XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效

XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2024/3/11XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效7.1概述7.2壓力管道常見故障7.3壓力管道常見失效模式7.4典型壓力管道失效特點主要內容2024/3/112XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效7.1概述XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效壓力管道：定義：一般應用在連續(xù)性的生產過程之中，起連接動、靜設備，輸送介質的設備。特點：

高溫、高壓、低溫或高真空度；輸送介質多為易燃易爆、劇毒及腐蝕性。7.1概述

在設計、制造、運輸、安裝、使用、檢驗、維修等各個環(huán)節(jié)都可能存在問題，導致管道的損傷、失效甚至破壞性事故時有發(fā)生。2024/3/114XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效損傷：是指管道在外部機械力、介質環(huán)境、熱作用等單獨或共同作用下，造成材料性能下降或者結構不連續(xù)導致設備承載力下降。7.1概述壓力管道失效（故障）：

指管道損傷到一定程度，管道功能不能發(fā)揮其設計規(guī)定或強度、剛度不能滿足使用要求的狀態(tài)。損傷不一定失效或發(fā)生事故，但失效或發(fā)生事故則一定存在損傷。根據(jù)其嚴重程度，依次為損傷、故障（失效）、事故。2024/3/115XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效壓力管道失效主要從材料性能和管道應力兩方面考慮：管道應力內壓引起的應力、管道附件、管系膨脹、管系及閥件自重、強制安裝等引起管道承受的彎曲載荷;結構不連續(xù)引起的應力集中，比如焊接裂紋振動疲勞載荷……材料性能結合工作環(huán)境分析，例如，高溫下考慮材料蠕變；材料在腐蝕環(huán)境下性能惡化…….7.1概述2024/3/116XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效7.2壓力管道常見故障XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效壓力管道常見故障的分類:按發(fā)生故障產生的后果或現(xiàn)象：泄漏、爆炸、失穩(wěn)。按故障發(fā)生原因可分為：過度變形；低應力脆斷；腐蝕破壞；疲勞破壞；蠕變破壞等。

按發(fā)生故障后管道失效時宏觀變形量的大小可分為：韌性破壞（延性破壞）和脆性破壞兩大類。按發(fā)生故障后管道失效時材料的微觀斷裂機制可分為：韌窩斷裂、解理斷裂、沿晶脆性斷裂和疲勞斷裂等。

7.2壓力管道常見故障2024/3/118XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效習慣上往往采用混合分類方法（以宏觀分類方法為主，結合一些斷裂特征：韌性破壞、脆性破壞、疲勞破壞、蠕變破壞和其它型式破壞。7.2壓力管道常見故障壓力管道常見故障有腐蝕、沖刷、裂紋（裂縫）、鼓包、變形、泄漏等。2024/3/119XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效腐蝕（corrosion）金屬材料表面由于受到周圍介質的作用而發(fā)生狀態(tài)變化，從而使金屬材料遭受破壞的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化。腐蝕會使管道整體或局部壁厚減薄，承載能力下降，造成破裂；腐蝕也會造成危害性極大的裂紋，造成管道的裂穿泄漏，嚴重時會造成突然破裂或爆炸。

7.2壓力管道常見故障2024/3/1110XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效沖刷管道內的介質對管壁的長期沖刷，造成管壁壁厚的減薄，當管壁的厚度不能滿足強度要求時，就會在管道沖刷部位產生沖刷磨損破壞。一般在彎頭、T字型接頭附近較為明顯。沖刷腐蝕：介質流向突然發(fā)生改變，對金屬及金屬表面的鈍化膜或腐蝕產物層產生機械沖刷破壞作用，同時又對不斷露出的金屬新鮮表面發(fā)生激烈的化學或電化學腐蝕。

7.2壓力管道常見故障2024/3/1111XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效裂紋裂紋是金屬材料在應力或環(huán)境（或兩者同時）作用下產生的裂隙，造成結構不連續(xù)，在裂紋尖端應力存在奇異性。是導致脆性破壞的主要原因。主要來源管材制造和管道安裝過程中產生的裂紋，主要包括管材扎制裂紋、焊接裂紋和應力裂紋。使用過程中產生或擴展的裂紋，包括疲勞裂紋和腐蝕裂紋。7.2壓力管道常見故障2024/3/1112XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效原始材料缺陷：把好質量關，嚴格按照設計標準。焊接裂紋：常存在于焊縫熱影響區(qū)和焊縫交叉口、角焊縫表面缺陷處和焊縫附近。原因主要如下：可焊性；強行對接；在焊接過程中，焊條、焊劑的水分離解產生的原子氫滲入焊接金屬中；焊接環(huán)境溫度過低、冷卻速度太快。7.2壓力管道常見故障2024/3/1113XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效疲勞裂紋：管道布置結構不合理或材料存在缺陷等造成的局部應力過高，且壓力、溫度頻繁波動和波動幅度較大而引起的。腐蝕裂紋：是腐蝕性介質在一定壓力、溫度條件下，對材料造成腐蝕而逐漸形成的一種裂紋。7.2壓力管道常見故障2024/3/1114XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效鼓包主要是管道材料發(fā)生塑性變形或者蠕變變形引起：管道超壓；管道超溫，造成材料強度下降，在正常工作壓力下造成管道塑性變形；蠕變是指應力不變而應變持續(xù)增加的現(xiàn)象，與溫度有關。蠕變后的材料組織和性能發(fā)生變化。

發(fā)生鼓包的管道，必須停止使用7.2壓力管道常見故障2024/3/1115XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效變形由于不合理或錯誤的設計、安裝，熱應力導致管道在某些位置產生很大反力和反力矩、管系振動導致管道超出允許振動控制范圍，致使管道系統(tǒng)發(fā)生結構（或其一部分）形狀改變的現(xiàn)象。泄漏壓力管道由于管道裂紋或爆管、腐蝕變薄穿孔、法蘭及閥門密封而失效等各種原因造成的介質流溢稱為泄漏。7.2壓力管道常見故障2024/3/1116XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效7.3壓力管道常見失效形式（一）失效模式分類（二）常見失效模式XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效失效模式歐洲標準失效模式：短期失效模式：脆性斷裂、韌性斷裂、超量變形引起的接頭泄漏、超量局部應變引起的裂紋形成或韌性撕裂、彈性、塑性或彈塑性失穩(wěn)（垮塌）。長期失效模式：蠕變斷裂、蠕變一在機械連接處的超量變形或導致不允許的載荷傳遞、蠕變失穩(wěn)、沖蝕、腐蝕、應力腐蝕開裂、氫致開裂。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1118XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效循環(huán)失效模式：擴展性塑性變形、交替塑性、彈性應變疲勞（中周和高周疲勞）或彈一塑性應變疲勞（低周疲勞）以及環(huán)境助長疲勞。GB/T20801-2006《壓力管道規(guī)范-工業(yè)管道》脆性斷裂、韌性斷裂、接頭泄露、彈性或塑性失穩(wěn)、蠕變斷裂?！冻袎涸O備損傷模式識別》標準報批稿腐蝕減薄、環(huán)境開裂、材質劣化和機械損傷，共81種不同的失效模式。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1119XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效（1）腐蝕減薄管道材料在腐蝕介質或腐蝕環(huán)境的作用下，材料被腐蝕所造成的厚度減薄。從能量角度來講，腐蝕是一種能量轉化的過程。管道的腐蝕減薄主要有鹽酸腐蝕、電化學腐蝕、硫酸腐蝕、氫氟酸腐蝕、層下腐蝕、堿腐蝕、沖蝕等。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1120XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）鹽酸腐蝕：金屬與鹽酸接觸特征全面腐蝕或者局部腐蝕；還會伴隨氯化銨腐蝕、氯化物應力腐蝕開裂；碳鋼和低合金鋼鹽酸腐蝕時可表現(xiàn)為均勻減??；介質局部濃縮或露點腐蝕時表現(xiàn)為局部腐蝕或沉積物下腐蝕；奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼表現(xiàn)為點狀腐蝕，形成直徑為毫米級的蝕坑，甚至可發(fā)展為穿透性蝕孔。

7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1121XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效影響因素鹽酸濃度；溫度；金屬種類：奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼抗蝕能力較差；蒙乃爾合金、鈦（含鈦合金）和鎳（含鎳合金）抗性較好；氧化劑：氧化劑（氧氣、鐵離子和銅離子）存在時，會加速蒙乃爾合金和哈氏合金的腐蝕；鈦在氧化性氛圍中具有優(yōu)良的抗蝕能力。7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1122XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼都有可能發(fā)生鹽酸腐蝕；常壓塔塔頂系統(tǒng)；加氫裝置；廢氣系統(tǒng)的蒸餾工段；催化重整裝置的廢氣系統(tǒng)、再生系統(tǒng)和分餾工段；氯丙烯裝置中鹽酸吸收塔塔底HCL入口及鹽酸出口。預防措施降低鹽酸濃度；材料升級或加內襯，如換成耐鹽酸蒙乃爾合金、鈦或者內襯非金屬材料。

7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1123XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2）電化學腐蝕：

兩種相連接的電極電位不同的材料浸入電解質液中，形成同時進行的陽極反應和陰極反應過程的腐蝕。陽極：M-ne→Mn++ne；陰極：Sk++ke→S特征：多發(fā)生在電解質液中兩種材料連接處；可能發(fā)生均勻腐蝕或局部腐蝕，形成蝕坑、蝕孔、溝槽；經(jīng)常伴隨著土壤腐蝕。影響因素：電解質濃度；電極電位差；單一金屬存在在表面涂層、鈍化膜或結垢時，自身也會形成電化學腐蝕7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1124XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備除貴重金屬外的所有材料都可能會發(fā)生電化學腐蝕。使用不同材質制造的管道、管道鈍化膜或涂層發(fā)生破損處、埋地管道、江河或海洋中的管道等。預防措施設計：優(yōu)化設計，避免形成電化學腐蝕的材料組合，，或者采用電絕緣的方法是不同材料間不能形成電氣閉合回路；相對暴露面積：增大陽極/陰極相對暴露面積，減緩陽極的腐蝕速率；涂層：為陽極材料與電解質流體接觸面設置涂層或鈍化膜；陰極保護：外部設置合理的保護電極。7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1125XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效3）硫酸腐蝕：硫酸腐蝕是指金屬與硫酸接觸時發(fā)生的腐蝕M+H2SO4（?。鶰SO4+H2M+2H2SO4（濃）→MSO4+2H2O+SO2特征：稀硫酸：壁厚均勻減薄或點蝕，碳鋼焊縫和熱影響區(qū)易遭受腐蝕，在焊接接頭部位形成溝槽；濃硫酸：局部腐蝕，可引起鋼制管道的鈍化，阻止腐蝕的進行。影響因素：濃度、流速、氧化劑、材料種類7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1126XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備硫酸烷基化裝置中反應器廢氣管線、再沸器、脫異丁烷塔塔頂系統(tǒng)和苛性堿處理工段。廢水處理裝置：分鎦塔和再沸器的底部及相連管道預防措施選材：奧氏體不銹鋼和哈氏合金條件允許可注入適量苛性堿中和劑7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1127XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效4）氫氟酸腐蝕：指金屬與氫氟酸接觸時發(fā)生的腐蝕M+2HF→MF2+H2特征：碳鋼的腐蝕表現(xiàn)為全面減薄或嚴重局部減薄，面易形成氟化亞鐵垢皮；蒙乃爾合金遭受腐蝕時多表現(xiàn)為全面減薄，且很少有積垢現(xiàn)象可能有氫氟酸致氫應力開裂影響因素：介質流速、流動狀態(tài)水溫度銅、鎳、鉻等有害離子，加速腐蝕7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1128XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備操作溫度高于66℃的管道：泄壓閥入口、小口徑放氣口和排氣口的盲管段、位于異構體汽提塔、脫丙烷塔和氫氟酸汽提塔、丙烷汽提塔塔頂部位的管道氫氟酸烷基化裝置中臨氫氟酸環(huán)境的管道以及含酸火炬氣管道預防措施加強監(jiān)測，及時更換減薄管更換材料，如采用蒙乃爾合金控制有害離子含量7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1129XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效5）層下腐蝕：敷設保溫層等覆蓋層的金屬在覆蓋層下發(fā)生的腐蝕。陽極反應：Me→Men++ne陰極反應：O2+2H2O+4e→4OH-（中性或堿性溶液）O2+4H++4e→2H2O（酸性溶液）特征碳鋼和低合金鋼：局部減?。粖W氏體不銹鋼可能發(fā)生應力腐蝕開裂；鋁、鎂、鈦、銅形成表面氧化膜；可能還會伴隨有大氣腐蝕、氧化腐蝕、氯離子應力腐蝕開裂。7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1130XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效影響因素：潮濕大氣、海洋空氣、溫度（-12℃～120℃）易腐蝕設備敷設保溫層等覆蓋層的裝置和管道的覆蓋層破損處、用蒸汽等進行加溫伴熱的管道、法蘭和其它管件的覆蓋層端口預防措施防腐涂層選材：可選用耐候鋼、不銹鋼；控制覆蓋層質量環(huán)保操作溫度7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1131XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效6）堿腐蝕：高濃度的苛性堿或堿性鹽，或因蒸發(fā)及高傳熱導致的局部濃縮引起的金屬腐蝕特征局部濃縮致堿腐蝕表現(xiàn)為局部腐蝕垢下局部腐蝕具有隱蔽性水汽界面的介質濃縮區(qū)域在腐蝕后形成局部溝槽溫度高于79℃的高強度堿液可導致碳鋼的均勻腐蝕還可能伴隨有蒸汽阻滯。影響因素堿濃度溫度7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1132XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備常減壓蒸餾裝置原油進料注堿部位管道常減壓蒸餾裝置預熱器、加熱爐爐管和轉油線內的注堿部位采用堿進行產品脫硫裝置的管線預防措施優(yōu)化設計：降低濃度優(yōu)化注堿設施：注堿設施應能對注入堿和介質進行有效的混合，避免堿在高溫部位發(fā)生濃縮；在66℃以上的高濃度堿液環(huán)境中盡量避免選用碳鋼和奧氏體不銹鋼，選用抗性較好的蒙乃爾合金和一些鎳基合金7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1133XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效7）沖蝕：指固體、液體、氣體及其混合物的運動或相對運動造成的表面材料機械損耗。其損傷機理為流體剝離金屬表面層或腐蝕產物，暴露新鮮金屬表面。特征短的時間內造成局部嚴重腐蝕。典型情況有腐蝕坑、溝、銳槽、蝕孔和波紋狀形貌，具有一定的方向性。影響因素材料硬度介質流速、介質相態(tài)、介質顆粒尺寸及密度和硬度7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1134XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備管道系統(tǒng)：彎頭、三通、異徑管部位，以及調節(jié)閥和限流孔板的下游部位催化裂化裝置催化劑處理系統(tǒng)，焦化裝置的焦炭處理系統(tǒng)，尤其是泵、壓縮機和旋轉設備。常減壓裝置管道可能同時發(fā)生環(huán)烷酸腐蝕/沖蝕采油裝置泥漿輸送管道系統(tǒng)預防措施優(yōu)化設計：降低流速、采用流線型彎頭選材：耐蝕金屬或合金、表面處理、增加襯里、工藝改進：介質除氣、旋風分離除固、注入冷凝液或抑制劑。7.3壓力管道常見失效形式-腐蝕減薄2024/3/1135XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效（2）環(huán)境開裂指構件材料在介質或環(huán)境作用下發(fā)生的開裂非應力導向開裂應力腐蝕開裂：金屬材料在拉應力和特定腐蝕介質的共同作用力、材料、腐蝕介質呈枯樹枝狀（開杈），大體上沿著垂直于拉應力的方向發(fā)展。裂紋的微觀形態(tài)有穿晶型、晶間型（沿晶型）和二者兼有的混合型。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1136XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）氯化物開裂2）堿應力腐蝕開裂3）氫脆4）濕硫化氫破壞5）高溫水應力腐蝕開裂7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1137XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2024/3/1138XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）氯化物開裂：奧氏體不銹鋼及鎳基合金在拉應力和氯化物溶液的作用下發(fā)生的表面開裂特征為材料表面發(fā)生開裂，無明顯腐蝕減薄，微觀特征多呈樹枝狀，金相觀察可觀察到明顯的穿晶特征。影響因素溫度增加，開裂傾向增加氯離子能自動濃縮聚集鎳含量在8%～12%，易腐蝕；大于35%，不易產生裂紋；超過45%，幾乎不發(fā)生氯化物開裂鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼具有更高的抗氯化物應力腐蝕能力；碳鋼、低合金鋼不敏感。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1139XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備加氫反應后物料運儲的管道，如果在停車后沒有針對性清洗，氯化物應力腐蝕開裂的敏感性升高；保溫棉等絕熱材料被水或其他液體浸泡后，可能會在材料外表面發(fā)生層下氯化物應力腐蝕開裂鍋爐的排水管預防措施選材：使用具有抗氯化物應力腐蝕裂紋能力的材料；水質：當用水進行壓力試驗時，應使用含氯量低的水，結束后應及時徹底烘干；涂層：材料表面敷涂涂層，避免材料直接接觸介質流體；7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1140XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效結構設計：盡量避免可能導致氯化物集中或沉積，尤其是應避免介質流動死角或低流速區(qū)；消除應力：對奧氏體不銹鋼制作的工件宜進行固溶處理；對穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼可進行穩(wěn)定化處理以消除殘余應力；若只進行消除應力熱處理，應同時考慮該熱處理可能帶來的敏化和變形、熱疲勞開裂等因素表面要求：降低材料表面粗糙度，防止機械劃痕、碰傷和麻點坑等，減少氯化物積聚的可能性，降低開裂敏感性。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1141XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2）堿應力腐蝕開裂：指暴露于堿溶液中的管道表面發(fā)生的應力腐蝕開裂特征多數(shù)發(fā)生在未經(jīng)消除應力熱處理的焊縫附近裂紋一般呈蜘蛛網(wǎng)狀的小裂紋可能伴隨有胺應力腐蝕開裂、碳酸鹽應力腐蝕開裂影響因素濃度，5%為門檻值濃縮條件時（如：干濕交替、局部加熱或高溫吹汽等），50～100ppm的堿濃度就足以引起開裂溫度，46℃門檻值應力7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1142XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備堿處理的管線：脫H2S和脫硫醇裝置，硫酸烷基化和氫氟酸烷基化裝置中的管線、熱設置不合理的管線預防措施合理選材焊后熱處理對未焊后熱處理過的碳鋼管線在蒸汽吹掃前應水洗，避免直接進行蒸汽吹掃，或只使用低壓蒸汽進行短時間吹掃，縮短暴露時間優(yōu)化設計和注入操作來使堿在進入高溫原油預熱系統(tǒng)前能夠與原油充分混合7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1143XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效3）氫脆：原子氫滲入高強度鋼造成材料韌性降低，發(fā)生脆性斷裂的過程發(fā)生條件鋼或合金中的氫達到臨界濃度鋼及合金的強度水平和微結構對脆斷敏感；應力高于氫脆開裂的臨界應力。特征一般不會發(fā)生顯著的塑性變形材料斷裂韌性急劇降低厚壁部件更容易發(fā)生氫脆；材料強度增加，氫脆的敏感性增加可能伴隨有濕硫化氫破壞、氫氟酸致氫應力開裂7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1144XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備催化裂化裝置、加氫裝置、胺處理裝置、酸性水裝置和氫氟酸烷基化裝置中在濕硫化氫環(huán)境下服役的碳鋼管線屬于易產生氫脆的部位。預防措施選用低強度鋼，采用焊后熱處理降低殘余應力和硬度選用低氫焊材，并使用干電極和預熱工藝。對在高溫臨氫環(huán)境下工作的管線，停工時必須先降壓后降溫，開工時必須先升溫后升壓；對管線內部施加涂層、堆焊不銹鋼或設置其他保護襯里。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1145XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效4）濕H2S破壞：指在含水和硫化氫環(huán)境中碳鋼和低合金鋼所發(fā)生的損傷過程：特征氫鼓泡：鋼材表面形成獨立的小泡氫致開裂：在鋼材內部形成與表面平行的臺階狀裂紋，裂紋沿軋制方向擴展應力導向氫致開裂：一般發(fā)生在焊接接頭的熱影響區(qū)部位硫化物應力腐蝕開裂：在焊縫熱影響區(qū)表面起裂，并沿厚度方向擴展7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1146XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效影響因素pH小于4，且溶解有硫化氫時易發(fā)生濕硫化氫破壞；pH值大于7.6，且氫氰酸濃度>20ppm并溶解有硫化氫時濕硫化氫破壞易發(fā)生；硫化氫濃度>50ppm，或潮濕氣體中硫化氫氣相分壓大于0.0003MPa時濕硫化氫破壞容易；氫鼓泡、氫致開裂、應力導向氫致開裂損傷發(fā)生的溫度范圍為室溫到150℃，硫化物應力腐蝕開裂通常發(fā)生在82℃以下。硬度影響硫化物應力腐蝕開裂，而對氫鼓泡、氫致開裂和應力導向氫致開裂損傷無影響。提高鋼材純凈度能夠提升鋼材抗氫鼓泡、氫致開裂和應力導向氫致開裂的能力7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1147XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效提高鋼材純凈度能夠提升鋼材抗氫鼓泡、氫致開裂和應力導向氫致開裂的能力；焊后熱處理可以有效地降低焊縫發(fā)生硫化物應力腐蝕開裂的可能性，并對防止應力導向氫致開裂起到一定的減緩作用，但對氫鼓泡和氫致開裂不產生影響；溶液中硫氫化銨濃度超過2%（質量比）會增加氫鼓泡、氫致開裂和應力導向氫致開裂的敏感性。溶液中含有氰化物時，會明顯增加氫鼓泡、氫致開裂和應力導向氫致開裂損傷的敏感性。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1148XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備常減壓裝置、加氫裝置、催化裂化裝置、延遲焦化裝置、制硫裝置的輕油分餾系統(tǒng)、酸性水系統(tǒng)的管線，以及未采用抗氫致開裂鋼制造的管線都會產生硫化氫破壞現(xiàn)象。預防措施選用合適的鋼材或合金，或設置有機防護層；用沖洗水來稀釋氫氰酸濃度；采用高純凈度的抗氫致開裂鋼；限制焊縫和熱影響區(qū)的硬度，應不超過HB200；焊接接頭部位進行焊后消除應力熱處理；使用特殊的緩蝕劑。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1149XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效5）高溫水應力腐蝕開裂：在高溫水（>300℃）環(huán)境中，在拉應力作用下金屬構件高拘束區(qū)域發(fā)生的表面開裂。主要是高溫下，偏酸或偏堿時，水電離作用加強造成。特征易發(fā)于偏酸性或堿性高溫水溶液中焊接接頭區(qū)域，尤其是硬度值高的部位。裂紋一般為穿晶型?？赡軙殡S堿應力腐蝕開裂、碳酸鹽應力腐蝕開裂。影響因素：應力、組織7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1150XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備電站鍋爐中面臨高溫水環(huán)境的低合金高強鋼制管道預防措施對焊接接頭（包括修補焊接接頭和內、外部構件焊接接頭）進行焊后消除應力熱處理；對偏酸性或堿性的水進行中和，控制溶液pH值接近7，可降低開裂敏感性；選用強度等級較低的金屬材料；通過熱處理等方法降低材料中馬氏體組織含量。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1151XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效（3）材質裂化指構件材料在溫度或介質等因素作用下，金相組織或材料組成結構發(fā)生變化，導致耐腐蝕性能下降，或沖擊韌性等力學性能指標降低的過程。壓力管道的材料劣化有高溫氫腐蝕、石墨化、球化等。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1152XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）高溫氫腐蝕：在高溫（>260℃）臨氫環(huán)境中，因鋼中的碳與氫反應生成甲烷氣體，材質發(fā)生脫碳的過程，并可形成鼓泡或開裂。特征孕育期；晶界碳化物及附近出現(xiàn)鼓泡形核，力學性能無明顯變化腐蝕期：形成裂紋，力學性能降低，超聲測厚顯示異常飽和期：開裂、脫碳影響因素：溫度越高、氫分壓越高，氫腐蝕越嚴重；H2O和O2存在時可加速氫腐蝕；鋼中含碳量增加，氫腐蝕程度加劇；晶粒粗大的鋼材氫腐蝕敏感性較小。7.3壓力管道常見失效形式-材質裂化2024/3/1153XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備加氫裝置中加氫反應器、進料和出料的管線；鉑重整裝置中反應器、進料和出料的管線都容易產生高溫氫腐蝕現(xiàn)象。預防措施元素成分：添加Cr、Mo元素可以明顯改善鋼的耐氫腐蝕能力，其他能形成穩(wěn)定碳化物的合金元素（如V、Ti、Nb等），添加后都能提高鋼的抗氫腐蝕能力；材料組織：球化后的組織氫腐蝕速率減小；工藝：采用低氫分壓生產工藝；襯里：采用奧氏體不銹鋼等高合金襯里；溫度：采用可以降低反應溫度的催化劑，減少溫度的影響。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1154XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2）石墨化：長期暴露在427～596℃溫度范圍內的金屬材料，其珠光體顆粒分解成鐵素體顆粒和石墨的過程。其損傷機理為碳化物分解，形成石墨球。特征可通過金相檢測判定。石墨化損傷的末階段與蠕變強度降低有關，包括微裂紋/微孔洞形成、表面及近表面開裂。金相分析可觀察到隨機分布、鏈狀分布或局部平面分布的石墨球。影響因素：溫度塑性變形Mo含量≥1%（質量比）易石墨化，添加0.7%（質量比）的Cr元素可防止石墨化7.3壓力管道常見失效形式-材質裂化2024/3/1155XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效微觀組織：粗珠光體鋼制管道石墨化傾向較大，而貝氏體鋼鋼制設備或管道石墨化傾向較小；石墨化的同時還可能伴隨有球化、蠕變現(xiàn)象。易腐蝕設備催化裂化裝置中的熱壁管道、延遲焦化裝置中的熱壁管道、焦化爐管、乙烯裂解裝置中的裂解爐管以及服役溫度在441℃至552℃之間的省煤器管件、蒸汽管道預防措施材料：材料中添加Cr元素，可防止石墨化。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1156XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效3）球化：是指在440～760℃溫度范圍內，鋼中碳化物聚團，形成大塊球狀微觀組織的過程。特征形成較大的球狀碳化物；可能伴隨有石墨化現(xiàn)象。影響因素溫度升高，球化加速；退火鋼的抗球化性能比正火鋼強，粗晶粒鋼的抗球化性能比細晶粒鋼強，硅鎮(zhèn)靜鋼的抗球化性能比鋁鎮(zhèn)靜鋼強Mo含量≥1%（質量比）易石墨化，添加0.7%（質量比）的Cr元素可防止石墨化7.3壓力管道常見失效形式-材質裂化2024/3/1157XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易腐蝕設備球化易發(fā)生部位主要有催化裂化裝置、催化重整裝置和焦化裝置中的高溫管，加熱爐爐管以及其他服役溫度高于454℃的所有碳鋼、低合金鋼制管道預防措施減少在高溫環(huán)境中的暴露時間；降低金屬壁溫；使用耐球化損傷的金屬材料。7.3壓力管道常見失效形式-環(huán)境開裂2024/3/1158XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效（4）機械損傷機械損傷是指機械載荷作用下材料發(fā)生組織連續(xù)性被破壞或功能喪失等損傷的過程。常見的機械損傷有機械疲勞、機械磨損、超壓、蠕變等。7.3壓力管道常見失效形式2024/3/1159XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）機械疲勞：指在循環(huán)機械載荷作用下，材料、零件或構件在一處或幾處產生局部永久性累積損傷而產生裂紋的過程。經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，裂紋不斷擴展，可能導致突然完全斷裂。特征在宏觀斷口上一般可分別觀察到疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)影響因素幾何形狀不連續(xù)處的表面：如劃痕、金屬夾雜等奧氏體、鐵素體不銹鋼、鋁和多數(shù)其它非鐵基合金無疲勞門檻值循環(huán)次數(shù)7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1160XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易損壞設備減壓閥、流量調節(jié)閥附近的和管道、離心泵和壓縮機的轉軸、出口和入口的管道以及其他可能引起共振的管道。預防措施優(yōu)化設計：避免結構不連續(xù)，并最大限度減少應力集中；選材：設計選材時考慮循環(huán)機械載荷的作用，并給定設計疲勞壽命；表面粗糙度：降低表面粗糙度，避免工卡具劃痕或刀痕成為疲勞源；冶金和顯微結構：采用合理的熱處理工藝和焊接工藝等減少材料內部冶金和顯微結構不連續(xù)，并減少焊接等過程產生的缺陷成為起裂源；鋼?。菏褂玫陀捕蠕撚』虿捎闷渌淮蜾撚〉臉擞浄绞健?.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1161XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2）機械磨損：指兩相互接觸的表面產生相對摩擦運動，接觸點形成的粘著與滑溜不斷相互交替，造成材料表面損傷的過程。特征“跑和”階段：開始磨損較大，之后磨損降低；穩(wěn)定磨損階段“急劇”磨損階段影響因素材料性能：硬度、韌性應力潤滑安裝配合質量7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1162XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易損壞設備兩個相互接觸，且接觸表面有相對運動的管道就容易出現(xiàn)機械磨損現(xiàn)象。預防措施潤滑選擇適當?shù)牟牧辖M合；對摩擦副表面進行表面強化處理，提高耐磨性的效果顯著降低摩擦副表面粗糙度，也可以減少磨損。7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1163XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效3）超壓：管道承載壓力超過最大允許工作壓力的過程，分為物理超壓和化學超壓。物理超壓進料的速度遠大于出料的速度，造成物料的突然積聚；物料受熱膨脹；液化氣體受熱蒸發(fā)；過熱蒸汽蒸發(fā)；瞬時壓力脈動?；瘜W超壓可燃汽體燃爆；粉塵燃爆；放熱化學反應失控；化學反應產生的氣體量遠大于消耗的氣體量7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1164XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效特征材料發(fā)生塑性變形，甚至導致管道的韌性破裂。預防措施避免操作失當造成的超壓事故。嚴格控制每次投料量及原料中雜質的含量，并設置防止投料超量的嚴密措施；承裝液化氣體的管道，應嚴格按規(guī)定的充裝量充裝，并防止管道意外受熱。7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1165XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效4）蠕變：低于屈服應力的載荷作用下，高溫設備或設備高溫部分金屬材料隨時間推移緩慢發(fā)生塑性變形的過程。特征掃描電鏡下，出現(xiàn)孔洞、微裂紋。還可能產生應力斷裂、過熱、再熱裂紋影響因素材料應力溫度7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1166XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效易損壞設備承壓設備中溫度高、應力集中的部位易發(fā)生蠕變，尤其在三通、接管、缺陷和焊接接頭等結構不連續(xù)處。主蒸汽管道、高溫煙氣管道預防措施優(yōu)化設計：選擇合理截面形式和開孔補強，降低局部應力材料合金成分：選用蠕變韌性儲備足夠的材料，或添加合適的合金成分，并進行合適的焊后熱處理修復或更換工藝優(yōu)化：改進工藝運行參數(shù)或物料組分比，降低工藝運行溫度至蠕變閾值以下，或減少局部過熱情況，并減少結垢或沉積，對結垢和沉積物及時進行清除。7.3壓力管道常見失效形式-機械損傷2024/3/1167XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效低溫管道城市熱力管道城市鋼制天然氣管道化工及石化裝置管道7.4典型壓力管道失效特點2024/3/1168XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效1）低溫管道：應用石化裝置：乙烯生產中，裂解氣中氫氣、甲烷等組分的分離裝置管道；化肥工業(yè)：大型合成氨、甲醇裝置低溫甲醇洗工序中的管道液化天然氣管道、液氧、氨制冷系統(tǒng)壓力管道特點脆性斷裂：韌脆轉變溫度7.4典型壓力管道失效特點-低溫管道2024/3/1169XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效預防措施優(yōu)化設計：充分考慮各種低溫工況，合理選材消除焊接殘余應力嚴格操作規(guī)程：控制操作壓力和操作溫度；控制水壓試驗溫度加強檢驗：焊縫缺陷及應用過程中出現(xiàn)的裂紋性缺陷。7.4典型壓力管道失效特點-低溫管道2024/3/1170XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效2）熱力管道：輸送高溫具有較高壓力的蒸汽或熱水的管，包括架空管道和埋地管道管道特點輸送的介質溫度高、壓力大、流速快；安裝溫度與正常運行溫度差別很大，易產生應力變形保溫層設置排氣裝置應設置膨脹管、釋壓閥或閉式膨脹水箱設泄水裝置；采用循環(huán)管路7.4典型壓力管道失效特點-熱力管道2024/3/1171XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效主要失效形式疲勞：冷熱交替、反復加卸載斷裂、泄漏、失穩(wěn)：管系柔性不足，熱脹冷縮引起位移；管壁閥門等結構時易引起水擊等現(xiàn)象腐蝕管內壁蒸汽腐蝕，繼而引發(fā)氫損傷溫差原電池腐蝕土壤腐蝕自來水腐蝕（上水時不進行水處理）：氧、氯和二氧化碳7.4典型壓力管道失效特點-熱力管道2024/3/1172XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效3）城市鋼制燃氣管道：包括天然氣、液化石油氣及人工煤氣管道特點介質易燃易爆有毒管徑變化頻繁，各種閥門、彎頭密布，線路情況十分復雜時間跨度長，設計、施工標準多樣化事故后果嚴重（人口密集）主要是土壤腐蝕、大氣腐蝕和內部腐蝕覆層壓力相對較低7.4典型壓力管道失效特點-城市鋼制燃氣管道2024/3/1173XX壓力管道檢驗員取證培訓課件壓力管道的故障與失效主要失效形式管道破裂、管道泄漏泄漏原因人為因素施工質量其他單位野蠻開挖電纜等設置未考慮安全距離，易形成電流腐蝕腐蝕造成泄