应力腐蚀产生的条件固定拉应力

2016-03-31 - 应用心理学

应力腐蚀产生的条件 固定拉应力 特定腐蚀性介质

拉应力的来源1)载荷2)制造加工和装配过程焊接应力显著3腐蚀产物的膨胀—楔入作用 应力腐蚀的防护:书上43 1.2.3.4点 注意图的结构

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
应力腐蚀产生的条件固定拉应力

应力腐蚀实例

实例1:北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造,由于冷凝液的腐蚀发生破坏,便用304型不锈钢(00Cr18Ni9)管更换。

使用不到两年出现泄漏,检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。 书215

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
应力腐蚀产生的条件固定拉应力
实例2:某化工厂生产氯化钾的车间,一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂,转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。

经鉴定为应力腐蚀破裂。 书217

实例3:CO2压缩机一段、二段和三段中间冷却器为304L型不锈钢制造。投产一年多 相继发生泄漏。经检查,裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位。所用冷却水含氯化物0.002%~0.004%。 218 课件

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
应力腐蚀产生的条件固定拉应力
换热器中造成氯化物浓缩的原因:缝隙 管与管板连接形成的缝隙区。

由于闭塞条件使物质迁移困难,容易形成盐垢,造成氯离子浓度增高。

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
汽化 高温端冷却水强烈汽化,在缝隙区形成水垢使氯化物浓缩。

对立式换热器尤为严重 解决办法 改进管与管板的联接结构,消除缝隙。立式换热器的结构改进,提高壳程水位,使管束完全被水浸没。管板采用不锈钢—碳钢复合板,以碳钢为牺牲阳极

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
实例4:一高压釜用18-8不锈钢制造,釜外用碳钢夹套通水冷却。

冷却水为优质自来水,含氯化物量很低。高压釜进行间歇操作,每次使用后,将夹套中的水排放掉。仅操作了几次,高压釜体外表面上形成大量裂纹。 220

应力腐蚀产生的条件固定拉应力
腐蚀疲劳 产生的条件:变应力 腐蚀性介质

防护措施:最好降低构件应力值;加缓蚀剂;阴极保护等。

腐蚀疲劳实例 某钢铁厂用于废水处理的间歇反应器为哈氏合金B-2制造,反应器为圆筒形罐体,椭圆形封头,支座为普通结构钢。为避免在哈氏合金本体上异材焊接,在支座与下封头焊接处增设哈氏合金B-2过渡圈(10mm)。介质为蒸汽和1%含氟泥浆水,腐蚀性较强。投产后经常泄漏,经检查,裂缝主要发生在下环缝。 106

磨损腐蚀 腐蚀性介质 高速相对运动 湍流腐蚀和空泡腐蚀

磨蚀的控制1合理的结构设计,尽量避免产生涡流、湍流。2选择能形成保护性好的表面膜的材料以及提高材料的硬度。3不妨碍工艺条件的情况下,采用加大管径的设计,使流速降低,减缓冲刷。4在构件上采用耐磨、耐冲击、粘结力强的涂层。

磨损腐蚀实例 1一条碳钢管道输送98%浓硫酸,原来的流速为0.6m/s,输送时间需1小时。为了缩短输送时间,安装了一台大马力的泵,流速增加到1.52m/s,输送时间只需要15分钟。但管道在不到一周时间内就破坏了。 161

2注意课件的第二章32张

表面状态主要指:金属表面质量,如碰撞造成的凹面,加工造成的划痕及表面的气孔和裂纹等;还包括表面膜的缺陷和破损。 几何因素指:不合理的几何形状设计。 孔蚀的控制1尽量降低有害杂质的含量2采用抗孔蚀材料3改善热处理,减少金相缺陷和析出4尽量降低介质中的卤素离子浓度5消除结构上的死区6阴极保护

.缝隙腐蚀的防护措施 主要从结构设计上避免形成缝隙和死区。注意书上的图 孔蚀及缝隙腐蚀实例

实例1:某发电厂的冷凝器,用海军黄铜制造时由于进口端流速超过1.52m/s(临界流速),很快发生磨损腐蚀破坏。后来改用蒙乃尔合金制造冷凝器。其临界流速为2.1~2.4m/s,操作人员仍然按海军黄铜的临界流速控制,结果使蒙乃尔合金发生孔蚀。 163

实例2:炼油厂的催化裂解装置有64km长的铝制管线,在可能的地段将铝管集成一束,固定在槽钢里,槽钢的翼缘朝上安装。当进行试车时,很多铝管已不能承受压力,经检查发现大量蚀坑,有些已穿孔。

实例3:某轻油制氢装置再生塔底重沸器为U型管换热器。管程走低变气167℃,壳程走本菲尔溶液117 ℃,其中加有V2O5作为缓蚀剂 。换热管为1Cr18Ni9Ti不锈钢,管板为16Mn钢。使用两年后,发现管子与管板连接处的缝隙内发生腐蚀。

换热管与管板缝隙腐蚀的解决办法:

腐 1背部深孔密封焊

2尽量增大胀接范围

3采用填缝剂堵塞缝隙

4 加大缝隙使其中溶液能流动,消除闭塞条件

电偶腐蚀的防护措施

1.选材 从理论上讲,最好办法是不使用异种材料接触。但工程实际上,不可避免地要使用异种材料接触。最可靠的办法是测量两种金属组成电偶时产生的电偶电流的大小和阳极金属的腐蚀破坏情况,

2.合理的结构设计1)尽量避免小阳极大阴极的结构 要求紧固件对被联接件应是阴极性的 焊缝对母材应是阴极性的 尺寸小的重要部件应当是阴极性的

2)绝缘 垫片 3)加入过渡金属

3.合理利用电偶效应 可以利用电偶腐蚀达到防腐的目的。

实例1:某电厂的凝汽器的管束材质为黄铜,管板为碳钢。原来使用河水作冷却水,后来因为缺水,便掺入1/3~2/3的海水。结果凝汽器腐蚀很严重,特别是胀接处。 192

实例2:某啤酒厂的大啤酒罐,用碳钢制造,表面涂覆防腐涂料,用了20年。为了解决罐底涂料层容易损坏的问题,新造贮罐采用了不锈钢 板作罐底,筒体仍用碳钢。认为不锈钢完全耐蚀就没有涂覆涂料。几个月后,碳钢罐壁靠近不锈钢的一条窄带内发生大量蚀孔泄漏。195

实例3:一管道系统需要用低碳钢和铜管组合。为避免发生电偶腐蚀,在碳钢管和铜管间加入了一个陶瓷接头。但安装时用金属托架将管道固定在金属板制造的壁上。一年后钢管因腐蚀发生大量泄漏。 197 重点解决办法 小心

实例4:某钢制容器内装有一根铜制加热管。由于腐蚀条件温和,钢容器仅略有生锈。为了控制物料中铁的含量,将容器内壁用涂料涂覆,结果容器壁不久就腐蚀穿孔。涂层大面积突起和剥离。 195

焊接缺陷与腐蚀

1.常见的焊接表面缺陷 焊瘤、咬边、飞溅、电弧熔坑、未焊透和未熔合、焊缝不丰满或满溢、余高过高、表面气孔与裂纹等

2.异种金属焊接 化工设备上异种金属焊接很常见,而且焊缝金属与母材又不相同,因此产生电位差。“切忌产生大阴极小阳极的情况” 。

3.焊接残余应力 可用消除热应力的方法消除之。焊接处易发生应力腐蚀和晶间腐蚀。 腐蚀实例

实例1:某厂一根309Cb不锈钢薄壁管输送强腐蚀性溶液。因为管道需加

热,在不锈钢管外加一根碳钢夹套管,用309Cb不锈钢焊条与不锈钢焊接

在一起。很短时间后在焊接部位发生泄漏。试分析原因并提出解决方法。

实例2:某用于输送淀粉溶液的316L型不锈钢管在现场制造。使用6个月后,在很多环焊缝上及其附近发生泄漏。检查发现蚀孔处有焊接时形成的焊珠。126

.细菌腐蚀的控制

1外加电流阴极保护或牺牲阳极保护

阴极保护可使作为阴极的金属表面附近造成碱性环境,以抑制细菌的作用。

2采用非金属覆盖层或金属镀层,使表面光滑减少形成细菌污垢的机会。

3加入高效低毒的杀菌剂和除垢剂

细菌腐蚀实例

一闭路供水系统的管子为304L型不锈钢。用一段时间后,蚀坑穿透了管壁,对腐蚀部位进行细菌检查发现了嘉式铁杆菌。 176

氢腐蚀

发生氢腐蚀必须满足的条件:

一定氢气压力下,反应温度应高于氢腐蚀的起始温度。

一定温度下,氢气压力应高于氢腐蚀的最低分压。

氢腐蚀防护措施:1控制工作温度及操作压力

2加入抗氢腐蚀的合金元素:Cr,Mo,W,V,Nb,Ti — 可优先结合碳

3降低碳含量

热腐蚀

1)热腐蚀的环境条件 一般认为碱金属盐类,特别是Na2SO4是导致热腐蚀的必要条件。

2)热腐蚀的历程 在合金表面形成保护性的氧化层由于Cr与O的亲和力强于S与O的亲和力,发生选择性氧化,形成Cr2O3。

硫化反应阶段 沉积在Cr2O3层上的Na2SO4与Cr2O3反应释放出S

液态Na2SO4透过Cr2O3膜进入合金 破坏

3)防止热腐蚀的措施1采用抗高温热腐蚀的合金,如镍基和钴基高温合金

2去除环境中的腐蚀介质,降低燃料中的S含量

3改变设备的结构设计,如采用冷却技术,降低合金

4 表面的温度以防止热腐蚀的产生

烟气露点腐蚀或硫酸露点腐蚀。

燃烧时燃料中的硫分被氧化,在热装置的低温部位与水反应生成H2SO4而产生的腐蚀称为

烟气露点腐蚀或硫酸露点腐蚀。

露点腐蚀的防护措施1使用低硫重油,含量

2使用哈氏合金或陶瓷、聚四氟乙烯等涂料

3向重油中加入能同SO3化合成无腐蚀性物质的添加剂,如加入0.06%的Mg(OH)2浆,可大幅度降低 SO3浓度 4)从设计与工艺上考虑,使烟气温度不低于露点

烯烃脱氢反应器内,气体温度为440~560℃,处于干燥状态,对不锈钢容器腐蚀很小。容器的测压管向上倾斜,外面未保温。工作仅两天,测压管与容器壁焊接处被腐蚀穿孔泄漏。 100

大气腐蚀防腐措施

1.钢中加入Cu,P,Cr等合金元素,促使阳极钝化或提高其热力学稳定性。

2.涂层防腐

土壤腐蚀防止办法:

直流电系统要构成完整闭合回路,严禁用土壤和水作为回路的一部分。

导电线路与土壤和水间要绝缘良好。

采用断电器切断漏电途径。

阴极保护

腐蚀实例出了两次 实例一某厂选用不锈钢做地下输油管道,安装后大约一年准备投入使用,油从一端泵入,在另一端却未出现。检查发现管道由于腐蚀形成了许多小孔。进一步检查发现,附近的碳钢管道实施了阴极保护,考虑到不锈钢是耐蚀材料,并未把不锈钢管连接进入保护系统中。234

阴极保护造成杂散电流腐蚀的防护方法:

最好的方法是在设计时将附近的管道和设施都纳入阴极保护系统,一道进行保护。

提高管道相交段的绝缘等级,或涂覆新的绝缘层,以避免杂散电流流入。涂覆长度一般10m左右。

在多管道地区,最好采用多个阳极站每个站的保护电流较小,阳极离被保护管道较近,以缩小保护电流范围。

出了两次 实例二 海边一座混凝土石油装运码头,混凝土台面支撑在钢管上。钢管表面涂漆并加阴极保护。电源负极连在钢筋上。阳极是镀铂钛悬挂在海水中。在石油装卸过程中,码头受到周期性机械应力,引起混凝土某些物理破坏。使用12年后发现,平台的混凝土台面出现严重胀裂,钢筋暴露出来。237

事例三 船舶上的电焊作业,焊机放置在码头上,电焊机一条电缆接焊枪,另一条电缆接在钢码头上。作业一段时间后,发现船体局部受到严重的腐蚀。233

金属在盐类溶液中的腐蚀

某农药厂有一个碳钢制卧式液氯贮罐。一次停工检修时,冲洗管道的水被误送入罐内。开工不久贮罐壁穿孔,氯气逸出,检查发现腐蚀集中发生在水线部位。试分析原因并写出相关阳极过程是金属溶解MM22e

阴极过程是氢离子还原2H2eH2 的反应式。

水线附近,特别是水面以上0.3~1米处,由于受到海浪的冲击,钢桩表面处于湿润状态,氧的透过极为容易,而且波浪的冲击不断地破坏腐蚀产物层,因此,这些部位腐蚀速度比全浸没的部分腐蚀的速度要大3~5倍。

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