連多硫酸腐蝕

1、連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂page 2連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理n 連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂是指在奧氏體不銹鋼和其它奧氏體合金中發(fā)生的沿晶開裂。這種腐蝕破壞會給設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，通?？拷缚p或高應(yīng)力區(qū)域，開裂蔓延迅速，在數(shù)分鐘或小時內(nèi)就會穿透管線和部件的的壁厚，并且局部不易發(fā)現(xiàn)。n 連多硫酸結(jié)構(gòu)式為h2sxo6 的酸類，其中x通常范圍為16，所生成的連多硫酸最大可能性是x=4，即h2s4o6。連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂往往與奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕密切相關(guān)，這種腐蝕首先引起的是連多硫酸晶間腐蝕，接著引起連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂；page 3連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的圖片著色探傷在焊縫周圍出現(xiàn)的裂紋晶間裂紋和顆粒的金像圖

2、片page 4連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理n 奧氏體不銹鋼設(shè)備在運(yùn)行中，與介質(zhì)中的h2s作用在表面上生成硫化鐵fes，當(dāng)停工檢修時系統(tǒng)溫度降低，打開設(shè)備后，設(shè)備表面與大氣中的氧和水分接觸而生成連多硫酸。 fes + h2o + 02 h2sxo6 3fes + 5o2 fe2o3feo + 3so2 so2 + h2o h2so3 h2so3 + 0.5o2 h2so4 fes + h2so4 feso4 + h2s h2so3 + h2s mh2sxo6 + ns 生成的連多硫酸(h2sxo6)可能性最大的是h2s4o6，其最終反應(yīng)平衡方程為： 8fes + 11o2 + 2h2o 4fe2o3

3、 + 2h2s4o6page 5連多硫應(yīng)力酸腐蝕開裂的影響因素n 環(huán)境 連多硫酸通常由煉油設(shè)備內(nèi)表面的含硫腐蝕產(chǎn)物和氧、水反應(yīng)而形成，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物出現(xiàn)敏感的奧氏體不銹鋼及其它奧氏體合金工藝設(shè)備時就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。 形成連多硫酸主要氧氣的來源是設(shè)備打開后暴露于大氣引起的，還有一部分是來自含氧清洗液及用于吹掃的不純的氮?dú)獾龋?液體水是停工過程的主要產(chǎn)物，來源有吹掃設(shè)備用蒸汽冷凝所產(chǎn)生的水或停工過程中清洗設(shè)備的水； 含硫腐蝕產(chǎn)物主要來自于介質(zhì)中所含的腐蝕性硫成分；n ph值 產(chǎn)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的介質(zhì)環(huán)境必須達(dá)到一定酸度才可能發(fā)生。對cr18-ni8型不銹鋼來說，環(huán)境的ph值必須5時，方可能發(fā)

4、生，所以要嚴(yán)格控制環(huán)境的ph值。page 6連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的影響因素n 應(yīng)力 和所有的應(yīng)力開裂的機(jī)理一樣，張應(yīng)力是必不可少的。應(yīng)力的來源是設(shè)備所承受介質(zhì)帶來的張應(yīng)力，設(shè)備鍛造殘余應(yīng)力、機(jī)械載荷產(chǎn)生的應(yīng)力等。n 材質(zhì) 在連多硫酸存在下能產(chǎn)生開裂的敏感材料包括處于敏化條件下的奧氏體不銹鋼和其它的奧氏體合金page 7連多硫酸應(yīng)力腐蝕對材質(zhì)的影響n 在連多硫酸環(huán)境下，不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂與敏化有密切關(guān)系。所謂敏化，即不銹鋼在加工制造（如焊縫熱影響區(qū)）或長期使用時，由于晶界析出富鉻碳化物形成貧鉻區(qū)，使其耐蝕性能變差；對于不同材料其出現(xiàn)敏化的范圍大致是370-815；n 奧氏體不銹鋼合金中的低碳等級

5、（碳含量0.03%）和化學(xué)穩(wěn)定等級（添加了鈦或鈮元素）在敏化溫度范圍內(nèi)長時間暴露也會產(chǎn)生敏化導(dǎo)致材料迅速地晶間腐蝕和開裂。存在焦炭(c)的情況下，敏化過程更迅速；n 連多硫酸和亞硫酸會導(dǎo)致敏感的奧氏體不銹鋼和鎳基合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂（scc），裂紋總是為晶間型，且萌生和擴(kuò)展時要求相對低的拉伸應(yīng)力；n 焊接態(tài)普通或高碳不銹鋼如304/304h和316/316h，在焊縫熱影響區(qū)對scc特別敏感；page 8連多硫酸應(yīng)力腐蝕對材質(zhì)的影響n 化學(xué)特性穩(wěn)定的不銹鋼牌號如321和347對連多硫酸較不敏感，特別是它們經(jīng)熱穩(wěn)定處理時；n 具有常規(guī)含碳量(最高0.08%)的材料，若焊接制造或操作均在430815

6、敏感范圍內(nèi)時，通常會發(fā)生奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂；n 不管是否清焦、不銹鋼加熱爐爐管對連多硫酸的應(yīng)力腐蝕開裂都是敏感的；n 工業(yè)經(jīng)驗表明，奧氏體低炭不銹鋼和經(jīng)過元素穩(wěn)定的焊接金屬復(fù)蓋層及鍛制內(nèi)構(gòu)件，在反應(yīng)器操作溫度小于450下是很耐連多硫酸腐蝕；n 合金和化學(xué)特性穩(wěn)定或熱穩(wěn)定處理的材料對pta的敏感性可以在根據(jù)astm g35通過實(shí)驗室腐蝕實(shí)驗來確定。 page 9連多硫酸應(yīng)力腐蝕存在的部位n 所有在含硫環(huán)境中使用敏化合金的裝置；n 連多硫酸(h2sxo6)對奧氏體不銹鋼產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕主要發(fā)生在催化裂化、加氫精制、加氫裂化及催化重整裝置使用奧氏體不銹鋼制造的設(shè)備上；這些設(shè)備包括反應(yīng)器、加熱爐

7、管、換熱器管、管線以及設(shè)備的襯里材料和內(nèi)部構(gòu)件；n 催化裂化裝置中存在的部位有：吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的塔器、膨脹節(jié)波紋管等；n 在加氫裝置中加熱爐爐管、進(jìn)料熱交換器的管束、波紋管等；n 暴露在含硫燃燒產(chǎn)物下的鍋爐和高溫設(shè)備；page 10催化裂化反-再系統(tǒng)腐蝕分布點(diǎn)page 11加氫裝置腐蝕分布點(diǎn)page 12連多硫酸應(yīng)力腐蝕的防范措施防護(hù)措施及材料選用n 美國腐蝕工程師學(xué)會(nace)為防止連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂，專門頒布了rp 01-70標(biāo)準(zhǔn)“煉油廠停工期間奧氏體不銹鋼設(shè)備連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂的預(yù)防”；n 預(yù)防措施 1) 采取干燥氮?dú)獯祾吆头忾]工藝設(shè)備，使之與氧(空氣)隔絕的方法來預(yù)防。 氮?dú)鈶?yīng)是干

8、性無氧氮?dú)?，還可在氮?dú)庵屑尤?000ppm氨氣來防止連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂； 2) 采用堿液洗清所有設(shè)備表面，中和各處可能生成的連多硫酸。 堿洗溶液應(yīng)包含是2%（質(zhì)）的碳酸鈉且ph值大于9；考慮加氫流出物系統(tǒng)中出現(xiàn)氯化銨鹽沉積，清洗液應(yīng)該控制氯濃度在250mg/l;為了防止也可加入0.4%()硝酸鈉以防奧氏體不銹鋼的氯化物的應(yīng)力腐蝕開裂；設(shè)備必須浸泡或用堿液循環(huán)最少2小時，時間越長越有益；page 13連多硫酸應(yīng)力腐蝕的防范措施 材料選用 1） 應(yīng)選用帶穩(wěn)定性元素的18-8不銹鋼如：1cr18ni9ti或1cr18ni9nb(347)。在加氫反應(yīng)器內(nèi)壁的堆焊層中以選擇1cr18ni9nb為宜，此種鋼的表面堆焊層抗連多硫酸腐蝕性能好。 2）選用的奧氏體不銹鋼應(yīng)是超低碳或