环境开裂：连多硫酸应力腐蚀开裂
2021-04-28 13:41:32
作者：设备管理与防腐 来源：设备管理与防腐
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1 损伤描述及损伤机理
停工期间设备表面的硫化物腐蚀产物与空气和水反应生成连多硫酸（H2SxO6,x=3~6），造成敏化的300系列不锈钢产生开裂（易发生在高应力区域或焊接接头热影响区），裂纹一般为沿晶扩展。这种开裂与300系列不锈钢在经历高温阶段时碳化铬在晶界析出，晶界附近的铬浓度减少，形成局部贫铬区有关。
2 损伤形态
易发生在300系列不锈钢的敏化区域，多为沿晶型开裂，开裂可能在短短几分钟或几小时内沿厚度方向迅速扩展，并穿透管道和部件。
3 受影响的材料
300系列不锈钢、合金600或600H、合金800或800H。
4 主要影响因素
a） 当环境、材料和应力的共同作用满足条件时，就可能发生开裂：
1） 环境：金属部件在硫化物环境中表面形成硫化物，硫化物与空气和水反应生成连多硫酸；
2） 材料：材料处于敏化状态或为敏感性材料；
3） 应力：存在残余应力或载荷引起的外加应力，大多数部件的残余应力通常就足以促成开裂。
b） 敏化：受影响的金属在制造、焊接或高温使用环境中会产生敏化，在金属晶界上形成碳化铬，敏化程度取决于材料成分、受热历史等因素。一般敏化会在400°C~815°C的温度范围内发生。
c） 碳含量：304或304H、316或316H等常规碳含量的不锈钢，焊接接头热影响区对敏化尤其敏感。“L”级低碳牌号（碳含量<0.03%）的不锈钢则不太敏感，通常进行焊接也不会受到敏化影响。只要长期工作温度不超过400°C，L级牌号的300系列不锈钢就不会敏化。
5 易发生的装置或设备
a） 含硫环境中使用敏化合金的所有装置，损伤多见于热交换器管束、加热炉炉管和管道；
b） 燃料为燃油、燃气、焦炭和大多数其他燃料的加热炉和高温设备，因燃料中硫含量可能受到不同程度的影响；
c） 流化床催化裂化装置的冷却环、风室、滑阀、旋分器部件、波纹管膨胀节和管道；
d） 加氢装置的加热炉炉管、进料/出料热交换器管束、波纹管膨胀节；
e） 常减压装置和焦化装置的管道。
6 主要预防措施
a） 停工过程中或停工后立即用碱液或苏打粉溶液冲洗设备，以中和连多硫酸，或在停工期间用干燥的氮气，或者氮气和氨混合气进行保护，以防止接触空气；
b） 加热炉保持燃烧室温度始终在露点温度以上，防止在加热炉管表面形成连多硫酸；
c） 选用不易敏化的材质，如稳定化奥氏体不锈钢、低碳奥氏体不锈钢、双相不锈钢或镍基合金。
7 检测或监测方法
渗透检测、金相检测。
8 相关或伴随的其他损伤
敏化。
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