煉油廠固定設(shè)備腐蝕機(jī)理

煉油廠固定設(shè)備腐蝕機(jī)理顧望平國(guó)家壓力容器與壓力管道安全技術(shù)研究中心（合肥通用機(jī)械研究院）2006-11-301mmgwp@163.com主要參考文獻(xiàn)API581-2000“基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)”APIRP580-2002“基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)”API571-2003“煉油廠固定設(shè)備腐蝕機(jī)理”日本石油學(xué)會(huì)“石油煉制裝置的材料選擇”化學(xué)工業(yè)出版社“石油工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)”2006-11-302mmgwp@163.com腐蝕機(jī)理機(jī)械和冶金故障均勻或局部厚度損失高溫腐蝕環(huán)境促進(jìn)開(kāi)裂

2006-11-303mmgwp@163.comAPI571煉油廠固定設(shè)備腐蝕機(jī)理序號(hào)腐蝕類(lèi)型序號(hào)腐蝕類(lèi)型1硫腐蝕10高溫氫腐蝕2濕硫化氫腐蝕11氧化3蠕變/應(yīng)力破斷12熱疲勞4高溫H2/H2S腐蝕13酸性水腐蝕（酸性）5連多硫酸腐蝕14耐熱襯里退化6環(huán)烷酸腐蝕15石墨化7二硫化氨腐蝕16回火脆化8氯化氨腐蝕17脫碳9鹽酸腐蝕18苛性堿開(kāi)裂2006-11-304mmgwp@163.com序號(hào)腐蝕類(lèi)型序號(hào)腐蝕類(lèi)型19苛性堿腐蝕30短時(shí)過(guò)熱——應(yīng)力開(kāi)裂20侵蝕/沖蝕31脆性斷裂21碳酸鹽應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂32σ相/X相脆化22胺開(kāi)裂33475℃脆化23氯應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂34石墨化24滲碳35再熱裂紋25氫脆36硫酸腐蝕2637HF腐蝕27熱沖擊38煙氣露點(diǎn)腐蝕28汽蝕39異金屬焊縫裂紋29石墨腐蝕40氫致裂紋（HF）2006-11-305mmgwp@163.com序號(hào)腐蝕類(lèi)型序號(hào)腐蝕類(lèi)型41脫金屬（脫鋅/脫鎳53電化學(xué)腐蝕42CO2腐蝕54機(jī)械疲勞43腐蝕疲勞55氮化44煙灰腐蝕56振動(dòng)疲勞45胺腐蝕57鈦氫化46保溫層下腐蝕58土壤腐蝕47大氣腐蝕59金屬粉化48氨應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂60應(yīng)力老化49冷卻水腐蝕61蒸汽阻滯50鍋爐水/冷凝水腐蝕62磷酸腐蝕51微生物腐蝕63苯酚(石碳酸)腐蝕52液態(tài)金屬脆化2006-11-306mmgwp@163.com１機(jī)械和冶金失效機(jī)理

2006-11-307mmgwp@163.com某些碳鋼和0.5Mo鋼在427℃～593℃范圍下長(zhǎng)期運(yùn)行后鋼中的碳化物相分解成石墨球，導(dǎo)致強(qiáng)度、延展性和/或抗蠕變能力喪失。影響因素１）化學(xué)成分、應(yīng)力、溫度和暴露時(shí)間。２）石墨化不容易被發(fā)現(xiàn)。有些炭鋼石墨化不敏感的確切原因還不清楚。３）石墨化在含Mo到1%的低合金C-Mo鋼中有發(fā)現(xiàn)。添加0.7%的Cr可以消除石墨化。４）低于427℃速度十分慢。隨溫度升高速度加快。５）有兩種類(lèi)型的石墨化,第一種是隨機(jī)的石墨化，石墨瘤在金屬中隨機(jī)分布。而這種石墨化會(huì)降低室溫拉伸強(qiáng)度，它通常不會(huì)降低耐蠕變性能。機(jī)械與冶金失效機(jī)理石墨化１/622006-11-308mmgwp@163.com６）第二種是更有害的石墨化，形成濃縮的石墨瘤鏈或局部層。會(huì)造成耐負(fù)荷能力的明顯降低，增加沿平面脆性開(kāi)裂的可能性。這種石墨化的兩種形式是焊縫熱影響區(qū)石墨化和無(wú)焊接石墨化a,焊接熱影響區(qū)石墨化通常發(fā)現(xiàn)在臨近焊縫的窄的熱影響區(qū)部位，與熱影響區(qū)的低溫邊有關(guān)。在多路焊接的對(duì)接接頭，這些區(qū)相互重疊，覆蓋了整個(gè)橫截面。石墨瘤可以在這些熱影響區(qū)的低溫邊緣形成，導(dǎo)致貧石墨帶沿這個(gè)截面擴(kuò)展。因?yàn)樗耐庥^，被稱(chēng)為眉毛石墨化。b,無(wú)焊接石墨化是一種局部石墨化，有時(shí)沿鋼鐵的局部屈服點(diǎn)發(fā)生。它也會(huì)在由于冷加工操作或彎曲造成的明顯塑性變形的區(qū)域以鏈狀發(fā)生。７）石墨化的程度和范圍通常以定性的方式來(lái)報(bào)道（沒(méi)有、輕微、中等、嚴(yán)重）。盡管很難預(yù)測(cè)它形成的速度，當(dāng)操作溫度高于538℃時(shí)，僅5年就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的熱影響區(qū)石墨化。在454℃時(shí)，經(jīng)過(guò)30到40年會(huì)發(fā)現(xiàn)非常輕微的石墨化。石墨化2006-11-309mmgwp@163.com受影響部位１）FCC、重整和焦化裝置主要的熱管線和設(shè)備。２）貝氏體牌號(hào)的敏感性比粗珠光體牌號(hào)低。３）在煉油廠，很少有直接由于石墨化造成的失效。嚴(yán)重的案例發(fā)生在FCC裝置的反應(yīng)器、管道和廢熱鍋爐；熱裂化裝置的碳鋼爐管。在0.5Mo的重整反應(yīng)器/中間加熱器管線的焊縫也發(fā)現(xiàn)了石墨化失效。４）熱影響區(qū)發(fā)生濃縮眉毛石墨化的部位，蠕變斷裂強(qiáng)度會(huì)大大降低。熱影響區(qū)的輕微或中度石墨化不會(huì)明顯降低室溫或高溫性能。５）石墨化極少發(fā)生在鍋爐表面管，但是確實(shí)在19世紀(jì)40年代發(fā)生在低合金C-0.5Mo管和管箱上。操作溫度在441-552℃范圍內(nèi)的省煤器管束、蒸汽管線和其它設(shè)備更容易遭受石墨化腐蝕。損傷的外觀或形貌１）只能用金相發(fā)現(xiàn)。石墨化2006-11-3010mmgwp@163.com２）與蠕變強(qiáng)度有關(guān)的損傷的后期，可能有微裂縫/微孔的形成、表面下開(kāi)裂或表面接觸開(kāi)裂。預(yù)防與減緩：含鉻低合金鋼可防止石墨化。

檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)１）取試樣的整個(gè)厚度作金相分析。損傷也可能發(fā)生在壁厚的中間。２）深度損傷階段包括可能難以檢測(cè)到的表面裂紋或蠕變變形。

石墨化石墨瘤碳鋼的典型鐵素體-珠光體正常組織2006-11-3011mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理軟化(球化作用)鋼鐵暴露在440-760℃范圍內(nèi)微觀組織發(fā)生變化，碳鋼中的碳化物相變不穩(wěn)定，從常規(guī)的平面形狀聚集成球狀，或從低合金鋼如1Cr-0.5Mo中小的、細(xì)微分散的碳化物轉(zhuǎn)變成大的塊狀碳化物。球化會(huì)造成強(qiáng)度和/或耐蠕變性能的損失。受影響材料：碳鋼和低合金鋼，包括C-0.5Mo，1Cr-0.5Mo，1.25Cr-0.5Mo，2.25Cr-1Mo。影響因素１）化學(xué)成分、微觀組織、暴露時(shí)間和溫度。２）球化的速度取決于溫度和初始微觀組織。球化在552℃下可以在幾小時(shí)內(nèi)發(fā)生，但是在454℃下需要幾年。３）退火鋼比常見(jiàn)鋼更耐球化。粗晶粒鋼比細(xì)晶粒鋼更耐蝕。細(xì)晶粒硅鎮(zhèn)靜鋼比鋁鎮(zhèn)靜鋼更耐蝕。2/622006-11-3012mmgwp@163.com受影響部位１）球化可發(fā)生在454℃以上的管道和設(shè)備中。強(qiáng)度損失可能高達(dá)30%左右，但失效不大可能發(fā)生，除非在很高的外加應(yīng)力下。２）強(qiáng)度的損失伴隨著韌性的增加，使得在應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生變形。３）影響FCC、重整和焦化裝置中的熱壁管線和設(shè)備。鍋爐或工藝裝置中的加熱爐管會(huì)遭受蠕變強(qiáng)度的損失，但是通常設(shè)備很少因球化而進(jìn)行更新或修復(fù)。損傷外觀或形貌１）只能通過(guò)金相發(fā)現(xiàn)。珠光體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)變，由片狀變?yōu)橥耆蚧?。２）?duì)于5%-9%CrMo合金，球化是碳化物從初始的細(xì)微分散形貌向大的塊狀碳化物轉(zhuǎn)化的過(guò)程。軟化(球化作用)2006-11-3013mmgwp@163.com軟化(球化作用)碳鋼的典型鐵體-珠光體正常結(jié)構(gòu)球化碳化物

2006-11-3014mmgwp@163.com長(zhǎng)期暴露在343℃至593℃范圍內(nèi)、某些低合金鋼中發(fā)生的金相變化而導(dǎo)致的韌性降低，由夏式?jīng)_擊試驗(yàn)測(cè)定的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。在操作溫度下韌性的損失不明顯，可能開(kāi)車(chē)和停車(chē)過(guò)程中容易受到脆性斷裂失效受影響材料：１）主要是2.25Cr-1Mo低合金鋼，3Cr-1Mo(在較小程度)和高強(qiáng)度低合金Cr-Mo-V轉(zhuǎn)子鋼。２）1972年前制造的2.25Cr-1Mo設(shè)備尤為敏感；３）C-0.5Mo和1.25Cr-0.5Mo

合金鋼受回火脆化的影響不明顯。但是，其它由于高溫?fù)p傷造成的金相變化可能會(huì)改變這些材料的韌性或高溫延展性。機(jī)械與冶金失效機(jī)理回火脆化3/622006-11-3015mmgwp@163.com影響因素１）合金組成、熱經(jīng)歷、金屬溫度和暴露時(shí)間。２）敏感性主要是由于合金元素Mg和Si及少量元素P、錫、銻、砷的存在決定的。強(qiáng)度水平和熱處理/制造過(guò)程也需要考慮。３）2.25Cr-1Mo鋼的回火脆化在482℃比在427-440℃范圍內(nèi)發(fā)展得要快，但是長(zhǎng)期暴露在440℃下的損傷更嚴(yán)重。４）多數(shù)損傷發(fā)生在在脆化溫度范圍內(nèi)服役多年后。有些在制造熱處理過(guò)程中發(fā)生.５）材料韌性的評(píng)價(jià)需要考慮缺陷類(lèi)型、環(huán)境的嚴(yán)重程度、操作條件，尤其是在氫環(huán)境中。受影響部位１）很少工廠失效是由回火脆化直接導(dǎo)致的。２）加氫裝置反應(yīng)器、熱進(jìn)料/流出物換熱器部件和熱高壓分離器。其它裝置有重整裝置（反應(yīng)器和換熱器）、FCC反應(yīng)器、焦化和減粘裂化裝置?；鼗鸫嗷?006-11-3016mmgwp@163.com３）焊縫通常比基體金屬更容易發(fā)生回火脆化.損傷外觀或形貌１）回火脆化是一種金相變化，通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)。２）夏式V形切口沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)定出的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度上限來(lái)確定，要和未脆化的或消除脆化的材料進(jìn)行對(duì)比?；鼗鸫嗷牧硪粋€(gè)重要特征是對(duì)上平臺(tái)能量沒(méi)有影響。預(yù)防與減緩１）現(xiàn)有材料a,如果材料含有臨界水平的脆化雜質(zhì)元素，并且暴露于脆化溫度范圍內(nèi)，則不能防止回火脆化

回火脆化40-ft-lb轉(zhuǎn)變溫度中一個(gè)轉(zhuǎn)變的溫度有關(guān)的夏普V形缺口韌性圖2006-11-3017mmgwp@163.comb,為降低開(kāi)停工過(guò)程中的脆斷可能性，煉油廠使用了熱態(tài)增壓步驟，限制系統(tǒng)壓力在溫度低于最小增加溫度（MPT）時(shí)達(dá)到大約25%的最大設(shè)計(jì)壓力。c,（MPT）范圍從最早的171℃，降低到新的耐回火脆化鋼（也用于降低氫脆的影響）的38℃或更低。d,如果需要焊縫修補(bǔ)，回火脆化的影響可以通過(guò)加熱到620℃來(lái)臨時(shí)逆轉(zhuǎn)（脫脆化），時(shí)間為每英寸厚度2小時(shí)，然后快速冷卻到室溫，如果再次暴露在脆化溫度范圍內(nèi)，再脆化會(huì)隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生。２）新材料a,限制基體金屬和焊縫中Mg、Si、P、錫、銻、砷的允許含量。另外，強(qiáng)度水平和PWHT步驟應(yīng)當(dāng)確定并仔細(xì)控制。b,限制基體金屬的“J*”因子和焊接金屬的“X”因子：J*=（Si+Mn）×（P+Sn）×104（元素以wt%計(jì)）X=（10P+5Sb+4Sn+As）/100（元素以ppm計(jì)）

回火脆化2006-11-3018mmgwp@163.comc,2.25Cr鋼的典型J*和X分別為100和15。研究表明，限制（P+Sn）低于0.01%就足以降低回火脆化，因?yàn)椋⊿i+Mn）控制著脆化速度。d,應(yīng)當(dāng)考慮材料專(zhuān)家的建議，以確定可以接受的組成，韌性和強(qiáng)度水平，以及新低合金鋼厚壁設(shè)備和在蠕變范圍內(nèi)操作的低合金鋼設(shè)備的適當(dāng)?shù)暮附印⒅圃?、熱處理步驟。檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)1)檢測(cè)的常用方法是在反應(yīng)器內(nèi)安裝和合金材料原始處理過(guò)程一致的試塊。定期取出試塊進(jìn)行沖擊試驗(yàn)以監(jiān)測(cè)回火脆化的進(jìn)度或確定是否需要采取修復(fù)。2)嚴(yán)格按照操作規(guī)程的熱態(tài)開(kāi)停工步驟操作。回火脆化2006-11-3019mmgwp@163.com在一中間溫度下變形和老化的共同作用下，多見(jiàn)于較老的碳鋼及C-0.5鉬低合金鋼的一種損傷形式。它將導(dǎo)致硬度和強(qiáng)度增加，而延展性及韌性降低。未經(jīng)過(guò)消除應(yīng)力的較老的具有大晶粒的碳鋼及Ｃ-0.5鉬低合金鋼敏感材料制成的厚壁容器上最可能發(fā)生。影響因素１）鋼鐵成分和制造工藝決定了敏感性。２）酸性轉(zhuǎn)爐或平爐制造的鋼比氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐（BOF）煉制的鋼雜質(zhì)元素含量高。３）

一般，堿性氧氣煉鋼爐生產(chǎn)、并用鋁完全脫氧的鋼不易受到影響。４）應(yīng)變老化效應(yīng)在被冷加工，沒(méi)有經(jīng)過(guò)消除應(yīng)力就投入中間溫度下使用的材料中發(fā)現(xiàn)。機(jī)械與冶金失效機(jī)理應(yīng)變老化4/622006-11-3020mmgwp@163.com５）含裂紋設(shè)備的應(yīng)變老化是個(gè)問(wèn)題。如果敏感材料經(jīng)過(guò)塑性變形，并暴露于中間溫度下，則已變形的區(qū)域的材料將變硬，且延展性降低。６）熱態(tài)開(kāi)停工增壓順序可防止敏感性材料發(fā)生脆性斷裂。７）應(yīng)變老化通過(guò)金相分析可以發(fā)現(xiàn)，但是早期通常不會(huì)被認(rèn)為是應(yīng)變老化。預(yù)防和減緩１）含較低含量雜質(zhì)元素和有Al（>0.015wt%）完全脫氧的較新鋼種沒(méi)有問(wèn)題。２）較老的設(shè)備，應(yīng)格外小心通過(guò)避免對(duì)設(shè)備受載荷，直到金屬溫度達(dá)到許可水平。３）敏感性材料的焊接修復(fù)前要進(jìn)行熱處理。對(duì)不可能采用熱處理的場(chǎng)合，采取預(yù)堆邊焊以盡量減少受約束的老式材料的焊接。應(yīng)變老化2006-11-3021mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理(475℃脆化暴露于316℃～540℃范圍內(nèi)在含鐵素體相的合金中發(fā)生金相變化引起的硬度增加，韌性損失；受影響材料１）400SS系列(例如：405、409、410、410S、430以及446)。２）合金2205、2304和2507等雙相不銹鋼。３）含鐵素體，特別是含焊縫和堆焊層的300系列鍛造和鑄造不銹鋼。影響因素。１）合金成分，尤其是Cr含量，鐵素體的量，操作溫度。２）鐵素體量的增加會(huì)增加了高溫下操作的損傷敏感性。造成韌性-脆性轉(zhuǎn)化溫度的明顯增加。３）損傷是累積的，在475℃以下時(shí)，需要更多的時(shí)間來(lái)達(dá)到最大的脆化。例如，在316℃時(shí)，需要數(shù)千小時(shí)。5/622006-11-3022mmgwp@163.com４）在裝置停車(chē)、開(kāi)工或嚴(yán)重異常較低溫度下影響韌性明顯。５）在更高溫度的回火或通過(guò)停留在轉(zhuǎn)換溫度范圍內(nèi)或在轉(zhuǎn)換溫度范圍內(nèi)冷卻造成了脆化。受影響部位１）有敏感材料暴露在脆化溫度范圍的裝置都會(huì)發(fā)生。２）大多數(shù)煉油廠限制鐵素體不銹鋼的使用，僅用在無(wú)壓力界限。３）常見(jiàn)的案例包括FCC、常減壓、焦化裝置中的高溫容器內(nèi)構(gòu)件和分餾塔塔盤(pán)。如：對(duì)409和410材料的塔盤(pán)進(jìn)行焊接、彎曲和加壓時(shí)造成的裂紋（通常發(fā)生在減壓塔這種材料中）。４）雙相鋼換熱器管束和長(zhǎng)時(shí)間暴露在316℃以上溫度的部件。５）很難通過(guò)金相來(lái)觀察，但可以通過(guò)彎曲和沖擊試驗(yàn)來(lái)確認(rèn)。也可以通過(guò)受影響區(qū)硬度的增加來(lái)判斷。

(475℃脆化2006-11-3023mmgwp@163.com預(yù)防和減緩

１）使用低鐵素體或無(wú)鐵素體的合金，或避免將敏感材料暴露到脆化范圍內(nèi)。２）改變合金的化學(xué)成分來(lái)降低脆化的影響。３）脆化通過(guò)熱處理來(lái)溶解析出物，然后快速冷卻是可逆的。去脆化熱處理的溫度一般為593℃或更高。如果去脆化部件暴露于相同的使用條件，其重脆化速度將比初始脆化速度更快。檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)１）取樣進(jìn)行的沖擊和彎曲試驗(yàn)。２）大部分脆化情況是在檢修期間或開(kāi)車(chē)或停車(chē)期間當(dāng)材料處在低于大約93℃時(shí)以開(kāi)裂形式發(fā)現(xiàn)。３）硬度測(cè)定。(475℃脆化2006-11-3024mmgwp@163.comHV℃475℃HB小時(shí)2006-11-3025mmgwp@163.com在538℃～954℃范圍的鐵素體(Fe-Cr)、馬氏體(Fe-Cr)、奧氏體(Fe-Cr-Ni)以及雙相不銹鋼中發(fā)生σ相硬脆組織；導(dǎo)致斷裂韌性損失；受影響材料１）300系列不銹鋼鍛造金屬、焊接金屬以及鑄件（HK/KP）。２）400系列和含17%或更高的鉻的鐵素體和馬氏體不銹鋼也很敏感；３）雙相不銹鋼。影響因素１）合金成分、時(shí)間和溫度。２）對(duì)于敏感合金，主要因素是暴露高的溫度環(huán)境中的時(shí)間。３）當(dāng)鐵素體、馬氏體、奧氏體和雙相不銹鋼暴露在538-954℃范圍內(nèi)時(shí)容易產(chǎn)生δ相。４）σ相從焊接熔敷金屬中的鐵素體相最快速地形成。它還可在300系列不銹鋼母材(奧氏體相)中形成，但通常形成速度更慢些。機(jī)械與冶金失效機(jī)理σ(σ相脆化6/622006-11-3026mmgwp@163.com５）300系列可以有10-15%的δ相。鑄造奧氏體不銹鋼會(huì)生成更多的δ相。６）如果奧氏體不銹鋼采用690℃焊后熱處理，δ相可以在幾小時(shí)內(nèi)生成。７）與固溶退火材料相比，σ化不銹鋼的拉伸及屈服強(qiáng)度稍有增加。延展性的降低和硬度的略微增加。８）具有σ相的不銹鋼通?？沙惺苷＿\(yùn)行應(yīng)力，但在冷卻到低于大約260℃的溫度時(shí)，可能表現(xiàn)出完全缺乏斷裂韌性。９）堅(jiān)硬、脆性σ化合物可使材料對(duì)晶間腐蝕更敏感。析出速率隨鉻和鉬含量的增加而增加。影響部位：１）常見(jiàn)是FCC再生器中的不銹鋼旋風(fēng)分離器、管線系統(tǒng)和閥門(mén)。２）在對(duì)鉻鉬基底金屬進(jìn)行焊后熱處理期間，300系列不銹鋼堆焊層和管-管板連接焊縫可能被脆化。３）不銹鋼加熱爐管是敏感的，且可能被脆化。σ相脆化2006-11-3027mmgwp@163.com損傷外觀和形貌１）通過(guò)金相檢查及沖擊試驗(yàn)得到證實(shí)的金相變化２）以開(kāi)裂形式出現(xiàn)，在焊縫或高約束區(qū)尤為顯著。３）FCC裝置再生器內(nèi)件的σ化304H試樣進(jìn)行的試驗(yàn)已經(jīng)表明，在10%σ相形成時(shí)，夏比沖擊韌性在649℃下為3953J。４）鑄造奧氏體不銹鋼一般具有高的鐵素體/σ含量(達(dá)40%)，且可能具有很差的高溫延展性

預(yù)防和減緩：１）300系列不銹鋼固溶化處理、２）347型不銹鋼的鐵素體含量控制在5%～9%范圍和控制304不銹鋼的鐵素體含量稍微少一些將焊縫中的σ相降到最少。３）有堆焊層設(shè)備，限制焊后熱處理溫度下的暴露時(shí)間；４）在裝置檢修、開(kāi)車(chē)或停車(chē)期間減少?zèng)_擊力；

σ相脆化2006-11-3028mmgwp@163.comσ相脆化304SS2%σ321SS10%σ304SS1%σ304SS２%σ347SS1%σ試驗(yàn)溫度%沖擊%剪切%沖擊%剪切%沖擊%剪切%沖擊%剪切%沖擊%剪切21℃21070––21103090260℃38251020––––100100480℃445015402010––100100650℃63100216071907790100100

韌性-溫度的性能趨勢(shì)數(shù)據(jù)

檢查和監(jiān)測(cè)１）多數(shù)鑄造和鍛造（焊接的）金屬在運(yùn)行或開(kāi)停工期間的脆斷以裂紋的形式發(fā)生，當(dāng)溫度低于260℃時(shí)，脆斷的影響最明顯。２）取樣檢查。2006-11-3029mmgwp@163.com是一個(gè)在應(yīng)力（殘余或外加）作用下的突然快速斷裂，材料幾乎沒(méi)有延展或塑性變形。碳鋼和低合金鋼是主要問(wèn)題，尤其是較早期的鋼。400系列不銹鋼也很敏感。影響因素１）滿足三個(gè)因素時(shí)，會(huì)發(fā)生脆性斷裂：

a,夏比沖擊試驗(yàn)中測(cè)量的材料斷裂韌性(抗裂紋類(lèi)缺陷)。

b,缺陷尺寸﹑形狀和應(yīng)力集中作用。

c,缺陷上殘余應(yīng)力量和外加應(yīng)力量。２）脆化相的存在會(huì)增加敏感性。

３）鋼的純凈度及晶粒大小對(duì)韌性和抗脆性斷裂能力具有重大影響。４）厚壁材料橫截面耐脆性斷裂性能較低，因?yàn)楦叩募s束力會(huì)增加裂紋尖端的三維應(yīng)力。機(jī)械與冶金失效機(jī)理脆性斷裂7/622006-11-3030mmgwp@163.com５）大多數(shù)情況下，脆性斷裂僅發(fā)生在低于夏比沖擊轉(zhuǎn)變溫度(或延性向脆性轉(zhuǎn)變溫度)的溫度下，此時(shí)材料韌性急劇下降。受影響部位：１）對(duì)1987年12月以前，ASME規(guī)范沒(méi)有對(duì)低溫下運(yùn)行的容器的沖擊韌性作了有限的限制。但當(dāng)時(shí)許多設(shè)計(jì)者規(guī)定了進(jìn)行補(bǔ)充沖擊試驗(yàn)。２）主要問(wèn)題是在開(kāi)車(chē)﹑停車(chē)或水壓試驗(yàn)/密封試驗(yàn)期間的脆性斷裂問(wèn)題。應(yīng)考慮厚壁設(shè)備。３）也可發(fā)生在加工輕質(zhì)烴如甲烷﹑乙烷/乙烯﹑丙烷/丙烯及丁烷的裝置中的緊急泄放事件。這包括烷基化裝置、烯烴裝置及聚乙烯裝置４）室溫水壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生。損傷外觀或形貌１）裂紋通常是直的，沒(méi)有分支，沒(méi)有任何相關(guān)的塑性變形（裂紋周?chē)鷽](méi)有剪切邊或局部縮頸）。2006-11-3031mmgwp@163.com２）斷口表面大部分由劈裂組成，含有有限的晶間開(kāi)裂和很少量的顯微空穴聚結(jié)。預(yù)防與減緩：１）對(duì)于新設(shè)備，采用特殊設(shè)計(jì)的材料，這些材料用于包括波動(dòng)和緊急泄放事件的低溫操作情況下。材料需要控制化學(xué)成分、特殊的熱處理和沖擊試驗(yàn)確認(rèn)。２）脆性斷裂是一個(gè)“事件”驅(qū)動(dòng)的損傷機(jī)理。失效取決于現(xiàn)有材料，應(yīng)力、材料韌性和缺陷大小的組合。３）對(duì)在役設(shè)備采取控制操作條件（壓力、溫度）、開(kāi)停工過(guò)程中室溫下降低壓力及高應(yīng)力區(qū)的定期檢查。４）降低脆性斷裂可能性的一些方法：

a,進(jìn)行PWHT。b,施加一個(gè)“溫”的預(yù)應(yīng)力水壓試驗(yàn)，然后進(jìn)行低溫水壓試驗(yàn)，可以擴(kuò)大最小安全操作溫度（MSOT）限制。

脆性斷裂2006-11-3032mmgwp@163.com檢驗(yàn)與監(jiān)控檢查敏感性容器是否有裂紋/缺陷

脆性斷裂20英碳鋼管線在水壓試驗(yàn)時(shí)在O.D.溝槽處發(fā)生失效溝槽和溝槽處的斷裂起始點(diǎn)（箭頭）在水壓試驗(yàn)時(shí)脆性斷裂的經(jīng)典案例2006-11-3033mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理蠕變和應(yīng)力斷裂高溫下，金屬部件在低于屈服應(yīng)力的載荷下會(huì)緩慢不斷地變形，這種蠕變損傷會(huì)最終導(dǎo)致斷裂；所有的金屬和合金受影響。影響因素１）是材料、負(fù)荷和溫度的函數(shù)。損傷的速度（應(yīng)變速度）對(duì)負(fù)荷和溫度敏感。通常，溫度增加12℃或應(yīng)力增加15%，對(duì)于不同的合金，剩余壽命會(huì)減半或更多。２）要考慮蠕變損傷的極限溫度。高于這個(gè)值，會(huì)發(fā)生蠕變損傷和蠕變開(kāi)裂。３）損傷的程度是材料和蠕變變形發(fā)生的溫度/應(yīng)力水平的函數(shù)４）即使是接近開(kāi)裂有尖端高的應(yīng)力，在極限溫度下的金屬部件的壽命仍極大。

8/62材料閾溫

碳鋼370oCC-1/2Mo400oC11/4Cr-1/2Mo425oC21/4Cr-1Mo425oC5Cr-1/2Mo425oC9Cr-1Mo425oC304HSS480oC347HSS540oC2006-11-3034mmgwp@163.com５）沒(méi)有或變形很小的蠕變損傷通常被錯(cuò)誤的認(rèn)為是蠕變脆化，通常顯示了材料有的蠕變韌性。６）低的蠕變韌性指：

a,對(duì)高拉伸強(qiáng)度材料和焊縫來(lái)說(shuō)更嚴(yán)重。b,在蠕變范圍的低溫段或在蠕變范圍上部的低應(yīng)力段更普遍。c,粗晶粒材料比細(xì)晶粒材料更容易發(fā)生d,沒(méi)有室溫性能變差的跡象e,在一些CrMo鋼中受某種碳化物類(lèi)型的促進(jìn)。7）由于腐蝕減薄造成的應(yīng)力增加會(huì)縮短失效的時(shí)間受影響部位１）操作溫度高于蠕變范圍的高溫設(shè)備中。加熱爐爐管、管托、吊架或其它加熱爐部件更容易發(fā)生。２）操作溫度接近或在蠕變范圍內(nèi)的管道和設(shè)備，如熱壁重整反應(yīng)器和加熱爐爐管、加氫重整加熱爐管、熱壁FCC反應(yīng)器、FCC主分餾塔和再生塔內(nèi)構(gòu)件。蠕變和應(yīng)力斷裂2006-11-3035mmgwp@163.com３）在重整反應(yīng)器的管嘴焊縫熱影響區(qū)和其它高應(yīng)力區(qū)域會(huì)發(fā)生低蠕變韌性失效。在重整的反應(yīng)器和高溫管線的焊縫也會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂。４）異鋼種焊接接頭（鐵素體-奧氏體焊接）在高溫下由于不同的熱膨脹應(yīng)力會(huì)遭受蠕變相關(guān)的損傷。損傷外觀和形貌

１）初期只能通過(guò)掃描電子顯微鏡來(lái)確定。在晶界通常會(huì)發(fā)現(xiàn)蠕變孔隙，在后期會(huì)形成微裂紋，然后開(kāi)裂。２）溫度正好超過(guò)極限限制，會(huì)發(fā)現(xiàn)明顯的變形。例如，加熱爐爐管在開(kāi)裂前會(huì)有明顯的膨脹。變形的量主要取決于材料，以及溫度和應(yīng)力水平的聯(lián)合作用。３）對(duì)于容器和管線，在高的金屬溫度和應(yīng)力同時(shí)發(fā)生的地方蠕變開(kāi)裂，如靠近結(jié)構(gòu)的不連續(xù)處，包括管線T型接頭、管嘴、或缺陷處的焊縫。蠕變開(kāi)裂一旦發(fā)生，進(jìn)展十分迅速。預(yù)防與減緩１）設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中避免應(yīng)力集中，加強(qiáng)操作和監(jiān)測(cè)蠕變和應(yīng)力斷裂2006-11-3036mmgwp@163.com蠕變和應(yīng)力斷裂２）選擇材料的化學(xué)成分來(lái)降低低蠕變韌性。高的焊后熱處理溫度降低有低蠕變韌性材料的蠕變開(kāi)裂，如1.25Cr-0.5Mo。３）蠕變損傷是不可逆的。一旦發(fā)現(xiàn)損傷或裂紋，部件的壽命被用完，通常對(duì)損傷的部件進(jìn)行修復(fù)或更換。高的PWHT在可提供一個(gè)蠕變韌性更高的材料，壽命更長(zhǎng)。a,設(shè)備-蠕變損傷的重整反應(yīng)器管嘴打磨除去受影響的區(qū)域及再焊接，選擇一個(gè)比初始規(guī)范更高的PWHT溫度，被成功修復(fù)。b,加熱爐爐管采用耐蠕變材料，減少熱區(qū)和局部過(guò)熱，減少結(jié)焦和測(cè)量厚度和外徑后進(jìn)行壽命評(píng)估。檢查和監(jiān)測(cè)１）應(yīng)當(dāng)采用聯(lián)合的技術(shù)（UT、RT、EC、尺寸測(cè)量和復(fù)膜）。取試樣的金相分析用于確定損傷機(jī)理。２）對(duì)于壓力容器，關(guān)注CrMo合金焊縫上。1Cr-0.5Mo和1.25Cr-0.5Mo材料更傾向于低蠕變韌性。

大部分檢驗(yàn)用目測(cè)，然后每隔幾年進(jìn)行PT或濕性熒光磁粉檢測(cè)。早期階段也可以采用橫波超聲檢測(cè)。應(yīng)繪制初始制造缺陷圖并記錄以備將來(lái)參考。2006-11-3037mmgwp@163.com

蠕變和應(yīng)力斷裂３）加熱爐爐管檢查a,檢查爐管的膨脹、鼓泡、下垂和彎曲。b,厚度測(cè)量。c,應(yīng)當(dāng)用綁帶或量規(guī)來(lái)檢查爐管的直徑增大（蠕變）現(xiàn)象，采用現(xiàn)場(chǎng)金相或?qū)t管試樣進(jìn)行金相分析。d,報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)取決于管線材質(zhì)和操作條件。爐管的短時(shí)過(guò)熱HK40加熱爐爐管的蠕變開(kāi)裂2006-11-3038mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理熱疲勞由溫度變化引起的周期交變應(yīng)力的結(jié)果導(dǎo)致變形與開(kāi)裂；在熱循環(huán)下相對(duì)運(yùn)動(dòng)或不均勻膨脹受到約束的部位發(fā)生開(kāi)裂。影響因素１）溫度變動(dòng)幅度和頻率(循環(huán)數(shù))；２）應(yīng)力和循環(huán)數(shù)增加失效時(shí)間減少３）設(shè)備的開(kāi)停工增加了熱疲勞的敏感性；如果溫度變化超過(guò)93℃開(kāi)裂就容易發(fā)生４）表面溫度快速變化增加厚度上或沿部件長(zhǎng)度上的熱梯度，會(huì)促進(jìn)損傷。例如，冷水在剛性連接的熱管上（熱沖擊）；５）剖口(如焊腳)和尖角(如接管與容器殼體的交叉處)以及其它的應(yīng)力集中都可能成為萌生部位9/622006-11-3039mmgwp@163.com受影響的部位１）例子包括冷、熱流的混合點(diǎn)，如冷凝水和蒸汽系統(tǒng)接觸的部位，如減溫或溫度調(diào)節(jié)設(shè)備。２）熱疲勞開(kāi)裂是焦炭塔殼體的主要問(wèn)題。也發(fā)生在焦炭塔裙座上，塔和裙座之間的溫度變化促進(jìn)應(yīng)力形成。３）鍋爐中最常見(jiàn)的位置是在過(guò)熱器和再熱器的相鄰管子之間的剛性連接件上。適應(yīng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)隔離塊可能被飛塵塞滿凍住。４）如果在高溫過(guò)熱器或再熱器中穿過(guò)冷卻器水墻管的管子沒(méi)有足夠柔韌，則管子可能在聯(lián)箱連接處開(kāi)裂。５）如果從吹灰器噴嘴剛出來(lái)可能是冷凝水，液態(tài)水對(duì)管子的快速冷卻會(huì)加快這種形式的損傷。損傷外觀或形貌１）熱疲勞裂紋通常起源于部件表面。它們通常較寬，由于暴露在高溫中充滿了氧化物。裂紋可以是單一或多個(gè)裂紋。

熱疲勞2006-11-3040mmgwp@163.com２）熱疲勞裂紋沿應(yīng)力的橫向方向擴(kuò)展，并且它們通常是劍形、穿晶型，并充滿氧化物。然而，開(kāi)裂在同一位置可能是軸向或周向的，或兩者都有。３）鍋爐中，裂紋通常在在角焊縫的尖端，由于部位厚度的變化導(dǎo)致應(yīng)力升高。裂紋通常開(kāi)始于附件凸緣的末端，由于受限造成彎曲。它們會(huì)發(fā)展成管子的環(huán)向裂紋。４）吹灰器中的水可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)狀裂紋。主要裂紋是周向，次裂紋是軸向裂紋。預(yù)防與減緩

１）通過(guò)設(shè)計(jì)和操作來(lái)降低熱應(yīng)力和熱循環(huán)

a,打磨焊縫、平滑過(guò)渡b,開(kāi)停工階段控制加熱和冷卻速度c,考慮不同金屬部件連接處的熱膨脹系數(shù)差異。２）設(shè)計(jì)應(yīng)考慮足以適應(yīng)不均勻膨脹熱疲勞2006-11-3041mmgwp@163.coma,滑動(dòng)襯套應(yīng)當(dāng)滑動(dòng)，避免剛性附件。b,應(yīng)在吹灰器開(kāi)機(jī)前排冷凝水。檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)１）目測(cè)、MT、PT。２）外部超聲橫波檢測(cè)檢查。３）專(zhuān)門(mén)的超聲波方法可檢測(cè)厚壁反應(yīng)器的內(nèi)部連接焊縫。熱疲勞焦炭塔襯座上的鼓脹凸出的襯邊有關(guān)的熱疲勞開(kāi)裂冷氫點(diǎn)下游熱的厚壁管2006-11-3042mmgwp@163.com熱疲勞碳鋼熱疲勞裂紋顯示了起源（此處為附件焊縫的尖端）和形狀，充滿氧化物的老的裂紋，可能終止或再開(kāi)裂更換焦炭塔鼓脹的筒節(jié)2006-11-3043mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理短期過(guò)熱–應(yīng)力開(kāi)裂因局部過(guò)熱，在相對(duì)低應(yīng)力水平下發(fā)生永久變形，通常因鼓脹并應(yīng)力斷裂失效。所有受火加熱器管材料和普通建造材料受影響。影響因素１）溫度、時(shí)間和應(yīng)力。２）常因火焰沖擊或局部過(guò)熱引起。３）內(nèi)部壓力或負(fù)荷降低，失效時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。當(dāng)溫度升高時(shí)，在低應(yīng)力下，鼓泡和變形會(huì)十分明顯。４）超過(guò)設(shè)計(jì)溫度的局部過(guò)熱。５）腐蝕減薄增加應(yīng)力和降低失效時(shí)間。１0/622006-11-3044mmgwp@163.com受影響部位：１）所有的鍋爐和加熱爐爐管都是敏感的。２）有結(jié)焦傾向的加熱爐如常減壓、重油加氫和焦化裝置。３）由于冷氫量不夠或流動(dòng)分配不均，加氫反應(yīng)器的床層容易局部過(guò)熱。４）FCC、硫磺和其它裝置有耐火材料的設(shè)備會(huì)遭受由于耐火材料損傷或過(guò)度燃燒造成的局部過(guò)熱。

損傷外觀或形貌１）主要為局部變形或3%-10%或更高的鼓包。２）開(kāi)裂如敞開(kāi)的“魚(yú)嘴”形，通常伴隨有斷口表面減薄。短期過(guò)熱–應(yīng)力開(kāi)裂被嚴(yán)重拉伸的鐵素體晶?！獢嗔蜒诱剐?006-11-3045mmgwp@163.com預(yù)防與減緩

１）正確的燃燒器控制以及結(jié)垢/沉積控制。２）好的火焰形狀。３）加氫反應(yīng)器內(nèi)安裝床層熱偶，正確的操作減少熱區(qū)發(fā)生。４）保證耐火材料的完好狀態(tài)。５）操作溫度在規(guī)定范圍。檢驗(yàn)與監(jiān)控

１）外觀檢查﹑爐管表面熱電偶或紅外線監(jiān)控溫度。２）設(shè)備耐火襯里通過(guò)變色漆和定期紅外線掃描監(jiān)控。３）保持和監(jiān)控反應(yīng)器床層熱電偶和反應(yīng)器表面熱電偶。短期過(guò)熱–應(yīng)力開(kāi)裂2006-11-3046mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理蒸汽阻滯１1/62鍋爐的操作是燃料產(chǎn)生的熱流和水冷壁或產(chǎn)汽管內(nèi)蒸汽之間的熱平衡。熱能在管壁產(chǎn)生不連續(xù)的氣泡，水流將氣泡帶走。當(dāng)熱平衡受到干擾時(shí)，單獨(dú)的氣泡結(jié)合形成蒸汽覆蓋層，這種狀況被稱(chēng)為泡核沸騰的偏離（DNB）。一旦形成蒸汽覆蓋層，幾分鐘內(nèi)會(huì)由于短時(shí)過(guò)熱而造成管線的迅速破裂。影響因素１）熱通量和流體流速。２）燃燒器造成火焰沖擊，使得熱量超過(guò)蒸汽發(fā)生管所能承受的值。３）在水側(cè)，任何限制流體流動(dòng)的物體（例如，蒸汽回路的針孔泄漏或由爐渣掉落造成的凹痕管線）會(huì)降低流速，導(dǎo)致阻滯狀態(tài)。４）高溫下蒸汽壓力造成失效。受影響部位2006-11-3047mmgwp@163.com１）所有蒸汽發(fā)生裝置包括燃燒鍋爐、廢熱鍋爐。過(guò)熱器和再熱器開(kāi)工時(shí)由于凝結(jié)物堵塞蒸汽流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致失效的發(fā)生。損傷外觀或形貌１）短時(shí)高溫失效通常表現(xiàn)為開(kāi)放式爆破，斷裂的邊緣象刀刃狀。２）金相顯示晶體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重拉長(zhǎng)，這是在失效時(shí)發(fā)生的塑性變形造成的。預(yù)防與減緩１）正確的燃燒控制，避免熱沖擊。２）正確鍋爐給水處理，防止可能導(dǎo)致流體流動(dòng)受限制發(fā)生。３）肉眼檢查管道是否有鼓脹。

蒸汽阻滯離泡核沸騰造成的短期高溫失效為全開(kāi)破裂

2006-11-3048mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理異種金屬焊縫開(kāi)裂１2/62高溫下運(yùn)行的鋼奧氏體(300系列)－鐵素體材料之間的熱膨脹系數(shù)差異，異種金屬焊縫開(kāi)裂發(fā)生在鐵素體(碳鋼或低合金鋼)側(cè)。影響因素１）連接材料的焊條金屬、加熱和冷卻速度、金屬溫度、在此溫度下的時(shí)間、焊縫形貌和熱循環(huán)。２）通常發(fā)生在鐵素體鋼和300系列SS的熱膨脹系數(shù)差異超過(guò)30%以上的地方。在高溫下，膨脹的差異導(dǎo)致在鐵素側(cè)的熱影響區(qū)產(chǎn)生高應(yīng)力。３）當(dāng)采用奧氏體不銹鋼焊條金屬時(shí)，高溫焊縫處的應(yīng)力明顯偏高。鎳基焊條金屬的熱膨脹系數(shù)和碳鋼相近，在高溫下產(chǎn)生的應(yīng)力明顯低。４）高溫下，鐵素體材料的炭擴(kuò)散進(jìn)入焊縫金屬，炭的損失導(dǎo)致鐵素體材料熱影響區(qū)蠕變強(qiáng)度的降低，增加了開(kāi)裂的可能性。５）對(duì)于碳鋼和低合金鋼，當(dāng)高于427-510℃時(shí)，就要考慮碳的擴(kuò)散。

2006-11-3049mmgwp@163.com異種金屬焊縫開(kāi)裂６）鐵素體/奧氏體接頭在高于260℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的熱膨脹應(yīng)力。７）在鐵素體鋼上采用300系列焊條的不同金屬焊接會(huì)導(dǎo)致在焊縫根部靠近鐵素體鋼側(cè)的融合線產(chǎn)生一個(gè)窄的高硬度區(qū)。使得材料容易發(fā)生各種形式的環(huán)境開(kāi)裂，如硫化物應(yīng)力開(kāi)裂或氫應(yīng)力開(kāi)裂。８）熱循環(huán)加重了開(kāi)裂。９）在液體灰腐蝕的環(huán)境，焊縫開(kāi)裂可能會(huì)由于應(yīng)力促進(jìn)腐蝕而加速。由于大的應(yīng)變，鐵素體熱影響區(qū)更容易發(fā)生腐蝕。形成并行于焊縫融合線的一個(gè)長(zhǎng)的、窄的氧化物楔。10)焊縫幾何形狀差﹑過(guò)度咬邊及其它應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)將加重裂紋形成。受影響部位１）異種鋼焊接被用于FCC反應(yīng)器和再生器周?chē)墓芫€、加熱爐爐管材質(zhì)從5Cr或9Cr換為300系列不銹鋼、加氫反應(yīng)器出口管過(guò)渡到300系列不銹鋼管線，因而堆焊在低合金鋼CrMo管嘴或管線坡口上。２）所有過(guò)熱器和再熱器具有鐵素體材料（1.25Cr-0.5Mo和2.25Cr-1Mo）和奧氏體材料（300系列不銹鋼，304H，321H，347H）相接的焊縫。2006-11-3050mmgwp@163.com損傷外觀或形貌

１）裂紋在鐵素體材料熱影響區(qū)焊縫的根部形成。２）管接頭焊縫是最容易發(fā)生問(wèn)題的部位，但是400系列的鑄造或鍛造300系列不銹鋼支撐凸掾或附件也會(huì)受影響。預(yù)防與減緩１）具有和碳鋼和低合金鋼相近熱膨脹系數(shù)的鎳基焊縫金屬可以大幅度提高接頭的壽命。２）如果采用300系列焊條，異種金屬焊縫應(yīng)當(dāng)放在低溫區(qū)。３）對(duì)于鍋爐，高溫末端的焊縫應(yīng)當(dāng)在傳熱區(qū)以外制作在遮棚或管套里面。４）在被連接的兩種材料之間安裝具有中間熱膨脹系數(shù)的小塊件。檢驗(yàn)與監(jiān)控

１）使用外觀檢查﹑MT和PT檢測(cè)方法。有內(nèi)部腐蝕情況用UT檢查。異種金屬焊縫開(kāi)裂2006-11-3051mmgwp@163.com異種金屬焊縫開(kāi)裂蠕變裂紋(黑斑)在鐵素體合金(該情況下為SA213T-22)的熱影響區(qū)當(dāng)液相煤灰腐蝕和異種金屬焊縫存在時(shí)，2.25Cr-1Mo熱影響區(qū)的應(yīng)力促進(jìn)腐蝕可能發(fā)生。異種金屬焊縫斷口沿著對(duì)接焊縫焊腳。金相橫截面表明裂紋沿著焊接金屬2006-11-3052mmgwp@163.com短時(shí)間內(nèi)熱應(yīng)力增加非常高且不均勻時(shí)，如果熱膨脹/收縮受約束，可產(chǎn)生超過(guò)屈服強(qiáng)度的應(yīng)力而開(kāi)裂。是熱疲勞開(kāi)裂的一種形式；起始裂紋為表面細(xì)裂紋。當(dāng)較冷液體與較熱金屬表面接觸時(shí)，通常發(fā)生熱沖擊。影響因素１）溫度變化的程度和材料的熱膨脹系數(shù)決定應(yīng)力的大小。２）溫度循環(huán)所產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力可萌生疲勞裂紋。３）不銹鋼具有比碳鋼和合金鋼或鎳基合金更高的熱膨脹系數(shù)。４）著火時(shí)暴露于高溫下。５）由于雨淋的結(jié)果，可能由水淬導(dǎo)致的溫度變化。６）由于溫度變化引起受約束部件膨脹或收縮有關(guān)。７）厚壁會(huì)產(chǎn)生高的熱梯度，如鑄造閥門(mén)內(nèi)部鑄造缺陷處起裂。機(jī)械與冶金失效機(jī)理熱沖擊１3/622006-11-3053mmgwp@163.com熱沖擊受影響部位：高溫設(shè)備與管線；喪失韌性的材料，如CrMo設(shè)備（回火脆化）最容易發(fā)生熱沖擊，快速停工設(shè)備；焦炭塔等。防護(hù)與緩解１）防止高溫管線中流動(dòng)中斷。２）設(shè)計(jì)約束最小化。３）安裝隔熱套管以防止壓力邊界部件上的液體沖擊。４）盡量減少雨水或消防水噴淋情形。５）檢查熱/冷注入點(diǎn)是否有潛在的熱沖擊。

檢查

PT和MT。2006-11-3054mmgwp@163.com沖蝕：固體﹑液體﹑蒸汽或其任何組合之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果而產(chǎn)生的表面材料的加速機(jī)械移除。沖蝕腐蝕：腐蝕去除了保護(hù)膜或結(jié)垢，沖蝕和腐蝕共同作用下的進(jìn)一步的減薄腐蝕。影響因素１）大多數(shù)情況下，腐蝕起一定作用，純粹的沖蝕(磨損)是少見(jiàn)的。２）金屬損失率取決于沖擊介質(zhì)(即：顆粒﹑液體﹑小液滴﹑料漿﹑兩相流)的速度及濃度、沖擊顆粒大小和硬度、處于沖蝕下的材料的硬度和抗腐蝕能力以及沖擊角度。３）金屬底層硬度的增加并不表示耐磨蝕性能的提高，尤其是腐蝕起主要作用時(shí)。４）環(huán)境－材料組合對(duì)失重的速度有個(gè)下限；流速超過(guò)這個(gè)限制，金屬損傷的速度會(huì)增加。沖蝕/沖蝕腐蝕機(jī)械與冶金失效機(jī)理１4/622006-11-3055mmgwp@163.com沖蝕/沖蝕腐蝕５)環(huán)境腐蝕性的增加會(huì)降低保護(hù)膜的穩(wěn)定性，增加金屬失重。受影響的部位：１）暴露于流動(dòng)的流體和/或催化劑的所有類(lèi)型的設(shè)備都會(huì)經(jīng)歷沖蝕和沖蝕腐蝕。

２）沖蝕可由懸浮氣體中的催化劑粒子或料漿等液體所攜帶的粒子造成。３）加氫反應(yīng)器流出物管道、設(shè)備遭遇硫化胺沖蝕腐蝕。４）環(huán)烷酸沖刷腐蝕。預(yù)防與減緩１）改變形狀。２）增加表面硬度。３）用耐腐蝕材料和/或減少腐蝕性的工藝環(huán)境。４）加緩沖板（管）。2006-11-3056mmgwp@163.com材料1fps（潮流）4fps（浸在海水槽中）27fps（轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)）碳鋼61347鑄鐵9-54硅青銅0.20.357海軍黃銅0.3329耐蝕青銅10.255G青銅10.346Al青銅1-44鋁黃銅0.4-1990-10CuNi1-1670-30CuNi（0.05%Fe）0.3-3270-30CuNi（0.5%Fe）<0.2<0.26Monel<0.2<0.21316SS0.20<0.2HastelloyC<0.2-0.05鈦0-0沖蝕/沖蝕腐蝕海水中典型的磨蝕-腐蝕速度，mpy2006-11-3057mmgwp@163.com沖蝕/沖蝕腐蝕9Cr焦化加熱爐回彎頭的磨蝕未處理冷卻水中的鑄鐵葉輪在服務(wù)4年后的情況

在葉片末端的磨蝕-腐蝕和在葉片壓力側(cè)的點(diǎn)蝕2006-11-3058mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理汽蝕１5/62空泡腐蝕是磨蝕的一種形式，是由于無(wú)數(shù)的小氣泡形成和不斷破裂造成的。爆裂的氣泡產(chǎn)生嚴(yán)重的局部沖擊力，導(dǎo)致金屬損失，被稱(chēng)為空泡腐蝕損失。氣泡可能含有液體的氣相、空氣或液體物質(zhì)產(chǎn)生的其它氣體。受影響材料：多數(shù)常見(jiàn)結(jié)構(gòu)材料，包括銅和黃銅、鑄鐵、碳鋼、低合金鋼、300系列SS、400系列SS、鎳基合金。影響因素１）泵的汽蝕余量不足可導(dǎo)致汽蝕。２）接近液體沸點(diǎn)的溫度比較低溫度下運(yùn)行更易導(dǎo)致氣泡形成。３）空泡腐蝕不需要固體或粗糙顆粒的存在，但它們會(huì)加速腐蝕。2006-11-3059mmgwp@163.com受影響部位：１）在泵殼、泵葉輪(低壓側(cè))及管口或控制閥下游管道中最常觀察到汽蝕。２）損傷還可在紊流的限流通道或其它區(qū)域發(fā)現(xiàn)。例子包括換熱器管、文丘里管、密封和軸承以及葉輪。損傷的外觀或形貌汽蝕損傷通常像邊緣清晰的點(diǎn)蝕，但在旋轉(zhuǎn)部件中具有一個(gè)氣刨的外觀。損傷僅在低壓區(qū)域發(fā)生。預(yù)防與減緩１）采取機(jī)械改造、設(shè)計(jì)或變化操作。２）可通過(guò)改變汽蝕余量或材料性質(zhì)得到防止。

a,流動(dòng)路徑呈流線型以減少紊流。

b,降低流速。

汽蝕2006-11-3060mmgwp@163.com汽蝕

c,去除夾帶的空氣。d,增加泵的吸入壓頭。e,添加物來(lái)改變流體性能。f,使用硬質(zhì)焊敷層或耐磨堆焊。g,使用較硬和/或耐腐性更強(qiáng)的合金。３）液體-固體界面狀態(tài)，選用一個(gè)更耐蝕和/或硬度更高的材料可能不提高耐性能。十分硬的材料可能不適用，因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙夙g性。檢驗(yàn)與監(jiān)控１）發(fā)生空泡腐蝕的泵聽(tīng)起來(lái)象內(nèi)部有卵石在運(yùn)動(dòng)。２）檢測(cè)流體性能，或?qū)ν牧鲄^(qū)域進(jìn)行聲學(xué)監(jiān)測(cè)以發(fā)現(xiàn)有特征的聲音頻率。３）對(duì)可疑區(qū)域的目測(cè)，及外部UT和RT檢測(cè)。2006-11-3061mmgwp@163.com汽蝕常壓渣油脫硫裝置的冷低壓分離器的排放閥，在高壓降下使用2年后發(fā)生空泡腐蝕的碳鋼蝶閥切割面損傷表面的近距離照片不銹鋼葉片低壓側(cè)的空泡腐蝕點(diǎn)蝕坑在一個(gè)大型發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵汽缸水側(cè)的空泡腐蝕點(diǎn)蝕坑2006-11-3062mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理機(jī)械疲勞16/62部件長(zhǎng)期暴露于機(jī)械加載或熱循環(huán)的周期應(yīng)力，通常遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度下突然意外失效。影響因素：幾何形狀、應(yīng)力水平、循環(huán)數(shù)和材料性質(zhì)(強(qiáng)度、硬度、微觀組織)

１)通常在循環(huán)載荷下的剖口或應(yīng)力集中源的表面萌生，所以部件的設(shè)計(jì)是決定抗疲勞開(kāi)裂能力的最重要因素。

a,機(jī)械剖口(銳角或凹槽)b,轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軸的銷(xiāo)孔

c,螺紋根部缺口d,淬火管嘴區(qū)域。

e,鋼印記f,打磨痕跡

g,鉆孔的邊緣I,腐蝕

h,焊接接頭、缺陷和/或配合不當(dāng)處。２）金相問(wèn)題和微觀組織

2006-11-3063mmgwp@163.coma,對(duì)于一些材料，如鈦、碳鋼和低合金鋼，疲勞斷裂的循環(huán)數(shù)隨應(yīng)力幅度減小直到達(dá)到一個(gè)耐久極限。低于該應(yīng)力耐久極限，則不論多少個(gè)循環(huán)，疲勞開(kāi)裂也不會(huì)發(fā)生。b,對(duì)于具有耐久極限的合金，在極限抗拉強(qiáng)度(UTS)和萌生疲勞開(kāi)裂所需的最小應(yīng)力幅度之間存在一種關(guān)聯(lián)性。耐久極限與UTS之比一般介于0.4與0.5之間。不具有耐久極限的材料，如奧氏體不銹鋼和鋁將會(huì)有一個(gè)由某一給定應(yīng)力幅度下的循環(huán)數(shù)規(guī)定的疲勞極限。c,金屬中存在的夾渣可對(duì)疲勞開(kāi)裂起加速作用。較早期“臟的”鋼或焊件時(shí)敏感。d,熱處理產(chǎn)生重大影響。一般，較細(xì)晶粒比粗晶性能好些。如淬火和回火等熱處理可提高碳鋼和低合金鋼的抗疲勞能力。e,碳鋼和鈦：不論多少次循環(huán)疲勞開(kāi)裂都不會(huì)發(fā)生的耐久極限。機(jī)械疲勞2006-11-3064mmgwp@163.com３）300系列不銹鋼、400系列不銹鋼、鋁以及大多數(shù)其它有色合金。a,這些合金沒(méi)有耐久極限的疲勞特征。最終達(dá)到疲勞斷裂與應(yīng)力大小無(wú)關(guān)。b,最大循環(huán)應(yīng)力幅度所需的應(yīng)力與部件的預(yù)定循環(huán)數(shù)相關(guān)聯(lián)。一般為106～107次循環(huán)。受影響部位１）熱循環(huán)a,每天循環(huán)操作,如焦炭塔。b,設(shè)備是輔助的或連續(xù)閑置，只是偶爾使用，如輔助鍋爐。c,在操作中有明顯溫度變化的冷卻管嘴連接，如水沖洗系統(tǒng)。

２）機(jī)械負(fù)荷

a,由于半徑和鍵槽引起的應(yīng)力集中的離心泵和壓縮機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。b,如小直徑管線可能會(huì)因?yàn)榕R近設(shè)備和/或風(fēng)導(dǎo)致振動(dòng)。對(duì)于小部件，共振也會(huì)導(dǎo)致循環(huán)負(fù)荷。c,高壓降控制閥或蒸汽減壓站可造成被連接的管道的嚴(yán)重振動(dòng)問(wèn)題。

機(jī)械疲勞2006-11-3065mmgwp@163.com損傷外觀或形貌１）失效的特征是一個(gè)“蛤殼”形指紋，源自裂紋萌生位置的“海灘標(biāo)志”的同心環(huán)。這些同心裂紋不斷擴(kuò)展直到橫截面積減少至因過(guò)載而引起的失效。２）在表面應(yīng)力集中或缺陷的部位成核，導(dǎo)致簡(jiǎn)單的“蛤殼”指紋。３）沒(méi)有明顯應(yīng)力集中的部件產(chǎn)生的裂紋通常會(huì)導(dǎo)致有多點(diǎn)成核的疲勞失效，形成多個(gè)“蛤殼”指紋。是部件偶爾超過(guò)其屈服強(qiáng)度時(shí)微觀結(jié)構(gòu)屈服的結(jié)果。預(yù)防與減緩１）設(shè)計(jì)減少應(yīng)力集中部位。２）選擇設(shè)計(jì)疲勞壽命滿足預(yù)計(jì)循環(huán)次數(shù)的金屬。３）減少部件表面打磨的標(biāo)記、刻痕和鑿痕。使用低應(yīng)力標(biāo)記的工具。４）焊縫的良好裝配和光滑過(guò)渡。５）去除機(jī)械制造的毛刺和凸緣。機(jī)械疲勞2006-11-3066mmgwp@163.com檢驗(yàn)與監(jiān)控１）無(wú)損檢測(cè)方法：PT、MT和SWUT。２）肉眼檢查小直徑管子有無(wú)振動(dòng)或其它周期性運(yùn)動(dòng)。３）監(jiān)視旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)。４）在高循環(huán)疲勞中，裂紋萌生可能在大部分疲勞壽命期間難以檢測(cè)到。機(jī)械疲勞疲勞斷裂表面的示意圖顯示了“沙灘印記”2006-11-3067mmgwp@163.com機(jī)械疲勞碳鋼管線的疲勞開(kāi)裂表面使用50年的原油儲(chǔ)罐供給線的16吋管線-彎頭焊縫的疲勞開(kāi)裂焊縫的橫截面顯示了開(kāi)裂的部位裂紋的斷裂面表面2006-11-3068mmgwp@163.com機(jī)械與冶金失效機(jī)理振動(dòng)引起的疲勞

是一種機(jī)械疲勞，裂紋是由于振動(dòng)、水錘或不穩(wěn)定的流動(dòng)導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)負(fù)荷引起的。影響因素１）接近共振時(shí)開(kāi)裂的可能性最高。２）支撐過(guò)度/缺乏會(huì)引起制動(dòng)，在應(yīng)力集中或開(kāi)口處開(kāi)裂。受影響部位：１）泵、壓縮機(jī)、閥門(mén)和調(diào)節(jié)閥上未加支撐的承插焊小管。２）不正常工作的安全閥。３）高壓降壓閥和蒸汽減壓裝置。４）換熱器管束。損傷外觀或形貌１）損傷通常是起始于高應(yīng)力點(diǎn)或不連續(xù)處（如焊接接頭或螺紋）的裂紋。２）耐火材料振動(dòng)損傷的潛在信號(hào)可以目測(cè)到。

1７/622006-11-3069mmgwp@163.com振動(dòng)引起的疲勞

預(yù)防與減緩：１）增加支撐或振動(dòng)減緩裝置。２）小管安裝筋板或加強(qiáng)圈。３）控制閥和安全閥出口處的渦旋分離可通過(guò)正確的側(cè)支管尺寸和流量穩(wěn)定方法減到最小。４）當(dāng)某一振動(dòng)段被錨定時(shí)，振動(dòng)作用可能會(huì)轉(zhuǎn)移。在安裝錨固件或減振器之前，需要做專(zhuān)門(mén)研究。檢驗(yàn)與監(jiān)控１）目測(cè)和聽(tīng)聲音，或特殊儀器檢查。２）檢查管線支撐和彈簧吊架，保溫?fù)p壞情況。熱釋放系統(tǒng)的1吋承插焊接法蘭開(kāi)工后不久發(fā)生振動(dòng)導(dǎo)致的疲勞。右圖承插焊縫裂紋的橫截面照片2006-11-3070mmgwp@163.com保溫和耐磨耐火材料都會(huì)遭受不同形式的機(jī)械損傷,以及由于氧化、硫化和其它高溫機(jī)理造成的腐蝕。耐火材料包括陶瓷纖維、澆注塊、耐火磚和塑性耐火材料。影響因素１）耐火材料襯里設(shè)備應(yīng)被設(shè)計(jì)成能夠抗腐蝕、抗熱沖擊和熱膨脹。

２）烘爐與養(yǎng)護(hù)按照標(biāo)準(zhǔn)或制造商的規(guī)范要求。３）錨固材料必須與母材的熱膨脹系數(shù)匹配。錨件必須能耐氧化。４）錨件必須能抗加熱爐和廢氣環(huán)境中的濃縮亞硫酸腐蝕。５）必須根據(jù)使用要求選擇抗磨蝕和沖蝕的耐火材料類(lèi)型和密度。受影響部位１）FCC裝置反應(yīng)器再生器、容器、管道、旋風(fēng)器、滑閥及內(nèi)件；鍋爐、廢熱鍋爐、加熱爐等。機(jī)械與冶金失效機(jī)理耐火材料退化1８/622006-11-3071mmgwp@163.com損傷外觀或形貌１）沖刷減薄、開(kāi)裂、剝落、鼓包。２）錨件腐蝕斷裂。３）襯里下面結(jié)焦，引起開(kāi)裂與鼓包。檢驗(yàn)與監(jiān)控１）用紅外成象儀監(jiān)測(cè)。２）目測(cè)。耐火材料退化2006-11-3072mmgwp@163.com焊后熱處理期間或高溫下使用期間因消除應(yīng)力引起的某一金屬的開(kāi)裂。它最常見(jiàn)于厚壁斷面。低合金鋼、300系列不銹鋼以及如合金800H等鎳基合金受影響影響因素：１）材料類(lèi)型(化學(xué)組成、雜質(zhì)元素)、晶粒大小、殘余制造應(yīng)力(冷加工、焊接)、斷面厚度(控制約束和應(yīng)力狀態(tài))、剖口和應(yīng)力集中點(diǎn)、焊縫金屬和母材強(qiáng)度、焊接和熱處理?xiàng)l件。

a,在高應(yīng)力，較厚斷面和較高強(qiáng)度材料中發(fā)生。

b,在消除外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力所需的應(yīng)變時(shí)，蠕變延展性不足，再熱裂紋在高溫下發(fā)生。如300系列的穩(wěn)定化和消除應(yīng)力熱處理過(guò)程。

c,多數(shù)裂紋被限制在熱影響區(qū)，應(yīng)力集中點(diǎn)萌生。

d,細(xì)晶沉淀粒子使晶粒比晶界更結(jié)實(shí)，并迫使蠕變變形在晶界上發(fā)生。

機(jī)械與冶金失效機(jī)理再熱裂紋1９/622006-11-3073mmgwp@163.come,再熱裂紋為晶間型裂紋，是表面破裂或埋藏型，最常見(jiàn)于焊縫熱影響區(qū)的粗晶斷面，最有可能在高約束區(qū)，包括接管焊縫和厚壁管的厚壁容器中發(fā)生。f,300系列的應(yīng)力釋放和穩(wěn)定化熱處理會(huì)造成再熱開(kāi)裂問(wèn)題，尤其是在厚壁的情況下。預(yù)防與減緩：１）設(shè)計(jì)厚壁斷面的接頭結(jié)構(gòu)約束最小化，焊接時(shí)還必須進(jìn)行充分預(yù)熱。２）粗粒導(dǎo)致熱影響區(qū)延展性低，使得材料對(duì)再熱裂紋更敏感。３）在焊縫和熱影響區(qū)交界處容易發(fā)生。４）避免橫截面的急劇變化。檢驗(yàn)與監(jiān)控１）碳鋼和低合金鋼進(jìn)行UT和MT檢查檢測(cè)到。２）

300系列不銹鋼和鎳基合金用UT和PT檢查。３）埋藏裂紋僅可通過(guò)UT檢查。再熱裂紋2006-11-3074mmgwp@163.com２均勻或局部厚度損失

2006-11-3075mmgwp@163.com異種金屬在一合適的電解液，如，潮濕或水環(huán)境或含濕氣的土壤中被連接在一起時(shí)，可在其接合處發(fā)生的腐蝕形式(貴金屬除外的所有金屬)。影響因素：１）發(fā)生條件：電解質(zhì)－不同材料－陰極與陽(yáng)極連接。２）活潑的材料(陽(yáng)極)腐蝕保護(hù)了更惰性的材料(陰極)。３）表面積比影響顯著，陰極與陽(yáng)極比與腐蝕成正比。４）同一金屬由于表面膜、結(jié)垢和/或局部環(huán)境(例如，與新的鋼管相連的舊鋼管)也可成為電偶付。均勻或局部厚度損失電化學(xué)腐蝕均勻或局部厚度損失20/62不銹鋼容器上炭鋼短管2006-11-3076mmgwp@163.com電化學(xué)腐蝕任何裝置都可能發(fā)生，埋地管線比較典型。受影響部位：１）兩種材料在焊接或螺栓連接接頭處。２）更活潑的材料可能會(huì)更多的厚度損失，或根據(jù)推動(dòng)力、導(dǎo)電性和陽(yáng)極/陰極相對(duì)面積比，可能出現(xiàn)裂縫、凹槽或點(diǎn)蝕。３）管材不同的管板和/或折流板。預(yù)防/減緩：１）正確的設(shè)計(jì)。２）在較惰性的材料上涂覆層。３）絕緣螺栓套和墊片。４）鍍鋅鋼中鋅優(yōu)先腐蝕以保護(hù)基底碳鋼，當(dāng)水溫高于大約66℃時(shí)，這種陽(yáng)極對(duì)陰極的極性相反。2006-11-3077mmgwp@163.com電化學(xué)腐蝕１鎂15黃銅２鎂合金16銅３鋅17青銅４鋁18白銅５鋁合金19蒙乃爾合金６鋼20鎳(鈍態(tài))７鑄鐵21410不銹鋼(鈍態(tài))８410不銹鋼(活潑態(tài))22304不銹鋼(鈍態(tài))９鎳銅鉻耐蝕鑄鐵23316不銹鋼(鈍態(tài))10304不銹鋼(活潑態(tài))24鈦11316不銹鋼(活潑態(tài))25石墨12鉛26金13錫27鉑14鎳被腐蝕端－陽(yáng)極—更活潑被保護(hù)端—陰極–更惰性

海水中電動(dòng)勢(shì)序按活性降低排序母材惰性金屬2006-11-3078mmgwp@163.com大氣的濕氣而發(fā)生的腐蝕形式。海洋環(huán)境和潮濕空氣含有污染物的工業(yè)環(huán)境最嚴(yán)重。碳鋼、低合金鋼及銅合金鋁受腐蝕。腐蝕速率：１）海岸環(huán)境0.5ｍｍ／ｙ。２）有酸或能形成酸的硫化合物0.125-0.25ｍｍ／ｙ。３)中等降雨量或濕度的內(nèi)陸0.025-0.075ｍｍ／ｙ。４）干燥的農(nóng)業(yè)環(huán)境<0.025ｍｍ／ｙ。５）氯化物，H2S，飛灰、鳥(niǎo)糞和其它空氣夾帶的雜質(zhì)會(huì)加速腐蝕。均勻或局部厚度損失大氣腐蝕21/622006-11-3079mmgwp@163.com受腐蝕部位：１）存留水的設(shè)計(jì)或縫隙中的濕氣更容易發(fā)生侵蝕。２）操作溫度足夠低，允許濕氣存在的管線和設(shè)備。３）不良的涂層。４）設(shè)備在高于室溫或低于室溫的操作循環(huán)溫度環(huán)境中。５）設(shè)備停工或長(zhǎng)期閑置。６）有管線支撐的管線更容易發(fā)生侵蝕。７）設(shè)備迎風(fēng)面。８）橋墩和碼頭。９）不同金屬連接的電化學(xué)環(huán)境。表面處理和正確涂敷涂層對(duì)腐蝕環(huán)境下的長(zhǎng)期防護(hù)十分關(guān)鍵。

大氣腐蝕2006-11-3080mmgwp@163.com由于水進(jìn)入保溫或耐火材料后導(dǎo)致的管線、壓力容器和結(jié)構(gòu)部件的腐蝕。碳鋼、低合金鋼、300系列不銹鋼和雙相不銹鋼受影響。影響因素：１）當(dāng)金屬溫度在沸點(diǎn)100℃和121℃之間時(shí)，水較不易蒸發(fā)、保溫層保濕時(shí)間較長(zhǎng)，腐蝕變得更加劇烈。２）在水露點(diǎn)以下運(yùn)行的設(shè)備容易在金屬表面凝結(jié)。３）在海洋環(huán)境或有大量濕氣存在的地方腐蝕溫度會(huì)超過(guò)121℃。４）吸濕的保溫材料。５）循環(huán)熱操作或間斷操作。６）保溫中析出的雜質(zhì)，如氯化物。７）空氣攜帶的腐蝕雜質(zhì)。均勻或局部厚度損失保溫層下腐蝕22/622006-11-3081mmgwp@163.com受影響部位：１）碳鋼和低合金鋼有點(diǎn)蝕和減薄。２）300系列，400系列和雙相鋼有點(diǎn)蝕和局部腐蝕。３）如果氯化物存在，300系列會(huì)遭受SCC，而雙相SS敏感性差一些。４）高濕度附近：涼水塔下風(fēng)向、蒸汽排放口、酸性水氣、或靠近噴水的輔助冷卻設(shè)備。５）損壞的保溫、耐水汽層、耐候?qū)踊蛘谏w層；保溫中的插入物或保溫終點(diǎn)如法蘭等部位發(fā)生。６）梯子和平臺(tái)支架、吊耳、管嘴和加強(qiáng)圈處。７）有蒸汽伴熱線泄漏或損傷的管線設(shè)備。８）涂層局部損傷的部位。９）水分重力下流部位，如垂直設(shè)備上的保溫支撐圈、不正確終接的防火層；直接與垂直管連接的水平管的最初幾米是很典型的。保溫層下腐蝕2006-11-3082mmgwp@163.com防護(hù)/緩解１）采用可靠的涂層和維護(hù)絕緣/密封/耐水層防止水滲透的方法來(lái)防護(hù)。２）選擇保溫材料十分重要，低吸水性保溫材料。３）300系列應(yīng)當(dāng)使用低氯材料保溫。４）不必要的保溫必須去除。５）利用多種檢查技術(shù)以獲得最經(jīng)濟(jì)有效的結(jié)果。

a)部分和/或全部保溫的目測(cè)。b)實(shí)時(shí)便攜式X光（對(duì)于小管徑管線）。c)中子背散射技術(shù)用于確定濕保溫材料。d)深穿透渦流檢測(cè)(可由爬行機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行。e)IR熱像儀。f)超聲導(dǎo)波檢測(cè)。g)厚度驗(yàn)證UT技術(shù)。保溫層下腐蝕跨線的便攜式RT照片2006-11-3083mmgwp@163.com碳鋼和其它金屬由于冷卻水溶解的鹽、氣體、有機(jī)化合物或微生物造成的均勻或局部腐蝕。影響因素：１）流體溫度、水的類(lèi)型（新鮮、有咸味的、鹽水）和冷卻系統(tǒng)的類(lèi)型（一次性、開(kāi)路循環(huán)、閉路循環(huán)）、氧含量、流速。２）結(jié)垢可能是由于礦物沉淀（硬的）、淤泥、懸浮的有機(jī)材料、腐蝕產(chǎn)物、軋制氧化皮、海水和微生物生長(zhǎng)造成的。３）流速低于1m/s容易導(dǎo)致結(jié)垢、沉積。由死角或停滯區(qū)引起殼程腐蝕加快，通常是垢下腐蝕、縫隙腐蝕或微生物腐蝕的局部腐蝕。４）工藝側(cè)的溫度高于60℃新鮮水會(huì)存在結(jié)垢傾向，有咸味的水和鹽水出口溫度高于46℃導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)垢。５）增加氧含量會(huì)增加碳鋼的均勻腐蝕速度。均勻或局部厚度損失冷卻水腐蝕

23/622006-11-3084mmgwp@163.com冷卻水腐蝕６）300系列可以遭受點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和SCC。７）銅/鋅合金會(huì)遭受脫鋅。水中存在氨或銨化合物，銅鋅合金會(huì)遭受SCC。８）ERW碳鋼會(huì)遭受?chē)?yán)重的焊縫和/或熱影響區(qū)腐蝕。９）當(dāng)和一個(gè)陽(yáng)極材料相接，鈦會(huì)遭受?chē)?yán)重的氫脆10）管嘴入口/出口和管線入口的波狀或光滑腐蝕是由于流動(dòng)導(dǎo)致的腐蝕、沖蝕或磨損造成的。防護(hù)/緩解

1)通過(guò)冷卻水系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)、操作和化學(xué)處理來(lái)防護(hù)。2)工藝入口側(cè)的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)低于100℃。3)必須保證最小和最大水流速。4)換熱器部件的材質(zhì)需要升級(jí)以提高耐蝕性。5)管的ID和OD進(jìn)行定期清洗。6)冷卻水應(yīng)當(dāng)走管程，以減少滯流現(xiàn)象。2006-11-3085mmgwp@163.com鍋爐系統(tǒng)和冷凝水回水管道上的全面腐蝕和點(diǎn)蝕。影響因素１）溶解的氣體(氧氣和二氧化碳)濃度、pH、溫度、給水質(zhì)量和特殊給水處理系統(tǒng)。２）防腐通過(guò)F3O4(四氧化三鐵)保護(hù)層達(dá)到。３）對(duì)于特殊的水系統(tǒng)和鍋爐給水處理系統(tǒng)，阻垢劑必須與除氧劑配合使用。４）聯(lián)氨、中和氨和銨化合物會(huì)造成Cu-Zn合金的SCC。５）冷凝水回水系統(tǒng)中的腐蝕往往是由二氧化碳引起。管壁呈平滑凹槽。６）氧氣腐蝕引起點(diǎn)蝕，級(jí)間換熱器和省煤器侵蝕最嚴(yán)重。均勻或局部厚度損失鍋爐冷凝水腐蝕24/622006-11-3086mmgwp@163.com鍋爐冷凝水腐蝕７）腐蝕可發(fā)生在外部處理系統(tǒng)、除氧設(shè)備、給水管線、泵、級(jí)間換熱器和省煤器以及水側(cè)和受火端側(cè)的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和冷凝水回水系統(tǒng)中。預(yù)防/延緩

１）除氧處理通常包括催化過(guò)的亞硫酸鈉或聯(lián)氨。２）如果阻垢/氧化鐵成膜處理步驟不能降低凝結(jié)物回流系統(tǒng)的CO2，需要采取氨緩蝕劑處理。檢查和監(jiān)測(cè)１）監(jiān)測(cè)參數(shù)包括pH、導(dǎo)電率、氯、殘余殺菌劑及用于檢查有機(jī)物泄漏的總?cè)芙夤腆w。２）停工采用濕熒光磁粉檢測(cè)除氧器的開(kāi)裂問(wèn)題。2006-11-3087mmgwp@163.comCO2溶于水形成碳酸（H2CO3）降低了pH，發(fā)生CO2腐蝕。足夠的量會(huì)促進(jìn)碳鋼的均勻腐蝕和/或點(diǎn)蝕。影響因素：１）腐蝕發(fā)生在液相，通常在CO2從汽相中凝結(jié)出來(lái)的部位。２）升高的溫度會(huì)增加腐蝕速度直到CO2汽化的點(diǎn)。３）Cr含量超過(guò)12%時(shí)耐腐蝕。４）所有裝置的鍋爐原料水和凝結(jié)系統(tǒng)都受影響。５）制氫裝置轉(zhuǎn)化氣在露點(diǎn)溫度下腐蝕率可達(dá)２５ｍｍ／ｙ。

受影響部位１）碳鋼的局部減薄和/或點(diǎn)蝕。２）在湍流區(qū)域，碳鋼會(huì)遭受深的點(diǎn)蝕和溝槽。３）腐蝕通常發(fā)生在湍流和沖擊區(qū)，有時(shí)在管道焊縫的根部。均勻或局部厚度損失CO2腐蝕25/622006-11-3088mmgwp@163.comCO2腐蝕防護(hù)/緩解１）采用汽相緩蝕劑。２）冷凝水的pH提高到6。３）多數(shù)環(huán)境中，300系列十分耐蝕，400系列和雙相鋼也同樣耐腐蝕。４）遭受CO2問(wèn)題的蒸汽凝結(jié)系統(tǒng)通常是操作有問(wèn)題。５）水分析檢測(cè)（pH，F(xiàn)e等）以確定操作條件的變化。６）如果有分離的水相，檢查管線的底部和檢查彎頭和三通的湍流區(qū)域，如果預(yù)測(cè)有冷凝物產(chǎn)生，檢查管線的上部。碳鋼油氣產(chǎn)品線含CO2水中碳鋼管線接頭2006-11-3089mmgwp@163.com煙氣中的硫和氯會(huì)在燃燒產(chǎn)物中形成SO2、SO3和HCl當(dāng)溫度足夠低時(shí)，氣體和水蒸汽會(huì)凝結(jié)形成硫酸、亞硫酸和鹽酸，導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕。影響因素：１）金屬溫度低于露點(diǎn)溫度，會(huì)發(fā)生硫酸和亞硫酸露點(diǎn)腐蝕。２）硫酸的露點(diǎn)取決于煙氣中SO3的濃度，通常為138℃。３）HCl的露點(diǎn)取決于HCl的濃度，通常為54℃。受影響部位１）使用含硫燃料的加熱爐/鍋爐的省煤器和煙囪處。２）進(jìn)口水溫度低于鹽酸露點(diǎn)溫度時(shí)，300系列給水加熱器的熱循環(huán)蒸汽發(fā)生器的氯化物應(yīng)力開(kāi)裂。３）如果燃?xì)廨啓C(jī)的大氣含有氯化物,(如含氯化物殺菌劑的循環(huán)水涼水塔飛濺物）熱循環(huán)蒸汽發(fā)生器中的300系列給水加熱器有危險(xiǎn)。均勻或局部厚度損失燃料氣露點(diǎn)腐蝕26/622006-11-3090mmgwp@163.com燃料氣露點(diǎn)腐蝕防護(hù)/緩解１）保持爐后端的金屬表面高于硫酸露點(diǎn)腐蝕溫度。２）熱循環(huán)蒸汽發(fā)生器，如果環(huán)境中可能應(yīng)含有氯化物避免用300系列不銹鋼。３）含碳酸鈉的水沖洗灰垢。2006-11-3091mmgwp@163.com由于生物如細(xì)菌、藻類(lèi)或真菌引起的腐蝕，通常存在有銹瘤或粘性有機(jī)物。影響因素：１）促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的停滯或低流速的條件下的水環(huán)境。２）多種類(lèi)型有機(jī)物可在苛刻環(huán)境（缺氧、缺光或昏暗、高鹽度、0～12pH值、–17℃～113℃）下生存并生長(zhǎng)。３）由于引入如不加控制就會(huì)無(wú)限繁殖和蔓延的有機(jī)物。４）不同有機(jī)物在不同營(yíng)養(yǎng)基上旺盛生長(zhǎng)，包括無(wú)機(jī)物質(zhì)（硫、氨、硫化氫）、有機(jī)物質(zhì)(碳?xì)浠衔?、有機(jī)酸)和所有有機(jī)物都需要有一個(gè)生長(zhǎng)的碳、氮和磷源。５）內(nèi)漏會(huì)造成生物附著和腐蝕的大量增加。均勻或局部厚度損失微生物引起的腐蝕27/622006-11-3092mmgwp@163.com微生物引起的腐蝕受影響部位１）換熱器、儲(chǔ)罐的底層水、停滯或低流量管道、埋地管道。２）殘留水壓試驗(yàn)水的設(shè)備或外置且未加以保護(hù)的設(shè)備。３）不合格冷卻水的裝置中的產(chǎn)品儲(chǔ)罐和水冷換熱器。４）消防水系統(tǒng)。損傷外觀或形貌

１）有機(jī)物的沉積物或結(jié)節(jié)遮蓋下的局部點(diǎn)蝕。２）碳鋼的杯狀點(diǎn)蝕或不銹鋼的表面下空洞。防護(hù)/緩解

１）采用殺菌劑處理。２）提高流速，減少低流速或滯留區(qū)。３）盡快排空水壓試驗(yàn)水并干燥。2006-11-3093mmgwp@163.com４）對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行包覆和陰極保護(hù)。５）已經(jīng)存在的有機(jī)物需要清理、清洗和殺菌。６）儲(chǔ)罐的內(nèi)涂層。檢驗(yàn)與監(jiān)控１）測(cè)量生物殺蟲(chóng)劑殘留量、微生物數(shù)量和外觀來(lái)監(jiān)視冷卻水系統(tǒng)處理效果。２）特殊探頭來(lái)監(jiān)視污垢跡象。３）換熱器傳熱效果下降。４）水發(fā)出惡臭。微生物引起的腐蝕2006-11-3094mmgwp@163.com微生物引起的腐蝕使用2.5年后6英寸碳鋼含硫油管線內(nèi)的點(diǎn)蝕，蝕坑寬約1～2英寸

注意光環(huán)效應(yīng)

小結(jié)節(jié)下有微生物引起的腐蝕損傷的輸油管線輸油管線噴砂后可見(jiàn)的微生物引起的典型半球形凹坑未殺菌劑處理的冷卻水使用2.5年后點(diǎn)蝕

304不銹鋼換熱器管具有微生物引起的腐蝕特征的嚴(yán)重次表面隧道效應(yīng)的管子的橫截面2006-11-3095mmgwp@163.com暴露于土壤中的金屬的腐蝕被稱(chēng)作土壤腐蝕。受影響材料：碳鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵。影響因素１）運(yùn)行溫度、濕度和氧利用率、土壤電阻率(土壤條件和特征)、土壤類(lèi)型(排水)和均質(zhì)性(土壤類(lèi)型變化)、陰極保護(hù)、雜散電流排流、涂層類(lèi)型、年齡及狀態(tài)、差動(dòng)充氣。腐蝕電池以及微生物引起的腐蝕。２）土壤電阻率常被用來(lái)評(píng)估土壤腐蝕。３）腐蝕速率隨金屬溫度增加而增加。

均勻或局部厚度損失土壤腐蝕28/622006-11-3096mmgwp@163.com土壤腐蝕受影響部位１）埋地管道和設(shè)備以及埋地儲(chǔ)罐和地上儲(chǔ)槽的底部。２）地面支撐金屬結(jié)構(gòu)。３）差的保護(hù)涂層。預(yù)防和減緩

１）最有效保護(hù)是耐腐蝕涂層和陰極保護(hù)系統(tǒng)的組合。２）專(zhuān)用參比電極(電阻壓降誤差校正)來(lái)測(cè)量結(jié)構(gòu)對(duì)土壤的電位。使用3年后未經(jīng)保護(hù)的鋼制冷凝水儲(chǔ)罐底部截取的試塊2006-11-3097mmgwp@163.com由于苛性鹽或堿鹽的濃縮導(dǎo)致的局部腐蝕，通常發(fā)生在溫度升高或高的熱傳遞條件下。但也會(huì)發(fā)生均勻腐蝕，取決于堿或苛性堿溶液的濃度。受影響材料：主要是碳鋼、低合金鋼和300系列不銹鋼。堿的來(lái)源（KOH或NaOH）１）工藝要求添加。２）泄漏的原因。３）濃縮。受影響部位１）鍋爐和蒸汽發(fā)生有關(guān)設(shè)備，包括換熱器。

２）注堿口部位的濃縮。３）堿洗脫硫裝置。４）堿與工藝物流分配不均勻，在預(yù)熱器，爐管和管線內(nèi)腐蝕。均勻或局部厚度損失堿腐蝕29/62碳鋼鍋爐管內(nèi)徑上的沉積物2006-11-3098mmgwp@163.com堿腐蝕損傷外觀或形貌１）鍋爐管或保溫沉積物下表現(xiàn)為凹槽局部減薄，沉積物可能填充腐蝕凹陷處。２）沿腐蝕物聚集的吃水線發(fā)生局部刨削。在垂直管表現(xiàn)為環(huán)形凹槽。３）在水平管或斜管中，切槽可能出現(xiàn)在管頂，也可能以縱向凹槽形式出現(xiàn)在管子的相對(duì)側(cè)。４）高濃度的苛性堿可能導(dǎo)致碳鋼在79℃以上時(shí)全面腐蝕和93℃以上時(shí)很高的腐蝕速率。預(yù)防與減緩１）在蒸汽發(fā)生設(shè)備中，確保充分的水循環(huán)，被加熱管的熱點(diǎn)最小化或減少堿鹽。２）正確地混合或稀釋苛性堿，避免在熱金屬上濃縮。３）高于66℃的高濃度堿液中，炭鋼和３00系列腐蝕嚴(yán)重，合金400和其它鎳基合金則耐腐蝕。堿腐蝕引起的局部侵蝕2006-11-3099mmgwp@163.com是一種選擇性腐蝕機(jī)理，合金的一個(gè)或多個(gè)成分被優(yōu)先侵蝕，剩下一個(gè)低密度的多孔組織，機(jī)械性能顯著降低主要為銅合金(黃銅、青銅、錫)以及合金400和鑄鐵。損傷外觀１