化工设备腐蚀与防护.doc

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化工设备腐蚀与防护
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1Cr18Ni9晶间腐蚀　 Inconel800晶间腐蚀

材料在应力和腐蚀介质共同作用下的破裂，简称SCC(Strain Corrosion crack)
三个必要条件——应力（一般指拉应力）、腐蚀介质、敏感的材料
重要影响因素——温度、介质组分、材料成分、微观组织状态、应力
应力来源——工作载荷、焊接残余应力、冷变形应力、热应力等
开裂特点——与主要的应力源应力方向垂直、在扩展过程中一般会发生分叉现象

湿硫化氢环境下的一种钢的损伤形式
机理：在湿硫化氢环境中钢发生电化学腐蚀过程中产生的氢原子进入钢中,并在钢的内部缺陷部位(主要是非金属夹杂物与金属基体的界面)聚集成氢分子，使局部压力升高到104MPa
炼油装置中容易发生氢致开裂的设备：
汽油稳定蒸馏塔顶冷凝器、加氢脱硫装置中的成品冷却器、汽提塔塔顶冷凝器、油田集输油管线
氢致开裂的特点
主要在塑性夹杂物部位开裂、裂纹有分段、并平行于钢板表面等特征。

机理：钢暴露于高温高压氢环境中，氢吸附、渗透及扩散等过程进入钢的内部，并于钢种的碳元素发生化学反应，生成甲烷（CH4），同时使钢的的局部发生脱碳现象。随着甲烷气体在微观缺陷部位（主要是晶界处）的聚集，导致内压升高并引发裂纹的产生。
化学反应式： Fe3C + 4H = 3Fe + CH4
氢腐蚀的判定：奈耳逊曲线（1997年版）
发生的条件：温度、氢分压
微观特征：表面——脱碳现象
内部——局部脱碳现象、晶界裂纹
典型装置——合成氨装置中的氨合成塔

在交变应力和腐蚀介质共同作用下发生的破坏
主要在振动部件如：泵的轴、杆、螺旋浆轴、油气井管以及承受交变热应力的换热器管和锅炉管上发生
断口特征：宏观断口与疲劳断口有一定相似性，但断口上可见明显的腐蚀产物存在。裂纹越深、缺口效应越严重，尖端应力水平上升，腐蚀电位升高，腐蚀加剧等。
不锈钢在任何腐蚀介质中均可产生腐蚀疲劳
由于钢强度提高，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为机械疲劳；
如果提高了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为腐蚀疲劳。
腐蚀疲劳既可以是仅有一条裂纹，也可以有多条裂纹并存 (多处成核)
根据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲劳区别开来
并多呈锯齿状和台阶状；微观上裂纹一般没有分支且裂纹尖端较钝

流动的腐蚀介质对金属表面即发生腐蚀作用，又存在机械冲刷的条件下导致的金属破坏。
主要原因是钝化膜的破损
高速、湍流、气泡及固体粒子加速磨损腐蚀

含硫烟气中的SO3冷凝后生成硫酸造成的腐蚀。
低浓度硫酸为还原性酸
腐蚀形式主要是均匀腐蚀
化学腐蚀
——金属在高温及环境中的氧作用下生成金属氧化物的过程
广义的氧化——金属失去电子后化合价升高的现象
引起高温氧化的介质——O2、CO2、H2O、SO2、H2S等
——高温氧化的特殊形式
金属在含硫介质和高温共同作用下生成金属硫化物的过程。

在高温及含碳的环境气氛（如CO和烃类）中，环境中的碳化物在与钢接触时发生分解并生成游离碳，使钢表面的氧化膜破损，并渗入钢中生成碳化物的现象。一般在表面发生，碳的浓度在表面最大。乙烯裂解炉炉管和合成氨装置的转化炉炉管有次现象发生。

主要发生在珠光体型的碳钢和低合金钢上
在高温和介质环境中的O2、H2O、H2作用下发生在碳钢和低合金钢中的一种钢的表面脱碳现象。
脱碳会造成：表面硬度降低、疲劳极限下降
化工设备的应力腐蚀
应力腐蚀的定义及发生三要素
1) 敏感的金属;
2) 特定的腐蚀介质;
3) 应力(一般指拉应力，压应力？应力来源主要为焊接和冷变形残余应力。应力集中的影响？)
关于应力的描述
1) 只要能使晶面滑移的应力就能引起应力腐蚀;
2) 各种缺陷：设计不当、机械和电弧损伤、热处理不当形成的表面裂纹