奧氏體不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂研究進(jìn)展
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奧氏體不銹鋼(300系列不銹鋼)因具有優(yōu)良的耐蝕、耐熱和力學(xué)性能,以及良好的加工性能,廣泛地用作石化、煤化工、電力、造紙、化學(xué)等行業(yè)主要設(shè)備和管道的結(jié)構(gòu)材料。雖然不銹鋼具有全面和優(yōu)…
奧氏體不銹鋼(300系列不銹鋼)因具有優(yōu)良的耐蝕、耐熱和力學(xué)性能,以及良好的加工性能,廣泛地用作石化、煤化工、電力、造紙、化學(xué)等行業(yè)主要設(shè)備和管道的結(jié)構(gòu)材料。雖然不銹鋼具有全面和優(yōu)良的綜合性能,在實(shí)際工程應(yīng)用中,特別是煤化工、石油化工等復(fù)雜和惡劣的服役環(huán)境下,不銹鋼材料的設(shè)備和管道出現(xiàn)腐蝕失效的問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮,尤其是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂失效最為突出。
中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)、中國(guó)石油學(xué)會(huì)和中國(guó)化工學(xué)會(huì)在上世紀(jì)九十年代聯(lián)合調(diào)查表明,國(guó)內(nèi)各行業(yè)因腐蝕造成的損失平均約占國(guó)民生產(chǎn)總值的3%,石油和化工行業(yè)因腐蝕造成的損失約占其產(chǎn)值的6%左右。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,奧氏體不銹鋼設(shè)備和管道發(fā)生腐蝕失效案例最為嚴(yán)重,占腐蝕失效總數(shù)的50%左右;從奧氏體不銹鋼腐蝕失效類型來(lái)看,以應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC)最為突出,占其腐蝕失效案例的40%左右,以晶間腐蝕為代表的局部腐蝕占16%左右。
奧氏體不銹鋼設(shè)備和管道應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂失效大部分由氯離子介質(zhì)引起。從上世紀(jì)50年代以來(lái),國(guó)內(nèi)外科研人員對(duì)奧氏體不銹鋼發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂進(jìn)行了長(zhǎng)期不懈的研究和探索,發(fā)表了大量的研究論文,使人們對(duì)該類應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂有了越來(lái)越深刻的認(rèn)識(shí)。盡管如此,奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂事故仍時(shí)有發(fā)生,中石化煉化工程集團(tuán)的技術(shù)人員針對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的影響奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的諸多因素、安全評(píng)價(jià)及腐蝕檢測(cè)方法等方面進(jìn)行總結(jié)評(píng)述,為煤化工和石油化工行業(yè)奧氏體不銹鋼的選用和安全可靠服役運(yùn)行提供參考。
分析表明,奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,其影響因素與應(yīng)力狀態(tài)、介質(zhì)環(huán)境、材料合金成分有關(guān)。奧氏體不銹鋼雖然對(duì)氯化物產(chǎn)生的SCC很敏感,但氯并不是唯一的決定因素,其他如溫度、pH值、氧含量、鹵族元素、強(qiáng)氧化介質(zhì)都對(duì)SCC具有明顯的影響。關(guān)于奧氏體不銹鋼的氯化物SCC敏感性評(píng)價(jià)和現(xiàn)場(chǎng)裂紋檢測(cè),應(yīng)根據(jù)研究和實(shí)際應(yīng)用需要,通過(guò)比較不同方法的優(yōu)劣,提高評(píng)價(jià)和檢測(cè)的準(zhǔn)確性。針對(duì)奧氏體不銹鋼的氯化物SCC壽命預(yù)測(cè)方法尚在探索之中,相關(guān)準(zhǔn)確性以及與工程實(shí)踐的相關(guān)性有待于進(jìn)一步的研究。
針對(duì)奧氏體不銹鋼氯化物SCC的減緩措施要視具體的材料、環(huán)境而定,具體如下:
(1)根據(jù)環(huán)境選取適宜材料,可以從普通18-8型、高鎳含鉬316/317型、雙相不銹鋼到6Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼來(lái)選;
(2)根據(jù)具體情況可對(duì)奧氏體不銹鋼部件進(jìn)行穩(wěn)定化處理,以消除殘余應(yīng)力,但應(yīng)注意熱處理可能帶來(lái)的敏化和變形、熱疲勞開(kāi)裂等因素;
(3)奧氏體不銹鋼設(shè)備和管件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量避免氯化物集中或沉積的可能,尤其是避免介質(zhì)流動(dòng)死角或低流速區(qū);
(4)降低材料的表面粗糙度,防止機(jī)械劃痕、擦傷和麻點(diǎn)坑等,減少氯化物聚集的可能性;
(5)根據(jù)奧氏體不銹鋼設(shè)備和管道服役工況和介質(zhì),在材料表面敷涂涂層,避免材料直接接觸腐蝕介質(zhì)。
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