致不锈钢管线腐
4、蚀泄漏、早期损伤失效。图1 1828不锈钢管线腐蚀开裂宏观照片212 裂纹低倍照相法和金相分析图2为D裂纹的金相显微镜观察照片。裂纹开始无分支,周围无异物,扩展时在外壁主裂纹上出现一些二次裂纹,形成树枝状分布。这是典型的应力腐蚀破裂形成的裂纹。而作为机械性破坏,一般由其端部的应力集中引起,裂纹呈直线状〔1〕。通过金相显微镜,能看到裂纹是穿过晶界从内向外扩展,是典型的穿晶型应力腐蚀开裂,而在其它显微组织部位腐蚀很轻。213 显微组织的金相分析—————————————————————————————————————————————————————对304不锈钢管线无损部位作金相显微组织观察
5、,如图3所示。显微组织除了奥氏体相之外,沿晶界出现不连续的条状碳化合物的析出。对焊缝裂纹附近金相显微组织的观察,发现铸状焊接融敷区内也出现了裂纹,同时观察到焊缝和热影响区的过渡区间奥氏体晶粒变得粗大、晶间析出收稿日期:2000210223作者简介:郝相敏(19642),山东人,1988年毕业于天津大学化工机械专业,获学士学位。现从事设备管理工作,任机动部副部长,高级工程师,已发表论文3篇。?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.?30?石 油 化 工 设 备 技 术2001年 碳化物较多。图2 D裂纹的
6、金相显微观察照片图4 F裂纹断口扫描电镜观察表1 微区电子能谱分析结果元素谱类型OKSiKSKKKCrKFeKNiKEDEDEDEDEDEDED强度校正01995017100188611036019680189401969—————————————————————————————————————————————————————标准样元素重量品校正百分比,%016501990199019911001100110029109111214177114012128341676167100100可信度5121014011440148114931172110元子百分比,%54168112013185
7、11087110181673142图3 1828不锈钢无损部位金相显微组织合计 管外壁锈层表面的X射线衍射分析结果表明,主要由Fe2O3,FeS,Fe3O4,FeO,Cr2O3,FeS2和NiO相构成。值得指出的是衍射峰中Fe2O3和FeS相的衍射强度最大。这说明外壁和锈层表面主要由Fe2O3和FeS相组成,且硫化物参与了成膜历程。214 裂纹断口扫描电镜观察和电子能谱分析F裂纹断口扫描电镜观察结果如图4所示。3 应力腐蚀破裂原因
