常压容器应力腐蚀及其防护.doc
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1、 钢制常压容器的应力腐蚀 我们都知道,对于受内压容器,防止应力腐蚀最常用的方法为焊后进行整体热处理,对不同强度级别的材料相应控制其热处理后硬度。对于严重应力腐蚀环境下,同时进行材料无损检测,控制材料中杂质尤其是S、P含量、改善操作工况等方法,能很好地满足安全使用要求。然而,对于常压容器,我们应该如何考虑其应力腐蚀问题?首先,常压容器能不能发生应力腐蚀,这是我们经常容易忽视的问题;再者,即使发生应力腐蚀,其应力腐蚀裂纹能不能扩展直至导致设备发生破裂失效,本文将围绕这两个问题进行讨论。应力腐蚀广泛存在于石油化工行业中,其对生产设备的破坏为最危险的破坏之一,往往表面没有严重全面腐蚀就产生开裂。据国外
2、报道,目前国外因设备腐蚀造成的生产事故约占全部事故的1/3以上,其中高温腐蚀破坏事故竟高达78%,主要是因为应力腐蚀断裂和氢脆而引起的,仅应力腐蚀断裂就占腐蚀事故的35%。首先,容器发生应力腐蚀断裂主要有三大因素,1.一定的拉应力的存在(近年有些作者认为压应力在一定条件下也会发生应力腐蚀破裂),2.金属本身对应力腐蚀的敏感性,3.能引起金属发生应力腐蚀的介质。除此之外,还有一些其它因素。对于受内压容器,设备壳体受到拉应力,因此,要减小和控制其应力腐蚀,必须控制容器的工作应力和残余拉应力等;对于受外压容器,容器的应力就要考虑外压引起的应力与残余拉应力组合后的应力状态。压力容器的应力腐蚀破裂产生的
3、可能性,我们都有比较一致的看法。下面作者通过一些理论及分析阐明常压容器的应力腐蚀破裂的可能性。对于常压容器,操作压力为常压,因此这一项不产生拉应力。但是,我们知道,能引起拉应力的还有冷作加工、焊接、容器本身结构及设备及本身零部件安装等,这些均称作残余应力,这些都是不可忽视的因素,很多情况下往往成为决定性的因素。日本对不锈钢设备中零部件发生的应力腐蚀破裂的调查结果表明:残余应力引起的应力腐蚀破裂占到81%。对于冷作加工,例如,筒体卷制,加工过程中,金属晶粒会发生晶格扭曲、层间位移、发生应变,就会产生内应力。有关规范特别提出限制冷作加工变形量。就容器的材料来看,各种材料对于应力腐蚀的敏感性迥异,同
4、类材料金相组织的不同对于应力腐蚀的敏感性也不同。碳钢容器在湿硫化氢环境中产生应力腐蚀破裂的敏感性受其S、P含量的不同而产生很大差异。对于某些恶劣操作工况下,甚至对于材料在冶炼时所采用的脱S、P方法都有要求,以降低杂质化合物对应力腐蚀破裂的敏感性。从金相组织看,不同的金相组织对应力腐蚀敏感性不同,利用这点,我们通过热处理来改善容器对应力腐蚀的敏感性。有资料介绍,在同样强度和塑性水平下,钢抗硫化物应力腐蚀(SSCC)性能依淬火+回火组织 正火+回火组织 正火组织 未回火马氏体组织的顺序递降。此外,金属晶粒度、金属材料强度都对应力腐蚀裂纹敏感性有影响。 下面我们再看金属的焊接。容器在制造过程中,焊接
5、所产生的应力是导致容器产生应力腐蚀破裂的一个重要因素。焊接过程就是熔池金属本身的冶炼过程并同时与附近金属相互作用产生影响的过程。焊缝及其热影响区产生以下情况:1. 氢的富集,其对焊缝的影响为:1)在焊缝和融合区中形成微裂纹;2)在焊缝中形成气孔;3)焊接强度级别较高的合金钢、中碳钢及高碳钢时近缝区形成冷裂纹;4)在焊缝中形成氢白点。2. 焊缝熔池小、冷却快、焊缝结晶与成型不易完善,冷却速度还对某些低、中合金钢造成淬火倾向,常使焊缝出现淬硬组织。3. 迅速加热与冷却,使得热影响区经历一次特殊热处理,某些钢焊后冷却过快,会发生淬硬组织,即相当于发生淬火,其奥氏体保留至较低(350度以下)变为脆硬的
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- 常压 容器 应力 腐蚀 及其 防护
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