管道的应力腐蚀断裂.docx

应力腐蚀断裂精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。

它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。

常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。

由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。

加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。

这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。

应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。

一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。

应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。

为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。

其次应合理设计零件和构件，减少。

改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。

采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。

此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。

本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。

，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。

二．应力腐蚀开裂特征（1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。

这种拉应力的来源可以是：1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。

2．加工，制造，热处理引起的内应力。

3．装配，安装形成的内应力。

4．温差引起的热应力。

( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改管材失效风险因素分析(标准版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process管材失效风险因素分析(标准版)天然气管道输送压力高、钢材等级高、管径大，如我国正在建设的西气东输二线，其输送压力达到了12MPa，管径达到了1219mm，所采用的钢材等级为X80。

管道一般以埋地敷设方式。

所以引发天然气管道事故的主要危险、有害因素表现为：管道应力腐蚀开裂、腐蚀穿孔、管材缺陷或焊口缺陷等。

一、应力腐蚀开裂较高的压力使管道面临应力开裂危险。

应力开裂是金属管道在固定拉应力和特定介质的共同作用下引起的，对管道具有很大的破坏性。

管道应力腐蚀开裂的特征见表2-6。

表2-6管道应力腐蚀破坏特征因素特征发生地区与特定的地面条件有关。

65%发生在压气站和下游第一阀室之间，12%发生在第一和第二阀室之间，5%发生在第二和第三阀室之间，3%发生在第三阀室下游与温度关系较冷气候带明显多发。

与管道温度既明显关系与电解质关系中性pH值的稀碳酸盐溶液，其值在5.5～7.5之间电化学电势腐蚀电势，阴极保护不能达到的地点裂纹的路径和形状穿透颗粒(横过钢颗粒)，宽裂纹带边壁有明显腐蚀环境因素、材料因素、拉应力，其单方面或三方面都能引发管道的物理应力开裂。

1.环境因素环境温度、湿度、土壤类型、地形、土壤电导率、C02及水含量等对应力腐蚀将造成峥定的影响。

黏结性差的防腐层以及防腐层剥离区，易产生应力腐蚀破裂。

2.材料因素应力腐蚀开裂与管材制造方法(如焊接方法)、管材种类及成分、管材杂质禽虽(大于200～250μm的非金属杂质的存在会加速裂纹的形成)、钢材强度及钢材塑性变形特点有关。

1-5 应力腐蚀开裂概述因介质对材料的腐蚀而造成的结构破裂称腐蚀破裂。

金属材料的腐蚀有多种，按腐蚀机理可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀；按腐蚀介质可分为：氧腐蚀、硫腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀等；按腐蚀部位和破坏现象，可分为：均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。

金属材料在特定腐蚀环境下，受拉应力共同作用时所产生的延迟开裂现象，称为“应力腐蚀开裂”。

应力腐蚀开裂属于环境敏感断裂范畴。

并非任何环境都会产生应力腐蚀开裂，应力腐蚀是特殊的腐蚀现象和腐蚀过程，一定的金属材料只在某一特定的腐蚀环境中才会产生应力腐蚀开裂。

有拉伸应力存在，是应力腐蚀开裂的先决条件，焊接剩余拉应力有着极为重要的影响！在锅炉压力容器部件的腐蚀中，应力腐蚀及其造成的破裂是最常见、危害最大的一种！已成为工业（特别是石油化工）中越来越突出的问题（参见：化工设备损伤事例统计表），石油化工焊接结构的破坏事故中，约有半数为应力腐蚀开裂。

化工设备（低于300ºC）损伤事例统计表①包括腐蚀疲劳开裂，一般约占8% 。

因此，必须从结构设计及施工制造方面考虑洚低剩余拉应力，以提高结构的抗应力腐蚀开裂性能。

当然，还应从生产管理方面考虑降低介质的腐蚀作用。

本节主要是了解应力腐蚀开裂的特征，以防止、控制应力腐蚀开裂。

一. 应力腐蚀开裂特征：1. 应力腐蚀开裂条件：（1）合金----纯金属不发生应力腐蚀，但几乎所有的合金在特定的腐蚀环境中都会产生应力腐蚀裂纹。

极少量的合金或杂质都会使材料产生应力腐蚀。

各种工程实用材料几乎都有应力腐蚀敏感性。

（2）拉应力-----引起应力腐蚀的应力必须是拉应力，且应力可大可小，极低的应力水平也可能导致应力腐蚀破坏（不管拉应力多么小，只要能引起变形滑移，即可促使产生应力腐蚀开裂）。

应力既可由载荷引起，也可是焊接、装配或热处理引起的残余应力。

（3）腐蚀性介质----产生应力腐蚀的材料和腐蚀性介质之间有选择性和匹配关系，即当二者是某种特定组合时才会发生应力腐蚀。

应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。

它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。

常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。

由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。

加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。

这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。

应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。

一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。

应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。

为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。

其次应合理设计零件和构件，减少。

改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。

采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。

此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。

本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。

，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。

二．应力腐蚀开裂特征（1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。

这种拉应力的来源可以是：1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。

2．加工，制造，热处理引起的内应力。

3．装配，安装形成的内应力。

4．温差引起的热应力。

5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。

（2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。

编订：__________________单位：__________________时间：__________________埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4667-45 埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

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摘要：阐述了埋地钢质管道应力腐蚀开裂的影响因素和类型，总结了国内外典型的管道应力腐蚀开裂事故和研究状况，提出了预防措施。

关键词：应力腐蚀开裂；埋地钢质管道；腐蚀环境；应力Stress Corrosion Cracking of Buried Steel Pipelineand Its PreventionCHE Li-xin，DUAN Chang-gui(Haerbin Institute of Technology，Haerbin 150090，China)Abstract：The influencing factors and types of stress corrosion cracking(SCC)of buriedsteel pipeline are described，the domestic and foreign typical accidents and the research status of SCC on pipeline are summarized，and the precaution measures are put forward．Key words：stress corrosion cracking；buried steel pipeline；corrosion environment；stress1 概述目前，我国现有油气长输管道超过3×10的4次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持)km，其中60％已进入事故多发期。

管道的腐蚀与防护方法一、碱线腐蚀与防护1．概况大庆石化总厂炼油厂输转车间81单元碱管道用于向生产装置提供浓度30%～40%的碱液，管道材质为碳钢，连接采用焊接方式，工作压力为0.6～0.7Mpa,工作方式为间歇式。

冬季操作时需用0.3Mpa压力的蒸气伴热，由于碱液温度高，造成管道焊口开裂，碱液经常泄漏，生产很被动。

同时泄漏出的碱液腐蚀其它管道，每年维修费用很大，这种现象94年前一直没有得到解决。

2．腐蚀原因分析普通碳钢在碱液中会形成一层以Fe３O４或Fe２O３为主要成分的表面膜，同时由于晶界上有碳化物和氮化物析出，使晶界上的表面膜不稳定，易溶解。

在外应力的作用下产生了晶界裂纹，使新暴露出来的铁产生FeO2－的选择性溶解，形成应力腐蚀。

碳钢在NaOH溶液浓度5%以上的全部浓度范围都可能产生碱脆，而以30%左右的浓度最危险，发生碱脆的最低温度为50℃，在沸点附近的高温区最易发生。

见图一。

管道使用过程中，夏季或管道不加热时，浓度在30～40%的碱液不发生碱脆；而在冬季，管道加热时，温度超过50℃，碱浓度仍为30～40%时则发生碱脆，因为实际碱管道在加热的情况下往往都高于50℃。

另外，碱性溶液只有在非常富集的情况下，才会通过如下反应溶解铁：3Fe+7NaOH→Na3FeO3·2Na2FeO2+7HNa3FeO3·2Na2·2Na2FeO2+4H2O→7NaOＨ+Fe3O4+H7H+H→4H23Fe+4H2O→Fe3O4+4H2该管道每10日左右送一次碱，容易在焊口处沉积碱液。

管道一般为单面焊，内壁常有未焊透处，存有间隙。

随时间延长，碱液浓缩，造成碱液在焊口处富集，使焊口处首先腐蚀，而且使焊道不存在金属钝化膜，常露出新鲜的金属表面。

根据电化学腐蚀原理，该处的金属表面常处于阳极处，处于腐蚀状态。

原管道的接头为焊接，焊口附近的金相组织比基体的金相组织晶粒大，加之焊接组织不均匀性及焊接后存在较多的缺陷，这样焊道与基体金属的表面机械性能及化学成分存在较大的差异。