应力容器应力腐蚀

原创 胡伟明  2020-03-19 20:30:00  阅读 74 次 评论 0 条
摘要:

应力腐蚀是金属材料在应力与腐蚀介质同时作用下,以裂纹形式出现、最终导致断裂的腐蚀形式。产生这种腐蚀从应力条件看必须是拉应力,从腐蚀的作用看则是某种介质在特定的温度条件下对某种金属材料产生的电化学作用。例如,氢氧化钠( NaOH)或氢氧化钾(KOH)对碳钢的应力腐蚀发生在100℃以上;而硫化物的水溶液对中、高碳钢,液氨对碳钢的应力腐蚀则发生在室温条件。因此,承受拉应力和金属与介质的特定组合是产生应力腐蚀的必要条件。产生应力腐蚀的拉应力不仅来自介质压力所产生的薄膜应力,也包括容器结构的不连续所产生的

应力腐蚀是金属材料在应力与腐蚀介质同时作用下,以裂纹形式出现、最终导致断裂的腐蚀形式。产生这种腐蚀从应力条件看必须是拉应力,从腐蚀的作用看则是某种介质在特定的温度条件下对某种金属材料产生的电化学作用。例如,氢氧化钠( NaOH)或氢氧化钾(KOH)对碳钢的应力腐蚀发生在100℃以上;而硫化物的水溶液对中、高碳钢,液氨对碳钢的应力腐蚀则发生在室温条件。因此,承受拉应力和金属与介质的特定组合是产生应力腐蚀的必要条件。

产生应力腐蚀的拉应力不仅来自介质压力所产生的薄膜应力,也包括容器结构的不连续所产生的局部应力,容器壁温不连续的热应力,容器成形加工、焊接、热处理过程中所产生的残余应力等诸多因素。

应力腐蚀是压力容器一种很危险的腐蚀破坏形式,往往在破坏还没被发现的情况下就突然断裂。虽然容器处于较低的应力水平。从宏观上看,表面无腐蚀的痕迹,破坏时也不产生很多碎片、断裂处壁厚也不减薄,但断裂面总是沿垂直于最大拉应力方向,断裂部位多在应力集中区域或腐蚀介质的富集处,如容器开孔附近或长期渗漏点。对断口宏观检查,可以区分出裂纹扩展速度较慢的裂纹扩展区和最后阶段的瞬裂区。前者由于受介质较长时间的作用而较暗,后者常在几十分钟内快速扩展至断裂,因而还能保持金属的光泽。

压力容器的应力腐蚀开裂是一种常见而危险的破坏形式,已有的事故统计表明,应力腐蚀破坏在腐蚀破坏记录中占有大约40%的比例,比较典型的如液氨、硫化氢、热碱液等都是引发应力腐蚀的常见介质。防止这类形式的破坏日益受到重视。介质条件由于受工艺过程影响,往往不易改变,要解决问题主要还是从合理选材以及从制造工艺上加以控制。随着认识的深入和经验的积累,选用一些对应力腐蚀不敏感的材料与介质的组合是主要途径。有资料表明,容器制造中产生的残余应力是产生应力腐蚀的主要外部原因,因此,采用合理的制造工艺也十分重要。例如,通过热处理方法消除应力,在焊接工艺上采取一些减少焊接应力的措施,避免强制组装和进行喷丸处理,造成器壁表面压应力等都是实用而有效的办法。

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