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1 損傷描述及損傷機理
處于氯化物水溶液環(huán)境中的 300 系列不銹鋼或部分鎳基合金在拉應力、溫度和氯化物水溶液的共同作用下產(chǎn)生起源于表面的開(kāi)裂。
2 損傷形態(tài)
a )裂紋起源于表面,無(wú)明顯的腐蝕減薄;
b )裂紋多呈樹(shù)枝狀,有分叉;
c )裂紋一般穿晶擴展,但發(fā)生敏化的 300 系列不銹鋼應力腐蝕斷口也可能呈沿晶特征;
d )斷口通常為脆性斷口;
e ) 300 系列不銹鋼焊縫組織通常會(huì )含有一些鐵素體,形成雙相組織結構,出現氯化物應力腐蝕開(kāi)裂的可能性通常會(huì )小一些。
3 受影響的材料
a ) 300 系列不銹鋼屬敏感材料;
b )雙相不銹鋼的耐氯化物開(kāi)裂能力比 300 系列不銹鋼強;
c )鎳基合金具有極強的耐氯化物應力腐蝕開(kāi)裂能力。
4 主要影響因素
a )溫度:應力腐蝕開(kāi)裂敏感性隨溫度的升高而升高,開(kāi)裂時(shí)金屬溫度通常不低于 60 ℃。
b )濃度:敏感性隨氯化物濃度的升高而升高,但很多情況下氯離子會(huì )在局部濃縮,所以即使介質(zhì)中氯化物含量很低,也可能會(huì )發(fā)生應力腐蝕。
c )伴熱或蒸發(fā)條件:如果存在伴熱或蒸發(fā)條件將可能導致氯化物局部濃縮聚集,顯著(zhù)增加氯化物應力腐蝕開(kāi)裂敏感性。干-濕、水-汽交替的環(huán)境具有類(lèi)似作用。
d ) pH 值:發(fā)生應力腐蝕開(kāi)裂時(shí) PH值通常大于2.0 ,PH值低于此數值時(shí)多易發(fā)生均勻腐蝕。pH 值接近堿性區域時(shí),應力腐蝕開(kāi)裂可能性降低。
e )應力:應力(殘余應力或外加應力)越大,開(kāi)裂敏感性越高。高應力或冷加工構件,如膨脹節,開(kāi)裂敏感性高。
f )選材:鎳含量在 8 % ~12 %時(shí),開(kāi)裂敏感性最大,鎳含量高于 35 %時(shí)具有較高的氯化物應力腐蝕抗力,鎳含量高于45%時(shí),基本上不會(huì )發(fā)生氯化物應力腐蝕開(kāi)裂。雙相不銹鋼比 300 系列不銹鋼耐氯化物應力腐蝕能力更強,碳鋼、低合金鋼、400 系列不銹鋼則對氯化物應力腐蝕開(kāi)裂不敏感。
g )溶液中的溶解氧會(huì )加速氯化物應力腐蝕開(kāi)裂,目前仍不能確定氧含量是否存在閾值,即當氧含量低于該閾值時(shí)就不會(huì )發(fā)生氯化物應力腐蝕開(kāi)裂。
5 易發(fā)生的裝置或設備
a )所有由 300 系列不銹鋼制成的管道及設備都對氯化物應力腐蝕敏感;
b )水冷器以及常壓塔頂冷凝器工藝介質(zhì)側;
c )加氫反應后物料儲運的管道和設備,如果在停車(chē)后沒(méi)有針對性清洗,開(kāi)車(chē)或停車(chē)期間易發(fā)生開(kāi)裂;
d )保溫棉等隔熱材料被水或其他液體浸泡后,可能會(huì )在材料外表面發(fā)生層下氯化物應力腐蝕開(kāi)裂:
e )聚丙烯(聚乙烯)裝置:催化劑中含有氯化物,如三氯化鈦,在聚丙烯的合成工藝中,在與水蒸氣或水接觸的 300 系列不銹鋼制設備和管線(xiàn);
f )鍋爐排水管。
6 主要預防措施
a )選材:使用耐氯化物應力腐蝕開(kāi)裂能力較強的材料;
b )水質(zhì):當用水進(jìn)行壓力試驗時(shí),應使用氯含量低的水(至少應使氯離子含量小于 25×10-6 )試驗結束后應及時(shí)徹底烘干;
c )涂層:材料表面敷涂涂層,避免材料直接接觸介質(zhì)流體;
d )結構設計:結構設計時(shí)盡量避免導致氯化物集中或沉積的可能,尤其應避免介質(zhì)流動(dòng)死角或低流速區;。
e)消除應力:對 300 系列不銹鋼制作的部件宜進(jìn)行固溶處理,對穩定化奧氏體不銹鋼可進(jìn)行穩定化處理以消除殘余應力,但應注意熱處理可能引起的敏化會(huì )增大材料的連多硫酸應力腐蝕開(kāi)裂敏感性,也可能產(chǎn)生變形問(wèn)題以及再熱裂紋:
f )表面要求:降低材料表面粗糙度,防止機械劃痕、擦傷和麻點(diǎn)坑等,減少氯化物積聚的可能性。
7 檢測或監測方法
a )檢測方法一般為材料表面目視檢測和可疑部位滲透檢測;
b )管道、熱交換器管束和設備表面的檢測可采用渦流檢測法;
c )極細微裂紋主要采用金相檢測。
8 相關(guān)或伴隨的其他損傷
堿應力腐蝕開(kāi)裂、連多硫酸應力腐蝕開(kāi)裂。
隱石服務(wù)項目: HIC抗氫致開(kāi)裂試驗 SSC硫化氫應力腐蝕試驗 應力導向氫致開(kāi)裂SOHIC試驗 API 622防逸散過(guò)程閥門(mén)填料型式試驗 均勻腐蝕試驗 高溫高壓腐蝕試驗 金屬腐蝕速率檢測 鋁合金晶間腐蝕檢測 中性鹽霧試驗
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