连多硫酸应力腐蚀开裂 ( PATSCC )
2020-05-11 15:43:23
作者:本网整理 来源:压力容器人
PATSCC 是一种通常发生在开停工和有水、湿气存在的操作过程中的应力腐蚀开裂。
在敏化的奥氏体不锈钢上, 通常靠近焊缝或高应力区域, 开裂扩展迅速, 在数分钟或小时内就会穿透部件的壁厚。
燃油 (气) 、 焦炭和大多其他燃料的燃烧加热器会受影响, 这取决于燃料中的 S 含量。
在 FCC 装置发生过严重的开裂 (气动环、 压力通风系统、 滑阀、旋分器部件、 膨胀节波纹管和管线) 。加氢装置 (加热炉管, 热进料/流出物换热器管束, 波纹管) 、常减压和焦化装置 (管线) 、 暴露在含硫燃烧产物的锅炉和高温设备、 常温下在含硫油气和湿硫化氢环境中使用的不锈钢设备都有可能发生PTASSC。
(1) PATSCC机理和影响因素
耐蚀合金的应力腐蚀连多硫酸对奥氏体不锈钢引起的应力腐蚀开裂(PTASCC) 。
(2) PATSCC 的判断
① 受影响材料通常为300系列不锈钢、合金600/600H 和合金800/800H 等。
② 需要环境、材料和应力的共同作用。
③ 环境-金属部件在含硫化合物环境中表面形成硫化物垢。垢可以和空气 (氧) 和湿气作用形成连多硫酸。
④ 材料必须处于敏感的或 “敏化” 的状态。
⑤ 应力可以是残余或外加的, 大多部件的残余应力通常都足以促进开裂。
⑥ 损伤的形貌。
通常发生在焊缝附近, 有时也发生在金属本体, 非常局部而且不容易发现, 直到开工或有时在操作中出现裂纹时才发现。裂纹沿晶扩展 ( 图5-100、 图5-101) ,厚度损失可忽略。
⑦ 检查和监测。
PATSCC开裂对于检验来说是一个挑战, 因为开裂直到条件正好转变时才发生。在操作过程中监测 PATSCC 开裂不现实, 因为, 在操作过程中, 没有导致发生PATSCC 的条件。
PT 可以用于检测PATSCC 开裂, 但是, 因为裂纹充满坚硬的垢物, 需要采用研磨的方法来提高 PT 灵敏度。
(3) 控制 PATSCC 发生的措施
① 如果设备打开或暴露在空气中, 应当采取防护方法以降低或消除 PATSCC, 包括在停工过程或停工后立即用碱或苏打灰溶液冲洗设备, 或在停工中用干燥的氮气或氮气/氨保护, 以防止接触空气。
② 对于加热炉, 保持燃烧室加热到露点温度以上, 以阻止在加热炉管表面形成酸。
③ 低碳等级不锈钢如 S30403/S31603/S31703 比控制碳等级不锈钢性能好, 但如果在538℃中暴露几小时或长期在400℃以上操作, 低碳级别也会发生敏化。可以通过向这些合金添加少量的 Ti 和 Nb 来提高耐 PATSCC 的能力。
常用有化学稳定级别 (奥氏体不锈钢321 和347 系列, 镍基合金825 和625) 。
④ ASTM 规范允许轧制产品在稳定状态而不是退火状态下运行。这种热处理可以降低潜在的敏化问题, 尤其是S32168。
⑤ 在化学稳定不锈钢所有的焊缝完成后要进行 899℃的热稳定处理, 以降低敏化和PTA 敏感性, 但这种热处理在现场很难进行。
⑥ PATSCC 敏感性可以参照 ASTMA262[68]Practice C 通过实验室腐蚀测试来获得。对 L和/或化学稳定级别, 在测试前通常要进行敏化热处理。
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