承压设备的腐蚀与控制

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1、承压设备的腐蚀与控制——应力腐蚀开裂目录前言定义特点SCC实例1～8影响SSCC因素各行业SSCC环境选材特点防腐蚀设计选材禁忌前言没有承压设备就没有完整的现代工业体系和现代经济。压力容器作为承压设备的通俗称谓既是承受压力的壳体又是专有技术载体，具有三个特点：结构参数的多样性，标准规范的时效性，特种设备管理的严密性。承压设备腐蚀与控制问题的重要性在于，它目前处于一个相对薄弱的环节。前言承压设备主体材料是金属材料，腐蚀、断裂、磨损是三种主要失效方式。美国90年代初估算，这三种失效造成的经济损失约占国民生产总值的10%。三

2、类失效损失相差不多，都超过GDP的3%，其中腐蚀所造成的经济损失最高。中国1997年统计，腐蚀经济损失约占国民生产总值的4%以上。前言腐蚀是不可避免的，但腐蚀可以控制和尽可能减缓。充分应用现有防腐蚀技术和知识，腐蚀损失可以挽回1/4，相当于将GDP提高一个百分点。承压设备腐蚀失效往往不能简单地归咎于某一个方面，常涉及多学科各种要素的综合。腐蚀科学是一个正处于不断发展和完善的边缘学科。前言腐蚀失效是事态发展的结果，究其原因往往涉及从设计开始的承压设备运转全过程。承压设备从业人员往往觉得腐蚀问题涉及面广，难以掌握重点，把握

3、思路，在学习中存在畏难情绪，感到不着边际。前言重点讨论应力腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀（材料与介质的相容性）、高温腐蚀等腐蚀现象。规律是普遍的，实践是特殊的。普遍的规律不以特殊的例证相补充，总有些缺憾，特殊的例证莫过于实践中出现的失效案例，从中也折射出某些要点。前言各腐蚀现象（案例）既相互联系，又各有特点。针对相关学科跨度大、抽象、难以定量计算等特点，采用典型失效案例分析方式讨论。通过案例分析建立一定的感性认识，贯通思路，了解分析和解决问题的方式、方法，为处理工程实际问题打下基础。常见腐蚀形态示意图常用英文缩写SCC：应力

4、腐蚀开裂；SSCC：硫化物应力腐蚀开裂；CS：碳钢；AS：（低）合金钢SS：不锈钢HB：氢鼓泡；HIC:氢诱发阶梯裂纹（氢致开裂）；SOHIC：应力导向氢诱发裂纹；PWHT：焊后热处理；HAZ:（焊接）热影响区LPG:液化石油气。定义特点应力腐蚀开裂(SCC)：金属材料在拉应力和特定介质的共同作用下所引起的脆性破裂。CS、AS：碱脆、硝脆（硝酸盐）、氨脆（液氨）、氢脆、硫化物、工业冷却水、碳酸盐，等。定义特点A体SS：高温碱、硫酸、连多硫酸、氯脆（氯化物水溶液）、高温水、尿素生产环境，等。环境破裂中最广泛、最严重的失效

5、形态。脆断特征应予以关注，预防应有针对性。实例1：液氨引起SCC——兼影响因素讨论对象：CS，主要是AS；汽相和液相均有发现。机理：汽相中的裂纹沿焊接热影响区直线进行，没有分枝；液相中裂纹从熔合线上引发，然后向母材伸展，穿晶型断裂。实例1：液氨引起SCC——兼影响因素讨论不论汽相或液相，除氨外还必须有O2和N2，缺一不可。15～30℃是敏感区域，低于10℃或高于40℃不甚敏感。0.2%的水可防止液氨SCC。但在加入较多的水（1%）时才能避免SCC。实例1：液氨引起SCC——兼影响因素讨论制冷装置用液氨不含水，否则结冰堵

6、管，具备SCC条件。按JB6917-93(98)《制冷装置用压力容器》、JB/T4750-2003《制冷装置用压力容器》规定，对盛装液氨的Q235-B、C，20R制压力容器可不进行PWHT。实例1：液氨引起SCC——兼影响因素讨论液氨相对较纯洁；系统有些设备工作温度↓，相应饱和蒸汽压↓；结构措施：薄管板结构、管板不兼作法兰、管板与设备法兰分离（如图）、小直径、薄壁、不设检查孔、结构简单、批量生产；采用16MnR制氨储存容器，采用丙烷、丁烷、异丁烷制冷剂的钢制压力容器要求PWHT。实例1：液氨引起SCC——兼影响因素讨论

7、实例1：化工16MnR氨罐SCC特点——兼影响因素讨论因裂纹穿透引起泄露造成停产。裂纹一部分是制造中产生的，属冷裂纹；多数是在使用过程中产生的SCC。纵焊缝状况较好，裂纹主要集中在环焊缝和接管与壳体连接的角焊缝上。裂纹多在内壁发生，逐步扩展到外壁直至穿透。内壁裂纹多发生在汽液相交界处。制造时环境温度越低，壳体越厚，越容易产生冷裂纹。实例1：——影响因素提示：应全面理解应力腐蚀各影响因素。实例2：盛装LPG容器的SSCCGB11174-89液化石油气总硫含量≤343mg/m3。合格LPG硫化物含量远低于《容规》控制指标1

8、00mg/L（343mg/m3=0.686mg/L），低于工程中控制指标（20～50mg/L）。GB150对该容器的PWHT要求是建立在多数LPG不符合要求基础上的。实例2：盛装LPG容器SSCC高强度（硬度）的CS、AS对SSCC敏感。这一特性对所有SCC都适用。硬度可以现场无损测定故被广泛采用。材料基本不发生SSCC的最高硬度