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摘 要:当前我国以焦化、石油行业逐渐成为工业中十分重要的内容。但应力腐蚀裂纹已经成为行业压力容器中较为突出地问题。为了进一步减少压力容器设备中由于腐蚀所引起地诸多不良现象,本文针对当前出现地问題结合行业发展状况做出了深入的分析和研究,并对可能出现的问题事故展开了策略性的分析和建议,旨在不断完善行业的发展能力和发展水平。
关键词:不锈钢;压容器;腐蚀开裂;分析建议
1.产品在生存过程中出现裂纹情况的假设性分析
以常规压力脱苯塔的条件下,对不锈钢常压容器应力腐蚀能力做出了假设。将其压力设置为0。1MPa,并将操作环境的温度设定为200℃,所采用的主体材质的厚度为10㎜,材质选用S31603.经过阶段性的使用观察后发现,在使用时间为3个月的时间点,不锈钢常压容器出现了轻微的泄漏情况。而采用奥氏体不锈钢材质的常压容器则不会在使用过程中出现开裂或是冷裂纹的现象。不仅如此,在热焊接的过程中,奥氏体不锈钢所制作的常压容器的探伤结果也为良好以上[1]。因此,根据以上假设性研究结果,做出以下分析和论述。
1.1结晶间腐蚀裂纹分析
结晶间腐蚀常发生于晶粒边界或是其他相接近的位置。由此推断,若此裂纹可以定性为结晶间腐蚀,则敏华温度以及贫铬理论可以成为影响其成因的主要因素。而对两种不锈钢材质进行对比后发现,其中S31603材质的不锈钢,在工作温度上为接近150℃,而采用奥氏体不锈钢的工作温度则在560℃和700℃这一区间,由此可见,其工作温度并未达到可以敏华的区间。因此,S31603可以定性未超低碳不锈钢体,并可以在常压容器中较好的防止贫铬层的出现,降低结晶裂纹出现的可能性。
1.2接头脆化分析
接头脆化是不锈钢常压容器中出现腐蚀开裂的重要原因之一。因此,N元素作为接头脆化开裂的重要内容,为了避免出现此现象,可以在塔器焊接的过程中,需要采用低氢或是低氮以及埋弧焊等相关焊接的方式,会最大限度地降低接头脆化的现象出现。值得一提的是,尽管在此种不锈钢中有一定Cr和Mo的含量,但不足以造成脆化的出现。
1.3应力腐蚀开裂分析
在实验研究的过程中,采用奥体式不锈钢进行焊接的常压容器出现腐蚀以及裂纹的现象较为明显,并会在焊接接头处出现较为明显和突出的失效问题。因此,为了进一步解决这一复杂现象,首先对应力腐蚀的金相特征进行了针对性的研究和分析,其结果表明,在裂纹出现和形成的过程中,裂纹往往从表面尖端开始出现不断地分支,且裂纹会呈现树枝状态。而在后期裂纹端口中则会出现龟裂地情况,而通过现场对常压容器地裂纹观察中也发现,其裂纹会出现曲折蜿蜒地状况,并在容器横向或纵向的方向都会出现裂纹的现象,为了进一步得到观察效果,在结果分析的过程中,通过显微镜的方式对其进行了更进一步的观察,其发现裂纹开裂的可能性会更大[2]。
2.应力腐蚀裂纹的内容性拓展分析
应力腐蚀开裂现象的出现,一般是金属在特定的环境温度下,受到了相应压力作用,会出现一定延迟开裂的现象,俗称SCC,也叫做应力腐蚀裂纹。在特征上,应力腐蚀裂纹在外观上常出现较为明显且伴有不连续的龟裂形状,而在进行热焊接的过程中,则是以横向裂纹的现象较多,并逐渐向纵向的方向上发展,并呈现树枝根须的基本形状。从诸多的研究和调查结果上可以发现,其裂口存在的深度和宽度常会达到几十以上,并呈现细致且较长的二次裂纹。从不同的断裂口所呈现的特征上分析可以看出,所有出现的断裂口都未脆性断裂,并在断裂口的表面呈现出相应的氧化物以及腐蚀物等。帮夹杂着穿晶的现象。而造成应力腐蚀裂纹现象形成的原因也离不开环境和合金材质的成分。简单来说,金属材质在百分之百纯金的状态下不会产生应力腐蚀裂纹的现象,而一般使用的合金材质,只会存在微量的金属成分,并在特殊操作环境的影响下会出现应力腐蚀开裂的现象。但可以确定地是,不同地应力腐蚀会与相应地材料做出一定地适应性匹配,具体匹配内容表格如下:
而在应力腐蚀裂纹条件形成地过程中,主要形成腐蚀开裂的原因主要有拉应力、合金以及介质等条件。而开裂的阶段也主要经历了三个过程:即孕育、扩散以及破裂这三个进阶阶段。在最初形成应力腐蚀开裂的过程中其所用材料的表面会出现相应的拉应力作用,并造成一定的变形,并会在材料的表面出现按相应的错位和滑移,继而在滑移接触点的位置出现快速溶解的现象;扩散阶段则是在腐蚀应拉力和腐蚀介质的共同影响和促进下,产生一定的横向发展;最后则是破裂阶段,在发展进程不断加快的过程中出现最终裂纹的产生[3]。
通过上述内容分析可知,影响应力腐蚀裂纹的原因有诸多,不仅涉及介质的影响,还有水压以及雨水的腐蚀,需要不断对其研究和措施分析,通过合金和介质的匹配性,结构和接头的匹配性,以及在材质进行组装和焊接过程中的合理性,都需要进行严格的把控,采才可以从根本上避免应力腐蚀开裂现象的出现[4]。
3.结束语
综上所述,在对不锈钢常压容器应力腐蚀开裂现象进行深入研究和分析中发现,在塔器使用和焊接过程中所出现的裂纹问题,不仅和所使用的材料以及实际生产和操作的环境有关,更涉及诸多其他因素。因此,在未来行业发展和提升的过程中,需要不断对其工艺进行重视,避免重大事故的出现。
参考文献
[1] 智春生. 油田采出水平均腐蚀速率常压容器试片测试法的改进[J]. 油气田地面工程,2018(8):98-99.
[2] 李海英. 大型钢制矩形常压容器有限元分析设计[J]. 中国科技投资,2017(26).
[3] 程新宇. 大型钢制矩形常压容器有限元分析设计[J]. 石油化工设备,2017(01):46-49.
[4] 王志泉,宋强. 化工企业常压容器使用安全与管理浅析[J]. 中国设备工程,2017(6):24-25.
作者简介:崔彦龙,男,本科,宣达实业集团有限公司设备研发部工程师,现从事化工机械非标设备以及硫酸系统特种设备的研究设计工作。
关键词:不锈钢;压容器;腐蚀开裂;分析建议
1.产品在生存过程中出现裂纹情况的假设性分析
以常规压力脱苯塔的条件下,对不锈钢常压容器应力腐蚀能力做出了假设。将其压力设置为0。1MPa,并将操作环境的温度设定为200℃,所采用的主体材质的厚度为10㎜,材质选用S31603.经过阶段性的使用观察后发现,在使用时间为3个月的时间点,不锈钢常压容器出现了轻微的泄漏情况。而采用奥氏体不锈钢材质的常压容器则不会在使用过程中出现开裂或是冷裂纹的现象。不仅如此,在热焊接的过程中,奥氏体不锈钢所制作的常压容器的探伤结果也为良好以上[1]。因此,根据以上假设性研究结果,做出以下分析和论述。
1.1结晶间腐蚀裂纹分析
结晶间腐蚀常发生于晶粒边界或是其他相接近的位置。由此推断,若此裂纹可以定性为结晶间腐蚀,则敏华温度以及贫铬理论可以成为影响其成因的主要因素。而对两种不锈钢材质进行对比后发现,其中S31603材质的不锈钢,在工作温度上为接近150℃,而采用奥氏体不锈钢的工作温度则在560℃和700℃这一区间,由此可见,其工作温度并未达到可以敏华的区间。因此,S31603可以定性未超低碳不锈钢体,并可以在常压容器中较好的防止贫铬层的出现,降低结晶裂纹出现的可能性。
1.2接头脆化分析
接头脆化是不锈钢常压容器中出现腐蚀开裂的重要原因之一。因此,N元素作为接头脆化开裂的重要内容,为了避免出现此现象,可以在塔器焊接的过程中,需要采用低氢或是低氮以及埋弧焊等相关焊接的方式,会最大限度地降低接头脆化的现象出现。值得一提的是,尽管在此种不锈钢中有一定Cr和Mo的含量,但不足以造成脆化的出现。
1.3应力腐蚀开裂分析
在实验研究的过程中,采用奥体式不锈钢进行焊接的常压容器出现腐蚀以及裂纹的现象较为明显,并会在焊接接头处出现较为明显和突出的失效问题。因此,为了进一步解决这一复杂现象,首先对应力腐蚀的金相特征进行了针对性的研究和分析,其结果表明,在裂纹出现和形成的过程中,裂纹往往从表面尖端开始出现不断地分支,且裂纹会呈现树枝状态。而在后期裂纹端口中则会出现龟裂地情况,而通过现场对常压容器地裂纹观察中也发现,其裂纹会出现曲折蜿蜒地状况,并在容器横向或纵向的方向都会出现裂纹的现象,为了进一步得到观察效果,在结果分析的过程中,通过显微镜的方式对其进行了更进一步的观察,其发现裂纹开裂的可能性会更大[2]。
2.应力腐蚀裂纹的内容性拓展分析
应力腐蚀开裂现象的出现,一般是金属在特定的环境温度下,受到了相应压力作用,会出现一定延迟开裂的现象,俗称SCC,也叫做应力腐蚀裂纹。在特征上,应力腐蚀裂纹在外观上常出现较为明显且伴有不连续的龟裂形状,而在进行热焊接的过程中,则是以横向裂纹的现象较多,并逐渐向纵向的方向上发展,并呈现树枝根须的基本形状。从诸多的研究和调查结果上可以发现,其裂口存在的深度和宽度常会达到几十以上,并呈现细致且较长的二次裂纹。从不同的断裂口所呈现的特征上分析可以看出,所有出现的断裂口都未脆性断裂,并在断裂口的表面呈现出相应的氧化物以及腐蚀物等。帮夹杂着穿晶的现象。而造成应力腐蚀裂纹现象形成的原因也离不开环境和合金材质的成分。简单来说,金属材质在百分之百纯金的状态下不会产生应力腐蚀裂纹的现象,而一般使用的合金材质,只会存在微量的金属成分,并在特殊操作环境的影响下会出现应力腐蚀开裂的现象。但可以确定地是,不同地应力腐蚀会与相应地材料做出一定地适应性匹配,具体匹配内容表格如下:
而在应力腐蚀裂纹条件形成地过程中,主要形成腐蚀开裂的原因主要有拉应力、合金以及介质等条件。而开裂的阶段也主要经历了三个过程:即孕育、扩散以及破裂这三个进阶阶段。在最初形成应力腐蚀开裂的过程中其所用材料的表面会出现相应的拉应力作用,并造成一定的变形,并会在材料的表面出现按相应的错位和滑移,继而在滑移接触点的位置出现快速溶解的现象;扩散阶段则是在腐蚀应拉力和腐蚀介质的共同影响和促进下,产生一定的横向发展;最后则是破裂阶段,在发展进程不断加快的过程中出现最终裂纹的产生[3]。
通过上述内容分析可知,影响应力腐蚀裂纹的原因有诸多,不仅涉及介质的影响,还有水压以及雨水的腐蚀,需要不断对其研究和措施分析,通过合金和介质的匹配性,结构和接头的匹配性,以及在材质进行组装和焊接过程中的合理性,都需要进行严格的把控,采才可以从根本上避免应力腐蚀开裂现象的出现[4]。
3.结束语
综上所述,在对不锈钢常压容器应力腐蚀开裂现象进行深入研究和分析中发现,在塔器使用和焊接过程中所出现的裂纹问题,不仅和所使用的材料以及实际生产和操作的环境有关,更涉及诸多其他因素。因此,在未来行业发展和提升的过程中,需要不断对其工艺进行重视,避免重大事故的出现。
参考文献
[1] 智春生. 油田采出水平均腐蚀速率常压容器试片测试法的改进[J]. 油气田地面工程,2018(8):98-99.
[2] 李海英. 大型钢制矩形常压容器有限元分析设计[J]. 中国科技投资,2017(26).
[3] 程新宇. 大型钢制矩形常压容器有限元分析设计[J]. 石油化工设备,2017(01):46-49.
[4] 王志泉,宋强. 化工企业常压容器使用安全与管理浅析[J]. 中国设备工程,2017(6):24-25.
作者简介:崔彦龙,男,本科,宣达实业集团有限公司设备研发部工程师,现从事化工机械非标设备以及硫酸系统特种设备的研究设计工作。