加氢装置常见的腐蚀.doc

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1、加氢装置常见的腐蚀'{*q#x(F%c:`&^"`1.    氢腐蚀0M'u!R:K8n6S氢腐蚀是在高温高压条件下，分子氢发生部分分解而变成原子氢或离子氢，并通过金属晶格和晶界向钢中扩散，扩散侵入钢中的氢与不稳定的碳化物发生化学反应，生成甲烷气泡（它包含甲烷的成核过程和成长），即Fe3C＋2H2→CH4+Fe，并在晶间空穴和非金属夹杂部位聚集，而甲烷在钢中的扩散能力很小，聚积在晶界原有的微观孔隙（或亚微观孔隙）内，形成局部高压，造成应力集中，使晶界变宽，并发展成为裂纹，开始时是很微小的，但到后期，无数裂纹相连，引起钢的强度、延性和韧性下降

2、与同时发生晶间断裂。由于这种脆化现象是发生化学反应的结果，所以他具有不可逆的性质，也称永久脆化现象。1w2U7U,l+a6t在高温高压氢气中操作的设备所发生的氢腐蚀有两种形式：一是表面脱碳，二是内部脱碳。0l;~'l2

3、/f  V&[5W1i表面脱碳不产生裂纹，这点与钢材暴露在空气、氧气或二氧化碳等一些气体所产生的脱碳相似，表面脱碳的影响一般很清，其钢材的强度和硬度局部有所下降而延性有所提高。*U!A&u&j+@1?+F  ^:O  X-K#G内部脱碳是由于氢扩散侵入到钢中发生反应生成甲烷，而甲烷又不能扩散到钢外，就聚集于晶界或夹杂物附近。

4、形成了很高的局部应力，使钢产生龟裂、裂纹或鼓包，其力学性能发生了显化。5e0r,{7]*A#N4g#R#c2D2r/m造成氢腐蚀的因素：:g$T*A  W1x*U,G$k①    操作温度、氢的分压和接触时间。温度越高或者压力越大发生高温氢腐蚀的起始时间越早。氢分压8.0MPa是个分界线，低于此值影响比较缓和，高于此值影响比较明显，操作温度200℃是个临界点，高于此温度钢材氢腐蚀程度随介质的温度升高而逐渐加重。氢在钢中的话浓度可以用下面公式表示：0b2j,y7`&V(B-d2eC＝134.9P1/2exp（－3280/T）4O'o$?)^!

5、n  x式中：(i  ~9R:[#p&BC－氢浓度"@'r!n7s9s/dP——氢分压，MPa!t#P2A  w7g+u"d"X!bT－温度，K4u0_8`#z*P-Y(J从式中可看出，温度对钢中氢浓度的影响比系统氢分压更显著。.i2w0i'S0s3@!o②    钢材中合金元素的添加情况。在钢中不能形成稳定碳化物的元素（如镍、铜）对改善钢的抗氢腐蚀的性能毫无作用；而在钢中添加形成很稳定碳化物的元素（入铬、钼、钒、钛、钨等），就可以使碳的活性降低，从而提高钢材抗氢腐蚀的能力。关于杂质的影响，在针对2.25Cr－1Mo刚的研究已发现，锡、锑会

6、增加甲烷气泡的密度、大小和生成速率。8m$N4_  C,}5F5J5D③    加工过程。钢的抗氢腐蚀性能与钢的显微组织也有密切关系。回火过程对钢的氢腐蚀性能也有影响。对于淬火状态，只需很短时间加热就出现了氢腐蚀。但是一施行回火，且回火温度越高，由于可形成稳定的碳化物，抗氢腐蚀性能就得到改善，另外对于在氢环境下使用的铬钼钢设备，施行焊后热处理同样具有提高抗氢腐蚀能力的效果。曾有试试验证明，2.25Cr－1Mo钢焊缝若不进行热处理的话，则发生氢腐蚀的温度将比纳尔逊（Nelson）曲线表示的温度低100℃以上。1l7E  R*o!L④    钢

7、材受的热应力。在高温氢气中蠕变强度会下降，特别是由于二次应力（如热应力或由冷加工所引起的应力）的存在会加速高温氢腐蚀。当没有变形时，钢材具有较长的“孕育期”，随着冷变形量增大，“孕育期”逐渐缩短，当变形量达到39％时，则在任何试验条件下都无“孕育期”，只要暴露在此条件的氢气中，裂纹立刻就发生。因此对于临氢压力容器的受压元件，应重视采用热处理消除残余应力；)X%p5M3]3d"U2F1b3I⑤    不锈钢复合层和堆焊层的影响，由于氢在奥氏体不锈钢以及铁素体钢中的溶解度和扩散系数不同，因此完整冶金结合的奥氏体不锈钢复合层和堆焊层能降低作用在目

8、材中的氢分压。5f,u-~,l!b:e"{如何防止氢腐蚀：/B1k$p&a7X&~  Y4p7C①    采用内保温、降低筒壁温度；0[4U  W  h4f0h1O②    采用耐氢腐蚀的钢板做反应器筒体；,Z%K:w2Y.%F&C③    采用抗氢腐蚀的衬里（如0Cr13、1Cr18Ni9Ti等）"K3j.U-V"}7H8M*a④    采用多层式结构，可在壁上开排气孔及特殊的集气层，将内筒渗过来的氢气集中起来排走。-]3T8i*z!h8@⑤    采用催化剂内衬筒式反应器，新氢走环形空间，使筒壁降温。7{"l0h9O9P⑥    在实

9、际应用中，对于一台设备来说，焊缝部位的氢腐蚀更不可忽视。因为通常焊接接头的抗氢腐蚀性能不如目材，特别是热影响区的粗晶区附近更显薄弱应引起重视。"u#O$}'N*x%r2

10、#N