RBI分析师腐蚀及失效部分习题.pdf

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了***元素,说明造成的腐蚀是和***离子有关系的。在含微量***离子的环境中引起的应力腐蚀断裂一般表现为穿晶断裂,只有在敏化态时才是沿晶断裂。综上所述,由于该环氧乙烷精致塔在焊接过程中在敏化温度范围内停留时间较长,发生了晶界弱化。又处在含微量***离子及较大残余应力的状态,所以晶间腐蚀和应力腐蚀两种腐蚀机理相互作用,就形成了晶间型应力腐蚀。2为了预防环氧乙烷精致塔的晶间应力腐蚀开裂现象,可从以下方面入手:采用超低碳的316L甚至是双相钢,或者采用超纯铁素体不锈钢,如E-brite(00Cr26Mo);从源头上杜绝腐蚀性介质:控制***离子、:..焊接工艺,减少敏化程度,并尽可能降低焊接残余应力和装配应力。三通过对下面案例的分析,回答以下问题1分析该管道的损伤机理?2对该管道进行焊后热处理是否可以有效降低它的开裂可能性?并简要说明原因3控制钢材的纯净度是否可以有效降低它的开裂可能性?并简要说明原因4针对这种失效机理,提出三种以上的控制措施。某加氢裂化装置A101空冷器出口管道进行检验,发现该管道部分管段有夹层,截取出该部分一段长度约为400mm的管段,检查发现内壁有明显的鼓包。对鼓包部位进行宏观检查,发现管段内外壁腐蚀情况均较轻微,无明显的腐蚀坑。外壁无明显变形,(16〃)×℃℃介质馏份油、氢气、硫化氢、氨、水、***等混合物A101空冷器出口管道的鼓包处内壁发现表面裂纹两处,,符合所采用标准的要求。鼓包位置的扫描电镜图如图2所示,其中1号位置能谱分析如图3所示。图1裂纹处形貌:..2鼓包位置断口电镜扫描图,700×图31#位元素能谱分析答:1从上述材料可以看出该管道发生了湿硫化氢环境下的氢致开裂和氢鼓包,2焊后热处理可以有效地降低焊缝发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性,并对防止应力导向氢致开裂起到一:..3提高钢材纯净度能够提升钢材抗氢鼓泡、氢致开裂的能力。钢材在接触湿硫化氢的环境下,由于毒化剂(H2S、S2-)的作用,阴极反应生产的H原子不易形成氢分子逸出,富集在钢材表面。H原子体积非常小,在浓度梯度的推动下向钢材内部扩散,在钢材内部材料不连续处,如晶界、位错、夹杂物、裂纹、孔洞等(这些位置通常被称作“氢陷阱”),H原子易发生集聚,并结合成为氢气分子,氢气分子的体积大的多,无法再向钢材内部渗透,只能停留下来,随着聚集的氢分子越来越多,形成很高的气相压力,致使应力水平超过材料的承受极限,引发裂纹的萌生和扩展。钢材轧制过程中MnS等硫化物夹杂被拉长变形,这类氢陷阱一般体积或者面积较大,H原子聚集也相对容易一些,发生开裂或断裂的几率比较高。4管道内壁采用防腐涂层或复合层,阻止湿硫化氢与母材基体的直接接触,这样可以避免H原子的产生和渗透;2)使用具有抗HIC性能的钢可以有效地减小HIC破坏3)材料订货要求应提高S元素含量的控制要求,且钢材的品质要均匀,可以采用超声波探伤等方法检测材料内部的缺陷,如果发现较大的缺陷建议不要使用。4)如果工艺条件允许,应注入更多的水来稀释介质,降低介质的浓度;5)控制溶液的pH值,一般来说略高于7为宜,推荐控制在7-9之间;四试分析加氢裂化装置中分馏系统存在的腐蚀机理及其对应的损伤形态。答:加氢装置分馏系统的腐蚀主要是由于硫化氢、***化氢、氨等腐蚀介质所引起,主要腐蚀如下:(1)低温氢损伤,主要表现为氢鼓泡及氢脆;(2)低温部位由H2S+H2O等腐蚀介质所造成的硫化物应力腐蚀开裂。一般采用去应力处理如退火等,且控制硬度在Rc22以下可避免此类腐蚀事故发生。(3)奥氏体不锈钢冷换设备的***化物应力腐蚀开裂,开裂部位大多位于焊接热影响区硬度较高及变形残余应力较大的区域,且系统中有水存在。对于用18-8不锈钢制造的换热器管束,当管板与管束采用焊接结构时,整个管束应进行热处理,硬度需控制在Rc22以下。(4)冷换设备的氢硫铵(NH4HS)及***化铵(NH4Cl)的腐蚀,在含有氨、硫化氢、***化氢腐蚀介质的设备体系中,-1MoV+堆焊不锈钢,操作压力为14Mpa,操作温度为400℃,反应器内介质为H2,油气,H2S,油。请问该加氢反应器可能发生的损伤机理有哪些?并根据损伤机理制定基于风险的检验策略,检验策略应至少包括针对不同损伤机理的重点检验部位、检验方法、检验比例等内容。答:1可能发生的损伤有以下几种:1)高温氢腐蚀2)氢脆3)高温硫化氢腐蚀4)铬-钼钢的回火脆性损伤5)连多硫酸应力腐蚀开裂6)奥氏体不锈钢堆焊层的氢致剥离:..8)短期过热-应力破裂2检验策略制定如下表所示::..检验方法损伤机理失效部位检验比例备注内检外检1高温硫化氢母材、衬里宏观或/和壁厚抽查壁厚抽查抽检重点是反应器的顶部、底部及进料部位。2连多硫酸应力腐蚀开发生在开停工阶段的衬里部位渗透检测超声波横波检测或PT10%~25%;裂TOFDUT/TOFD5%~25%;3高温氢损伤(HTHA)母材金相分析金相分析抽查4铬钼钢的回火脆发生在开停工阶段母材无有效检测手段无有效检测手段腐蚀挂片,定期取样进行冲击试验5氢脆发生在停工阶段,特别是加氢反应器内部支持渗透检测超声波横波检测或PT10%~25%;圈角焊缝、堆焊奥氏体不锈钢的梯形槽法兰密TOFD;或声发射检UT/TOFD5%~25%;封面的槽底拐角处部位测,必要时辅以磁记忆抽查6***化物应力腐蚀开裂发生在开停车期间的衬里部位渗透检测超声波横波检测或PT>25%;TOFD;UT/TOFD10%~25%;7短期过热-应力破裂发生在加氢反应器反应床部位宏观检查宏观检查通过热电偶监测反应床温度及器壁温度8堆焊层剥离发生在停工阶段超声波纵波检测UT10%~25%