硫化氢应力腐蚀基础知识讲座

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1、硫化氢应力腐蚀基础知识讲座1材料的破坏1.1材料的破坏形式：材料的破坏一般分为两大类，一是纯机械破坏，另一类是腐蚀破坏（包括机械和腐蚀元素的叠加）。1.2材料的破裂分为两大类：1纯机械性破裂；2腐蚀破裂，即材料在环境和应力（外加或内在的）的共同作用下引起的破裂，其中有应力腐蚀开裂（Stresscorrosioncracking,SCC）、氢损伤（Hydrogenembittelment,HE）和腐蚀疲劳（Corrosionfatigue,CF）三种类型。1.3石化企业压力容器和压力管道的腐蚀问题中国石化集团公司生产部和中国石油天然气总公司先后四次对石化企业的压力容器与管道

2、进行了调查。图11990年至1995年35个石化企业125台容器失效原因1材料的破坏1材料的破坏图11990年以来，35个石化企业Ⅱ、Ⅲ类压力容器报废原因1材料的破坏图3压力容器失效原因示意图1材料的破坏1材料的破坏石化企业面临的问题目前石化企业需要解决的共性介质腐蚀问题有二类，其一是湿硫化氢、无水液氨、Cl-、硝酸盐等的应力腐蚀问题，其二是高温下环烷酸、硫化物及氢损伤问题。1997年调查表明，1166台高强钢压力容器中有922台（占79.1%）面临着湿H2S应力腐蚀环境、高温硫腐蚀环境、Cl-应力腐蚀环境、高温高压的临氢环境等腐蚀介质环境的作用，其中117台在使用中产生

3、裂纹。2腐蚀的定义2.1腐蚀定义广义腐蚀定义：腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。ISO8044《金属与合金的腐蚀－术语及定义》对金属与合金的腐蚀定义为：金属与环境之间的物理、化学作用产生的金属性能的变化，这种变化常可能引起金属、环境或由它们组成的技术体系发生功能性损害。我国关于金属腐蚀的定义标准为GB/T10123－2001《金属和合金的腐蚀基本术语的定义。2腐蚀的定义腐蚀造成的损失按照腐蚀定义，各国统计的因腐蚀造成的经济损失约为一个国家的GDP的1.25～3.5%，因腐蚀造成的设备事故约占全部事故的1/3，其中因应力腐蚀开裂又占到腐蚀事故的1/3。据统计腐蚀造成

4、的直接损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）的损失总和。2.2腐蚀性环境含有一种或多种腐蚀剂的环境。2.3腐蚀体系包含一种或多种金属以及环境中影响腐蚀的一切因素的体系。2腐蚀的定义2.4耐蚀性能没有在任何腐蚀环境中均具耐蚀性的材料，耐蚀性标准是人为确定的，根据材料抵抗介质腐蚀破坏的能力将材料的耐均匀腐蚀性能分成若干个级别，如目前将不锈钢的耐蚀性划分为10级，将钛及钛合金耐蚀等级分为3级，将碳钢、低合金钢划分为4级（见表1）。耐蚀性是相对的，有条件的（介质、浓度、温度、杂质、压力、流速等）。选材时既要考虑其耐均匀腐蚀性能又要考虑其耐局部腐蚀的性能，在水基介质中后者更需

5、予以注意。对于局部腐蚀，一般只发生在特定的“材料－环境”体系中，材料或设备结构形式是否适用于特定的环境，可通过资料分析或试验验证。2腐蚀的定义2腐蚀的定义对于均匀腐蚀（包括非金属中的石墨、玻璃、陶瓷、混凝土）按年腐蚀率大小分为四个等级：1优良年腐蚀率<0.05mm/a；2良好年腐蚀率0.05～0.5mm/a；3可用但腐蚀较重年腐蚀率0.5～1.5mm/a；4不适用年腐蚀率>1.5mm/a；表1金属材料耐蚀等级不锈钢耐蚀等级腐蚀速率/mm·a-1钛合金耐蚀等级腐蚀速率/mm·a-1低合金钢耐蚀等级腐蚀速率/mm·a-11完全耐蚀0.0011优良<0.1271优良<0.052

6、很耐蚀0.001～0.00530.005～0.014耐蚀0.01～0.0550.05～0.102良好0.05～0.56尚耐蚀0.10～0.502良好0.127～1.2770.50～1.03可用0.5～1.58欠耐蚀1.0～5.03差>1.274不适用>1.595.0～10.010不耐蚀>10.02腐蚀的定义腐蚀数据的来源腐蚀数据包括材料在不同环境下的腐蚀行为和特定环境对不同材料的腐蚀行为，现场腐蚀环境的确定是腐蚀数据中的最重要的组成部分。腐蚀数据手册中积累了大量的间接经验，但对于“材料－环境”的组合来说这些数据仍是非常有限的，当选材环境与手册所示环境有微小的、但却有重要影

7、响的差别时，就需要借助理论知识和试验、经验来解决。但手册中或试验中的否定结论是非常重要的，它可以使选材者避免大量的浪费。最宝贵的数据是直接经验，因为实验室所模拟的环境条件可能与实际的环境有差别，所以，选材试验必须与生成实际相结合。在收集生产环境条件时，用户必须注意材料对环境的其它有害反应，如材料的腐蚀是否会污染产品质量，影响工艺流程，使催化剂中毒等。环境中的微量杂质对材料的影响也是必须慎重考虑的，在材料的腐蚀行为上，杂质（包括微生物）的影响通常是导致设备提前失效的重要因素，某些杂质还有可能防止腐蚀的发生。2腐蚀的定义2腐蚀的定