连多硫酸腐蚀

连多硫酸应力腐蚀开裂Page2连多硫酸应力腐蚀开裂机理连多硫酸应力腐蚀开裂是指在奥氏体不锈钢和其它奥氏体合金中发生的沿晶开裂。这种腐蚀破坏会给设备造成严重的损坏，通常靠近焊缝或高应力区域，开裂蔓延迅速，在数分钟或小时内就会穿透管线和部件的的壁厚，并且局部不易发现。连多硫酸结构式为H2SxO6的酸类，其中x通常范围为1~6，所生成的连多硫酸最大可能性是x=4，即H2S4O6。连多硫酸应力腐蚀开裂往往与奥氏体不锈钢的晶间腐蚀密切相关，这种腐蚀首先引起的是连多硫酸晶间腐蚀，接着引起连多硫酸应力腐蚀开裂；Page3连多硫酸应力腐蚀开裂的图片着色探伤在焊缝周围出现的裂纹晶间裂纹和颗粒的金像图片Page4连多硫酸应力腐蚀开裂机理奥氏体不锈钢设备在运行中，与介质中的H2S作用在表面上生成硫化铁FeS，当停工检修时系统温度降低，打开设备后，设备表面与大气中的氧和水分接触而生成连多硫酸。FeS+H2O+02→H2SxO63FeS+5O2→Fe2O3·FeO+3SO2SO2+H2O→H2SO3H2SO3+0.5O2→H2SO4FeS+H2SO4→FeSO4+H2SH2SO3+H2S→mH2SxO6+nS生成的连多硫酸(H2SxO6)可能性最大的是H2S4O6，其最终反应平衡方程为：8FeS+11O2+2H2O→4Fe2O3+2H2S4O6Page5连多硫应力酸腐蚀开裂的影响因素环境连多硫酸通常由炼油设备内表面的含硫腐蚀产物和氧、水反应而形成，当反应产物出现敏感的奥氏体不锈钢及其它奥氏体合金工艺设备时就会发生应力腐蚀开裂。形成连多硫酸主要氧气的来源是设备打开后暴露于大气引起的，还有一部分是来自含氧清洗液及用于吹扫的不纯的氮气等；液体水是停工过程的主要产物，来源有吹扫设备用蒸汽冷凝所产生的水或停工过程中清洗设备的水；含硫腐蚀产物主要来自于介质中所含的腐蚀性硫成分；pH值产生连多硫酸应力腐蚀开裂的介质环境必须达到一定酸度才可能发生。对Cr18-Ni8型不锈钢来说，环境的pH值必须≤5时，方可能发生，所以要严格控制环境的pH值。Page6连多硫酸应力腐蚀开裂的影响因素应力和所有的应力开裂的机理一样，张应力是必不可少的。应力的来源是设备所承受介质带来的张应力，设备锻造残余应力、机械载荷产生的应力等。材质在连多硫酸存在下能产生开裂的敏感材料包括处于敏化条件下的奥氏体不锈钢和其它的奥氏体合金Page7连多硫酸应力腐蚀对材质的影响在连多硫酸环境下，不锈钢应力腐蚀开裂与敏化有密切关系。所谓敏化，即不锈钢在加工制造（如焊缝热影响区）或长期使用时，由于晶界析出富铬碳化物形成贫铬区，使其耐蚀性能变差；对于不同材料其出现敏化的范围大致是370-815℃；奥氏体不锈钢合金中的低碳等级（碳含量＜0.03%）和化学稳定等级（添加了钛或铌元素）在敏化温度范围内长时间暴露也会产生敏化导致材料迅速地晶间腐蚀和开裂。存在焦炭(c)的情况下，敏化过程更迅速；连多硫酸和亚硫酸会导致敏感的奥氏体不锈钢和镍基合金发生应力腐蚀开裂（SCC），裂纹总是为晶间型，且萌生和扩展时要求相对低的拉伸应力；焊接态普通或高碳不锈钢如304/304H和316/316H，在焊缝热影响区对SCC特别敏感；Page8连多硫酸应力腐蚀对材质的影响化学特性稳定的不锈钢牌号如321和347对连多硫酸较不敏感，特别是它们经热稳定处理时；具有常规含碳量(最高0.08%)的材料，若焊接制造或操作均在430～815℃敏感范围内时，通常会发生奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂；不管是否清焦、不锈钢加热炉炉管对连多硫酸的应力腐蚀开裂都是敏感的；工业经验表明，奥氏体低炭不锈钢和经过元素稳定的焊接金属复盖层及锻制内构件，在反应器操作温度小于450℃下是很耐连多硫酸腐蚀；合金和化学特性稳定或热稳定处理的材料对PTA的敏感性可以在根据ASTMG35通过实验室腐蚀实验来确定。Page9连多硫酸应力腐蚀存在的部位所有在含硫环境中使用敏化合金的装置；连多硫酸(H2SxO6)对奥氏体不锈钢产生的应力腐蚀主要发生在催化裂化、加氢精制、加氢裂化及催化重整装置使用奥氏体不锈钢制造的设备上；这些设备包括反应器、加热炉管、换热器管、管线以及设备的衬里材料和内部构件；催化裂化装置中存在的部位有：吸收稳定系统的塔器、膨胀节波纹管等；在加氢装置中加热炉炉管、进料热交换器的管束、波纹管等；暴露在含硫燃烧产物下的锅炉和高温设备；Page10催化裂化反-再系统腐蚀分布点Page11加氢装置腐蚀分布点Page12连多硫酸应力腐蚀的防范措施防护措施及材料选用美国腐蚀工程师学会(NACE)为防止连多硫酸应力腐蚀开裂，专门颁布了RP01-70标准“炼油厂停工期间奥氏体不锈钢设备连多硫酸应力腐蚀开裂的预防”；预防措施1)采取干燥氮气吹扫和封闭工艺设备，使之与氧(空气)隔绝的方法来预防。氮气应是干性无氧氮气，还可在氮气中加入5000ppm氨气来防止连多硫酸应力腐蚀开裂；2)采用碱液洗清所有设备表面，中和各处可能生成的连多硫酸。碱洗溶液应包含是2%（质）的碳酸钠且pH值大于9；考虑加氢流出物系统中出现氯化铵盐沉积，清洗液应该控制氯浓度在250mg/L;为了防止也可加入0.4%()硝酸钠以防奥氏体不锈钢的氯化物的应力腐蚀开裂；设备必须浸泡或用碱液循环最少2小时，时间越长越有益；Page13连多硫酸应力腐蚀的防范措施材料选用1）应选用带稳定性元素的18-8不锈钢如：1Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9Nb(347)。在加氢反应器内壁的堆焊层中以选择1Cr18Ni9Nb为宜，此种钢的表面堆焊层抗连多硫酸腐蚀性能好。2）选用的奥氏体不锈钢应是超低碳或稳定化型的奥氏体不锈钢（如304L、316L或321、347、316Ti等）；3）稳定化型奥氏体不锈钢的最小钛/碳比应不小于5:1，最小铌/碳比应不小于8:1；4）当采用超低碳奥氏体不锈钢时，焊缝部位焊后应进行固溶处理；还应进行稳定化；请批评指正！