本文摘要:干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些? 金属腐化的危害性是十分普遍的,并且也是十分严重的。腐化会造成重大的直接或间接损失,会造成劫难性重大变乱,并且危及人身宁静。 因腐化而造成的出产设备和管道的跑、冒、滴、漏,会影响出产装置的出产周期和设备寿命,增加出产成本,同时还会因有毒物质的泄漏而污染情况,危及人类康健。按照腐化产生的机理分类 按照腐化产生的机理,可将其分为化学腐化、电化学腐化和物理腐化三大类。

小金体育app注册

干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些? 金属腐化的危害性是十分普遍的,并且也是十分严重的。腐化会造成重大的直接或间接损失,会造成劫难性重大变乱,并且危及人身宁静。

因腐化而造成的出产设备和管道的跑、冒、滴、漏,会影响出产装置的出产周期和设备寿命,增加出产成本,同时还会因有毒物质的泄漏而污染情况,危及人类康健。按照腐化产生的机理分类 按照腐化产生的机理,可将其分为化学腐化、电化学腐化和物理腐化三大类。

1、化学腐化(Chemical Corrosion) 化学腐化是指金属外貌与非电解质直接产生纯化学感化而引起的粉碎。金属在高温气体中的硫腐化、金属的高温氧化均属于化学腐化。2、 电化学腐化(Electrochemical Corrosion) 电化学腐化是指金属外貌与离子导电的介质产生电化学反映而引起的粉碎。电化学腐化是最普遍、最常见的腐化,如金属在大气、海水、泥土和各类电解质溶液中的腐化都属此类。

3、 物理腐化(Physical Corrosion) 物理腐化是指金属由于纯真的物理溶解而引起的粉碎。其特点是:当低熔点的金属溶入金属质料中时,会对金属质料发生“割裂”感化。由于低熔点的金属强度一般较低,在受力状态下它将优先断裂,从而成为金属质料的裂纹源。应该说,这种腐化在工程中并不多见。

按照腐化形态分类 按腐化形态分类,可分为全面腐化、局部腐化和应力腐化三大类。1、 全面腐化(General Corrosion) 全面腐化也称匀称腐化,是在管道较大面积上发生的水平根基沟通的腐化。匀称腐化是危险性最小的一种腐化。① 工程中往往是给出足够的腐化余量就能包管质料的机械强度和使用寿命。

② 匀称腐化常用单元时间内腐化介质对金属质料的腐化深度或金属构件的壁厚减薄量(称为腐化速率)来评定。SH3059尺度中划定:腐化速率不凌驾0.05mm/a的质料为充实耐腐化质料;腐化速率为0.05~0.1mm/a的质料为耐腐化质料;腐化速率为0.1~0.5mm/a的质料为尚耐腐化质料;腐化速率凌驾0.5mm/a的质料为不耐腐化质料。2、局部腐化(Local Corrosion) 局部腐化又称非匀称腐化,其危害性远比匀称腐化大,因为匀称腐化容易被觉察,容易设防,而局部腐化则难以预测和防备,往往在没有先兆的环境下,使金属构件忽然产生粉碎,从而造成重大火警某人身伤亡变乱。局部腐化很普遍,据统计,匀称腐化占整个腐化中的17.8%,而局部腐化则占80%阁下。

(1)点蚀(Pitting) ① 集中在全局外貌个体小点上的深度较大的腐化称为点蚀,也称孔蚀。蚀孔直径即是或小于深度。蚀孔形态如图1所示。图1 点蚀孔的各类剖面形状(选自ASTM尺度) ② 点蚀是管道最具有粉碎性的埋没的腐化形态之一。

奥氏体不锈钢管道在输送含氯离子或溴离子的介质时最容易发生点蚀。不锈钢管道外壁假如常被海水或天然水润湿,也会发生点蚀,这是因为海水或天然水中含有必然的氯离子。③ 不锈钢的点蚀历程可分为蚀孔的形成和蚀孔的成长两个阶段。钝化膜的不完整部位(露头位错、外貌缺陷等)作为点蚀源,在某一段时间内呈活性状态,电位变负,与其相近外貌之间形成微电池,而且具有大阴极小阳极面积比,使点蚀源部位金属迅速溶解,蚀孔开始形成。

已形成的蚀孔跟着腐化的继续举行。小孔内积聚了过量的正电荷,引起外部Cl-的迁入以保持电中性,继之孔内氯化物浓度增高。由于氯化物水解使孔内溶液酸化,又进一步加快孔内阳极的溶解。

这种自催化感化的成果,使蚀孔不停地向深处成长,如图2所示。图2 点蚀孔生长机理 ④ 溶液滞留容易发生点蚀;增加流速会降低点蚀倾向,敏化处置惩罚及冷加工会增加不锈钢点蚀的倾向;固溶处置惩罚能提高不锈钢耐点蚀的能力。钛的耐点蚀能力高于奥氏体不锈钢。⑤ 碳钢管道也产生点蚀,凡是是在蒸汽系统(出格是低压蒸汽)和热水系统,遭受溶解氧的腐化,温度在80~250℃间最为严重。

虽然蒸汽系统是除氧的,但由于操作节制不严格,很难包管溶解氧量不超标,因此溶解氧造成碳钢管道发生点蚀的环境常常会产生。(2)漏洞腐化(Crevice Corrosion) 当管道输送的物料为电解质溶液时,在管道内外貌的漏洞处,如法兰垫片处、单面焊未焊透处等,均会发生漏洞腐化。一些钝性金属如不锈钢、铝、钛等,容易发生漏洞腐化。漏洞腐化的机理,一般认为是浓差腐化电池的道理,即由于漏洞内和周围溶液之间氧浓度或金属离子浓度存在差异造成的。

漏洞腐化在很多介质中产生,但以含氯化物的溶液中最严重,其机理不仅是氧浓差电池的感化,另有像点蚀那样的自催化感化,如图3所示。图3 漏洞腐化的机理 (3)焊接讨论的腐化 凡是产生于不锈钢管道,有三种腐化形式。① 焊肉被腐化成海绵状,这是奥氏体不锈钢产生的δ铁素体选择性腐化。

为改善焊接机能,奥氏体不锈钢凡是要求焊缝含有3%~10%的铁素体组织,但在某些强腐化性介质中则会产生δ铁素体选择性腐化,即腐化只产生在δ铁素体相(或进一步剖析为σ相),成果呈海绵状。② 热影响区腐化。造成这种腐化的原因,是焊接历程中这里的温度正利益在敏化区,有充实的时间析出碳化物,从而发生了晶间腐化。

晶间腐化是腐化局限在晶界和晶界四周而晶粒自己腐化比力小的一种腐化形态,其成果将造成晶粒脱落或使质料机械强度降低。晶间腐化的机理是“贫铬理论”。不锈钢因含铬而有很高的耐蚀性,其含铬量必需要凌驾12%,不然其耐蚀机能和普通碳钢差不多。

不锈钢在敏化温度规模内(450~850℃),奥氏体中过饱和固溶的碳将和铬化合成Cr23C6,沿晶界沉淀析出。由于奥氏体中铬的扩散速度比碳慢,这样,生成Cr23C6所需的铅一定从晶界四周获取,从而造成晶界四周区域贫铬。

假如含铬量降到12%(钝化所需极限含铬量)以下,则贫铬区处于活化状态,作为阳极,它和晶粒之间组成腐化原电池,贫铬区阳极面积小,晶粒阴极面积大,从而造成晶界四周贫铬区的严重腐化。③ 熔合线处的刀口腐化,一般产生在用Nb及Ti不变的不锈钢(347及321)。

小金体育app注册

刀口腐化大多产生在氧化性介质中。刀口腐化示意如图4所示。图4 刀口腐化 (4)磨损腐化 也称冲刷腐化。

当腐化性流体在弯头、三通等拐弯部位忽然改变偏向,它对金属及金属外貌的钝化膜或腐化产品层发生机械冲刷粉碎感化,同时又对不停露出的金属新鲜外貌产生猛烈的电化学腐化,从而造成比其他部位更为严重的腐化损伤。这种损伤是金属以其离子或腐化产品从金属外貌离开,而不是像纯粹的机械磨损那样以固体金属粉末脱落。假如流体中夹有气泡或固体悬浮物时,则最易产生磨损腐化。不锈钢的钝化膜耐磨损腐化机能较差,钛则较好。

蒸汽系统、H2S-H2O系统对碳钢管道弯头、三通的磨损腐化均较严重。(5)冷凝液腐化 对于含水蒸气的热腐化性气体管道,在保温层中止处或破损处的内壁,由于局部温度降至露点以下,将产生冷凝现象,从而造成冷凝液腐化,即露点腐化。(6)涂层破损处的局部大气锈蚀 对于化工场的碳钢管线,这种腐化有时会很严重,因为化工场区的大气中经常含有酸性气体,比自然大气的腐化性强得多。

3、 应力腐化(Stress Corrosion) 金属质料在拉应力和特定腐化介质的配合感化下产生的断裂粉碎,称为应力腐化分裂。产生应力腐化分裂的时间有长有短,有颠末几天就开裂的,也有颠末数年才开裂的,这说明应力腐化分裂凡是有一个或长或短的孕育期。应力腐化裂纹呈枯树枝状,大要上沿着垂直于拉应力的偏向成长。

裂纹的微观形态有穿晶型、晶间型(沿晶型)和两者兼有的混淆型。应力的来历,对于管道来说,焊接、冷加工及安装时残余应力是主要的。并不是任何的金属与介质的配合感化都引起应力腐化分裂。

个中金属质料只有在某些特定的腐化情况中,才产生应力腐化分裂。表1列出了容易引起应力腐化开裂的管道金属质料和腐化情况的组合。表1 易发生应力腐化开裂的金属质料和腐化情况组合(选自SH 3059附录E) (1)碱脆 金属在碱液中的应力腐化分裂称碱脆。碳钢、低合金钢、不锈钢等多种金属质料皆可产生碱脆。

碳钢(含低合金钢)产生碱脆的趋势如图5所示。图5 碳钢在碱液中的应力腐化分裂区 由图5可知,氢氧化钠浓度在5%以上的全部浓度规模内碳钢险些都可能发生碱脆,碱脆的最低温度为50℃,所需碱液的浓度为40%~50%,以沸点四周的高温区最易产生。

裂纹呈晶间型。奥氏体不锈钢产生碱脆的趋势如图6所示。氢氧化钠浓度在0.1%以上的浓度时18-8型奥氏体不锈钢即可产生碱脆。以氢氧化钠浓度40%最危险,这时产生碱脆的温度为115℃阁下。

超低碳不锈钢的碱脆裂纹为穿晶型,含碳量高时,碱脆裂纹则为晶间型或混淆型。当奥氏体不锈钢中插手2%钼时,则可使其碱脆边界缩小,并向碱的高浓度区域移动。

镍和镍基合金具有较高的耐应力腐化的机能,它的碱脆规模变得狭窄,并且位于高温浓碱区。图6 发生应力腐化分裂的烧碱浓度与温度关系 注:曲线上部为危险区 (2)不锈钢的氯离子应力腐化分裂 氯离子不单能引起不锈钢孔蚀,更能引起不锈钢的应力腐化分裂。

产生应力腐化分裂的临界氯离子浓度随温度的上升而减小,高温下,氯离子浓度只要到达10-6,即能引起分裂。产生氯离子应力腐化分裂的临界温度为70℃。具有氯离子浓缩的条件(重复蒸干、润湿)是最易产生分裂的。

工业中产生不锈钢氯离子应力腐化分裂的环境相当普遍。不锈钢氯离子应力腐化分裂不仅仅产生在管道的内壁,产生在管道外壁的事例也不足为奇,如图7所示。图7 不锈钢管道应力腐化分裂 作为管外侧的腐化因素,被认为是保温质料的问题,对保温质料举行阐发的成果,被检讨出含有约0.5%的氯离子。

这个数值可认为是保温质料中含有的杂质,或由于保温层破损、浸入的雨水中带入并颠末浓缩的成果。(3)不锈钢连多硫酸应力腐化分裂 以加氢脱硫装置最为典型,不锈钢连多硫酸(H2SxO6,x=3~5)的应力腐化分裂颇为引人存眷。管道在正常运行时,受硫化氢腐化,生成的硫化铁,在停车检修时,与空气中的氧及水反映生成了H2SxO6。

在Cr-Ni奥氏体不锈钢管道的残余应力较大的部位(焊缝热影响区、弯管部位等)发生应力腐化裂纹。(4)硫化物腐化分裂 ① 金属在同时含有硫化氢及水的介质中产生的应力腐化分裂即为硫化物腐化分裂,简称硫裂。在天然气、石油收罗,加工炼制,石油化学及化肥等工业部分经常产生管道、阀门硫裂变乱。

产生硫裂所需的时间短则几天,长则几个月到几年不等,可是未见凌驾十年产生硫裂的事例。② 硫裂的裂纹较粗,分支较少,多为穿晶型,也有晶间型或混淆型。

产生硫裂所需的硫化氢浓度很低,只要略凌驾10-6,甚至在小于10-6的浓度下也会产生。碳钢和低合金钢在20~40℃温度规模内对硫裂的敏感性最大,奥氏体不锈钢的硫裂大多产生在高温情况中。跟着温度升高,奥氏体不锈钢的硫裂敏感性增加。在含硫化氢及水的介质中,假如同时含醋酸,或者二氧化碳和氯化钠,或磷化氢,或砷、硒、锑、碲的化合物或氯离子,则对钢的硫裂起促进感化。

对于奥氏体不锈钢的硫裂,氯离子和氧起促进感化,304L和316L不锈钢对硫裂的敏感性有如下的关系:H2S+H2O<H2S+H2O+Cl-<H2S+H2O+Cl-+O2(硫裂的敏感性由弱到强)。对于碳钢和低合金钢来说,淬火+回火的金相组织抗硫裂最好,未回火马氏体组织最差。钢抗硫裂机能依淬火+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。

小金体育app注册

钢的强度越高,越易产生硫裂。钢的硬度越高,越易产生硫裂。在产生硫裂的变乱中,焊缝出格是熔合线是最易产生分裂的部位,这是因为这里的硬度最高。NACE对碳钢焊缝的硬度举行了严格的划定:≤200HB。

这是因为焊缝硬度的漫衍比母材庞大,所以对焊缝硬度的划定比母材严格。焊缝部位常产生分裂,一方面是由于焊接残余应力的感化,另一方面是焊缝金属、熔合线及热影响区呈现淬硬组织的成果。

为防止硫裂,焊后举行有效的热处置惩罚十分须要。(5)氢损伤 氢渗透进入金属内部而造成金属机能劣化称为氢损伤,也称氢粉碎。氢损伤可分为四种差别类型:氢鼓泡、氢脆、脱碳和氢腐化。

① 氢鼓泡及氢诱发阶梯裂纹。主要产生在含湿硫化氢的介质中。硫化氢在水中离解: 钢在硫化氢水溶液中产生电化学腐化: 由上述历程可以看出,钢在这种情况中,不仅会由于阳极反映而产生一般腐化,并且由于S2-在金属外貌的吸附对氢原子复合氢分子有阻碍感化,从而促进氢原子向金属内渗透。

当氢原子向钢中渗透扩散时,碰到了裂痕、分层、空地、夹渣等缺陷,就堆积起来联合成氢分子造成体积膨胀,在钢材内部发生极大压力(可达数百兆帕)。假如这些缺陷在钢材外貌四周,则形成鼓泡,如图8所示。

假如这些缺陷在钢的内部深处,则形成诱发裂纹。它是沿轧制偏向上发生的彼此平行的裂纹,被短的横向裂纹毗连起来形成“阶梯”。氢诱发阶梯裂纹轻者使钢材脆化,重者会使有效壁厚减小到管道过载、泄漏甚至断裂。图8 氢鼓泡 氢鼓泡需要一个硫化氢临界浓度值。

有资料先容,硫化氢分压在138Pa时将发生氢鼓泡。假如在含湿硫化氢介质中同时存在磷化氢、砷、碲的化合物及CN-时,则有利于氢向钢中渗透,它们都是渗氢加快剂。氢鼓泡及氢诱发阶梯裂纹一般产生在钢板卷制的管道上。② 氢脆。

无论以什么方式进入钢内的氢,都将引起钢材脆化,即伸长率、断面收缩率显著下降,高强度钢尤其严重。若将钢材中的氢释放出来(如加热举行消氢处置惩罚),则钢的力学机能仍可恢复。氢脆是可逆的。

H2S-H2O介质常温腐化碳钢管道能渗氢,在高温高压临氢情况下也能渗氢;在不加缓蚀剂或缓蚀剂不妥的酸洗历程能渗氢,在雨天焊接或在阴极掩护过分时也会渗氢。③ 脱碳。在工业制氢装置中,高温氢气管道易发生碳损伤。

钢中的渗碳体在高温下与氢气感化生成甲烷: 反映成果导致外貌层的渗碳体减少,而碳便从相近的尚未反映的金属层逐渐扩散到此反映区,于是有必然厚度的金属层因缺碳而变为铁素体。脱碳的成果造成钢的外貌强度和疲劳极限的降低。

④ 氢腐化。钢受到高温高压氢感化后,其力学机能劣化,强度、韧性明明降低,而且是不行逆的,这种现象称为氢腐化。

氢腐化的过程可用图9来解释。图9 氢腐化的过程 氢腐化的历程大抵可分为三个阶段:孕育期,钢的机能没有变化;机能迅速变化阶段,迅速脱碳,裂纹快速扩展;最后阶段,固溶体中碳已耗尽。氢腐化的孕育期是重要的,它往往决定了钢的使用寿命。

某氢压力下发生氢腐化有一起始温度,它是权衡钢材抗氢机能的指标。低于这个温度氢腐化反映速度极慢,以至孕育期凌驾正常使用寿命。碳钢的这一温度约莫在220℃阁下。

氢分压也有一个起始点(碳钢约莫在1.4MPa阁下),即无论温度多高,低于此分压,只产生外貌脱碳而不产生严重的氢腐化。各类抗氢钢产生腐化的温度和压力组合条件,就是著名的Nelson曲线(在许多管道器材选用尺度规范内均有此曲线图,如SH3059《石油化工管道设计器材选用通则》)。冷加工变形,提高了碳、氢的扩散能力,对腐化起加快感化。某氮肥厂,氨合成塔出口至废热锅炉的高压管道,事情温度320℃阁下,事情压力33MPa,事情介质为H2、N2、NH3混淆气,应按Nelson曲线选用抗氢钢。

个中有一异径短管,由于错用了普通碳钢,使用不久便因氢腐化而分裂,造成恶性变乱,损失很是惨重。来历:煤化工同盟等 内容来历网络,版权归原作者所有。

如涉及版权,请接洽删除返回,检察更多。


本文关键词:干货,化工,管道,用,金属,质料,小金体育app注册,的,腐化,有

本文来源:小金体育手机版-www.zcreneng.com

干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些?‘小金体育app注册’

干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些? 金属腐化的危害性是十分普遍的,并且也是十分严重的。腐化会造成重大的直接或间接损失,会造成劫难性重大变乱,并且危及人身宁静。 因腐化而造成的出产设备和管道的跑、冒、滴、漏,会影响出产装置的出产周期和设备寿命,增加出产成本,同时还会因有毒物质的泄漏而污染情况,危及人类康健。按照腐化产生的机理分类 按照腐化产生的机理,可将其分为化学腐化、电化学腐化和物理腐化三大类。...

干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些?‘小金体育app注册’

干货!化工管道用金属质料的腐化有哪些? 金属腐化的危害性是十分普遍的,并且也是十分严重的。腐化会造成重大的直接或间接损失,会造成劫难性重大变乱,并且危及人身宁静。 因腐化而造成的出产设备和管道的跑、冒、滴、漏,会影响出产装置的出产周期和设备寿命,增加出产成本,同时还会因有毒物质的泄漏而污染情况,危及人类康健。按照腐化产生的机理分类 按照腐化产生的机理,可将其分为化学腐化、电化学腐化和物理腐化三大类。...

 咨询购买

咨询热线

 在线咨询  在线预约
TOP