奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护.pdf

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1、腐蚀与防护P石油化工设备技术，2010，31(4)·49·etro—ChemicalEquipmentTechnology奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护刘建洲(中国石化集团宁波_T-程有限公司，浙江宁波315]03)摘要：奥氏体不锈钢一般情况下具有较好的耐腐蚀性，但在特殊的操作工况下，此材料不但不能有效地抑制腐蚀，反而还会出现诸如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等现象，后两种腐蚀其隐蔽性和危害性远大于其他腐蚀给工程带来的安全隐患要重大。文章着重介绍奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护。、关键词：奥氏体

2、不锈钢；应力腐蚀；防护在石油化工设备中，奥氏体不锈钢以其优良扩展阶段，即由裂纹源或蚀坑达到极限应力值(单的机械性能和耐腐蚀性能得到广泛应用，但其主位面积所能承受的最大载荷)为止的这一阶段；要弱点之一是易产生应力腐蚀开裂。应力腐蚀开(3)失稳断裂阶段。裂是一种腐蚀速度快，破坏严重，且往往在没有产第一阶段受力影响很小，时间长，约为断裂总生任何明显的宏观变形、不出现任何预兆的情况时间的9O。后两个阶段时间短，约为断裂总时下突然发生的脆性断裂。到目前为止，尚难在设间的1O％。在有裂纹的情况下，应力腐蚀断裂

3、过备和部件的生产、使用和运行过程中进行有效的程只有裂纹扩展和失稳断裂阶段。由此可见，应监测。应力腐蚀破坏既可能出现在设备运行过程力腐蚀断裂可能在很短时间内发生，且裂纹扩展中，也可能出现在设备使用以前，甚至出现在的加很快，最终腐蚀开裂，但也有可能若干年后发生。工、成形和制造期间。其裂纹一旦形成，扩展速度裂纹断口的形貌，宏观上属于脆性断裂，即使比其他类型的局部腐蚀速度快。因此，应力腐蚀塑性很高的材料也是如此。但从微观上观察，在开裂是目前所知的腐蚀类型中破坏性最大的一断裂面上仍有塑性流便痕迹。断面有裂纹

4、分叉现类。它不仅会因停产造成经济上的损失，还会因象，断口形貌呈海滩条纹、羽毛状、扇子形等症状。其突发性危及人身安全，特别是对承压设备，往往裂纹方向宏观上和主拉伸应力的方向垂直，微观会造成十分严重的后果。上略有偏移。据统计，在设备腐蚀事故中，奥氏体不锈钢的应力腐蚀裂纹形态有沿晶型、穿晶型和混合腐蚀占整个腐蚀事故的48～58，奥氏体不锈型。例如，奥氏体不锈钢多是穿晶型的(应力腐蚀钢的应力腐蚀开裂在所有材料的应力腐蚀开裂事破裂)，但镍基合金、铝合金和高强度钢是沿晶型故中占7O％。因此研究奥氏体不锈钢的应

5、力腐的(称为晶间腐蚀破裂)。蚀开裂机理，并采取有针对性的防护措施，对确保应力腐蚀破裂的机理，一般认为是腐蚀环境压力容器安全运行是十分必要的。中金属表面生成的保护膜在拉应力的作用下产生l应力腐蚀破裂的特征与机理滑移，使钝化膜破裂，形成蚀孔和裂纹源。金属内不锈钢在特定的腐蚀性介质和拉应力(可以部产生了一条狭窄的活性通道，随后在拉应力的是焊接、弯曲或其它成形工艺引起的残余应力，也作用下，活性通道前端的钝化膜反复破裂，产生裂可以是内压、机械载荷或热膨胀引起的应力)的同收稿日期：2009—12-07。时作用

6、下会出现低于强度极限的脆性开裂现象，作者简介：刘建州(1956一)，男，毕业于兰州职业技术学院化称为应力腐蚀。应力腐蚀断裂过程可分为三个阶工机械专业，现在中国石化集团宁波工程有限公司一直从事段：(1)萌生阶段，即由于腐蚀引起不锈钢的腐蚀压力容器设计工作，副主任工程师。敏感部位形成微小蚀坑或裂纹的阶段；(2)裂纹Email：liujzh@snec．corn石油化工设备技术纹，裂纹沿着垂直于拉应力作用的方向前进(扩子的存在则是最危险的，如卤素族，在200℃的水展)，在裂纹尖端由于是闭塞区产生了氢，部分

7、氢中仅含2×10CL，便可使18—8Cr—Ni不锈钢产就可能扩散到尖端金属内部引起脆化，在拉应力生应力腐蚀；又如水中仅含2×10F一，在室温下作用下发生脆性断裂。裂纹也随之在腐蚀和脆断即可引起敏化态Ct—Ni不锈钢的应力腐蚀。的反复作用下迅速扩大，造成纵深裂纹，直至发生一般而言，上述介质及离子来源于以下两方断裂。在奥氏体不锈钢一氯离子环境中，溶液中面：的氧促进了奥氏体不锈钢的全面钝化，溶液中的(1)工作前介质中存在的和外来的腐蚀介质氯离子破坏局部钝化，同时进人裂缝尖端，在闭塞和特定离子区生成盐酸，

8、使腐蚀加速。奥氏体不锈钢设备、部件在制造过程中和正2产生应力腐蚀的基本条件及其影响式使用前，置于腐蚀介质中或与腐蚀性介质(包括特定材料(材料因素)、特定介质(环境因素)大气和水)相接触，是许多奥氏体不锈钢设备、部和静拉伸力(力学因素)是不锈钢产生应力腐蚀断件使用初期便产生腐蚀的重要原因。工作前存在裂的几个基本条件。的腐蚀介质如下：特定材料(材料因素)——指具有一定化学成①不锈钢板、钢管出厂前的酸洗介质(目前分和组织结构的不锈钢，在一些介质中对应力腐常用HNO。+HF酸)，或酸洗后用