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石油化工静设备的应力腐蚀开裂与防护措施摘要：石油化工行业作为我国重要的生产行业，对我国的经济建设具有重要推动作用。
腐蚀是目前石油化工企业发展中面临最多的问题，因为腐蚀会对石油化工设备的功能和使用周期造成影响，严重的还会引发安全事故，阻碍石油化工行业的发展。
而想要避免设备腐蚀，减少设备损失就必须要对石油化工设备的腐蚀原因进行分析，并找出针对性防腐措施。
本文将就笔者的实际工作经验及资料，对石油化工设备的腐蚀原因进行分析，并提出针对性的措施，以供参考。
关键词：石油化工；设备；腐蚀；防腐引言在我国石油化工行业不断发展的历程中，石油化工设备展现着十分重要的作用。
石油化工设备容易被腐蚀，会影响设备的稳定运行，对产品质量产生一定的影响，为整个工作带来许多安全隐患。
因此，有必要做好石油化工设备防腐处理，对石油化工设备常见腐蚀原因及防腐展开更深层次的探讨就凸显的愈发重要。
1石油化工设备防腐的重要性石油化工设备长期在空气、水中暴露或与腐蚀性设备接触，所产生的能让设备裸露在外的形态、尺寸发生化学反应的现象叫做腐蚀。
腐蚀会给石油化工设备的物理性质和功能造成影响，缩短设备的使用周期，甚至影响石油化工设备的正常运动，严重时引发安全事故。
在实际的生产过程中，石油化工设备腐蚀是常年困扰石油化工企业生产质量的重要难题，既影响了经济效益的提升，又阻碍了石油化工企业的长足发展，导致了资源浪费。
在石油化工企业的爆炸事故中，大部分都是由于腐蚀所致，腐蚀会导致石油泄漏，一旦遇到明火就会发生爆炸，引发严重安全事故。
此外，石油化工设备腐蚀所泄漏的腐蚀气体或者液体还会对工作人员生命健康造成影响。
所以必须要重视石油化工设备防腐，一旦出现腐蚀要及时采取解决措施，保证安全。
2石油化工设备常见腐蚀原因2.1化学反应在展开化学产品生产工作时，通常需要按照对应的生产要求加入适量的化学物质，这一系列的化学物质一般具有较强的腐蚀性。
并且，在展开生产工作时，生产材料同样具有一定腐蚀性。
应力腐蚀开裂王博浩过控1201 学号：201209300319 摘要：工业上广泛应用的材料是金属，而金属无可避免的会面临腐蚀问题，而在设备的腐蚀中，应力腐蚀是在其中占有相当大比例的一种腐蚀类型。
应力腐蚀广泛存在于材料受到静应力条件下，这种腐蚀对于材料是毁灭性的腐蚀。
因此，了解应力腐蚀的机理和原因以及预防的方法是十分必要的。
一．引言腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。
从国内石油化工生产企业统计，1999 年泸天化年总产值8.284 亿元，而直接与间接腐蚀经济损失共计6010 万元，占年生产总值的7.25%。
仪征化纤厂大修周期从 1 年改为 2 年，创净利润（22~23）亿/ 年。
通常认为间接腐蚀损失比直接腐蚀损失大。
根据现有数据，石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的 3 倍。
2000 年，上海医药集团腐蚀损失是8114万元；华东电网因锅炉“四管”腐蚀爆漏导致非计划停车115 次，损失电量29亿千瓦•小时，经济损失7.7亿元。
汽车行业1999年的腐蚀损失约为242 亿元。
以重庆汽车腐蚀调查为例，重庆市系内陆盆地，夏季闷热，冬天潮湿，年平均气温较高，其环境大气中的Cl-、SO和HS等含量高，下雨频率高，酸雨、大雾天气时有发生。
车辆受大气环境的腐蚀十分严重，通常新车运行 1 年后就产生锈斑， 2 年左右就有腐蚀穿孔现象发生。
由于大面积腐蚀和腐蚀穿孔，通常车辆每年都要进行外涂装； 2 年要进行换顶； 4 年要进行面板、车顶的更换，大梁、车身骨架的维护，重庆市车辆年均总的腐蚀损失为16057.1 万元。
应力腐蚀、氢脆、孔蚀等局部腐蚀破坏的发生难以预测，极易引起生产设备的爆炸、火灾等突发性灾难事故，危及职工及生产装置的安全。
如国内某天然气管线曾因硫化氢应力腐蚀破坏多次发生爆炸，其中一次引爆起特大火灾，造成20 多人伤亡；某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀造成井喷，大火烧了二十多天，经济损失惨重；某化肥厂废热锅炉进口管因氢腐蚀引发爆炸，造成7人死亡等。
防止应力腐蚀开裂的措施应力腐蚀开裂是一种常见的金属材料失效形式，特别是在高温、高压、强腐蚀和高应力等环境下，更容易发生。
为了防止应力腐蚀开裂，需要采取以下措施：1.合理设计和选择材料合理的设计和选择材料可以减少应力集中和应变集中，从而降低应力水平。
同时，在选择材料时要考虑其抗应力腐蚀开裂能力，例如选用具有较高耐腐蚀性能的材料。
2.控制加工工艺加工工艺对于金属材料的性能有着重要影响。
在加工过程中要注意避免过度加工造成残余应力，同时也要避免过度冷却造成冷裂纹。
3.控制环境条件环境条件是影响金属材料耐久性的重要因素之一。
在使用过程中需要控制环境条件，避免暴露在强酸、强碱、高温、高压等恶劣环境下。
4.采用适当的防护措施采用适当的防护措施可以减少金属材料的暴露程度，从而降低应力腐蚀开裂的风险。
例如，在使用过程中可以采用防腐涂层、防腐包覆等措施。
5.加强检测和维护定期对金属材料进行检测和维护，及时发现和处理潜在的问题，可以有效地延长金属材料的使用寿命。
在检测过程中需要注意选择合适的检测方法，如超声波检测、X射线检测等。
6.加强管理和培训加强管理和培训可以提高工作人员对于应力腐蚀开裂的认识和预防意识。
同时也需要制定相应的安全规范和操作规程，确保工作人员按照规定操作。
7.加强科学研究加强科学研究可以为防止应力腐蚀开裂提供更为科学的理论支撑。
通过深入研究其机理和影响因素，探索有效的预防措施和治理方法。
以上是针对防止应力腐蚀开裂所需要采取的全面详细的措施。
通过合理设计和选择材料、控制加工工艺、控制环境条件、采用适当的防护措施、加强检测和维护、加强管理和培训以及加强科学研究等方面进行综合治理，可以有效地降低应力腐蚀开裂的风险，延长金属材料的使用寿命。
应力腐蚀失效及防护措施1.应力腐蚀失效机理在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。
所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。
应力腐蚀一般都是在特定条件下产生:①只有在拉应力的作用下。
②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。
③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。
研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。
压力容器的应力来源:①外载荷引起的容器外表面的拉应力。
②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。
在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。
铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。
由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。
因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。
在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。
这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。
2.应力腐蚀失效的防护措施控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。
实际情况千变万化,可按实际情况具体使用。
（1）选用耐应力腐蚀材料近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。
应力腐蚀开裂王博浩过控1201学号：201209300319摘要：工业上广泛应用的材料是金属，而金属无可避免的会面临腐蚀问题，而在设备的腐蚀中，应力腐蚀是在其中占有相当大比例的一种腐蚀类型。
应力腐蚀广泛存在于材料受到静应力条件下，这种腐蚀对于材料是毁灭性的腐蚀。
因此，了解应力腐蚀的机理和原因以及预防的方法是十分必要的。
一．引言腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。
从国内石油化工生产企业统计，1999年泸天化年总产值8.284亿元，而直接与间接腐蚀经济损失共计6010万元，占年生产总值的7.25%。
仪征化纤厂大修周期从1年改为2年，创净利润（22~23）亿/年。
通常认为间接腐蚀损失比直接腐蚀损失大。
根据现有数据，石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的3倍。
2000年，上海医药集团腐蚀损失是8114万元；华东电网因锅炉“四管”腐蚀爆漏导致非计划停车115次，损失电量29亿千瓦·小时，经济损失7.7亿元。
汽车行业1999年的腐蚀损失约为242亿元。
以重庆汽车腐蚀调查为例，重庆市系内陆盆地，夏季闷热，冬天潮湿，年平均气温较高，其环境大气中的Cl-、SO2和H2S等含量高，下雨频率高，酸雨、大雾天气时有发生。
车辆受大气环境的腐蚀十分严重，通常新车运行1年后就产生锈斑，2年左右就有腐蚀穿孔现象发生。
由于大面积腐蚀和腐蚀穿孔，通常车辆每年都要进行外涂装；2年要进行换顶；4年要进行面板、车顶的更换，大梁、车身骨架的维护，重庆市车辆年均总的腐蚀损失为16057.1万元。
应力腐蚀、氢脆、孔蚀等局部腐蚀破坏的发生难以预测，极易引起生产设备的爆炸、火灾等突发性灾难事故，危及职工及生产装置的安全。
如国内某天然气管线曾因硫化氢应力腐蚀破坏多次发生爆炸，其中一次引爆起特大火灾，造成20多人伤亡；某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀造成井喷，大火烧了二十多天，经济损失惨重；某化肥厂废热锅炉进口管因氢腐蚀引发爆炸，造成7人死亡等。
第三节应力腐蚀裂纹
一、应力腐蚀概述
金属或合金在应力，特别是拉伸应力的作用下，又处在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变化，如未产生全面腐蚀或明显变形，但却产生了裂纹。
这种现象称作应力腐蚀裂纹。
因此，在全面腐蚀较严重的情形下，不易产生应力腐蚀裂纹。
应力腐蚀外观无变化，裂纹发展迅速且预测困难，因而更具危险性。
应力腐蚀裂纹是应力和腐蚀环境相结合造成的。
所以，只要消除应力和腐蚀环境两者中的任何一个因素，便可以防止裂纹的产生。
实际上既无法完全消除装置在制造时的残余应力，又无法使装置完全摆脱腐蚀性环境。
采用上述方法防止应力腐蚀几乎是不可能的。
因此，一般是通过改变材料的方法解决这个问题。
此外，焊缝部位由于热应变作用会产生很大的残余应力，而加热冷却的热循环过程，也会使材质发生变化。
所以对于焊缝部分要比对于焊接本体更加注意，认真查看是否发生了应力腐蚀裂纹。
由于金属材料和腐蚀环境结合的情况有所不同，应力腐蚀裂纹也各不相同。
根据材料的微观组织，可以鉴别裂纹的特征。
有的是沿晶粒边缘产生的裂纹，有的是伸展到晶粒内部而又有显著分枝的裂纹，有的则是与晶粒边缘、晶粒内部无关的裂纹。
广义的应力腐蚀裂纹有时又区分为狭义的应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹。
应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹虽然同属广义的应力腐蚀裂纹，但两者之间实质上有很大区别。
应力腐蚀裂纹指的是，金属材料在特定的腐蚀环境中，受到应力作用，沿着金属内微观径路在有限范围内发生腐蚀而出现裂纹的现象。
而氢脆裂纹指的则是，金属材料受到应力作用，由于腐蚀反应产物氢被金属吸收，产生氢蚀脆化，出现裂纹的现象。
应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹，两者可以用腐蚀环境和应力再现的方法或电化学方法进行鉴别。
近些年来，又开发出了音响鉴别方法。
这种方法是考虑到氢脆裂纹是机械性破坏，所以产生裂纹时会发生音响。
而应力腐蚀裂纹是金属溶解造成的破坏，不会发生音响。
在实际装置中，应力腐蚀裂纹非常复杂，在大多数情况下对两者不加区别，一律看做广义的应力腐蚀裂纹。
金属材料并不是在所有的腐蚀环境中都能产生应力腐蚀裂纹。
不同金属材料的应力腐蚀都需要特定的腐蚀环境。
随着各种金属材料应用范围的不断扩大，腐蚀环境的种类也出现增多的趋势。
化学工业中的应力腐蚀，是由于原材料中所含的杂质或在各工序中经过分解、合成等过程生成的腐蚀性成分造成的。
能造成应力腐蚀的原材料中的杂质有硫、硫化物、氯化钠和氯化锰等无机盐、脂环酸、氮化合物等。
另外，为了防止腐蚀所加入的碱，再生重整等过程中使用的催化剂，也是能引起应力腐蚀裂纹的物质。
二、应力腐蚀的机理与特征
应力腐蚀机理比较成熟的有机械化学效应、闭塞电池理论、表面膜理论、氢脆理论四种学说。
下面简单介绍这四种理论。
机械化学效应理论认为，金属材料在应力作用下在应力集中处迅速变形屈服成为腐蚀电池阳极区，与金属表面腐蚀电池的阴极区构成小阳极大阴极的腐蚀电池。
使金属沿特定的狭窄区域迅速溶解开裂。
闭塞电池理论认为，某些几何因素使金属裂纹引发点处电解液流动不畅形成闭塞电池。
该处为阳极，其他处为阴极，闭塞区内的金属溶解。
之后的自催化作用使金属溶解加速，发展成裂纹。
表面膜理论认为，金属表面膜在应力作用下受到破坏露出新表面，新表面因与有保护膜部分存在电位差异而构成腐蚀电池阳极，发生溶解形成裂纹源。
应力集中，使裂纹进一步发展。
氢脆理论认为，在应力作用下，金属腐蚀生成的氢被金属吸收，产生氢应变铁素体或高活化氢化物，使金属材料脆化而出现裂纹，并沿氢脆部位向前扩展，导致破裂。
应力腐蚀与全面腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀不同，有自己的显著特征。
产生应力腐蚀的金属材料主要是合金，纯金属较少。
引起应力腐蚀裂纹的主要是拉应力，压应力虽能引起应力腐蚀，但并不明显。
应力腐蚀裂纹呈枯枝状、锯齿状，其走向垂直于应力方向。
应力腐蚀裂纹，根据金属材料所处的腐蚀环境，可以是晶间型、穿晶型或混合型。
三、应力腐蚀的影响因素
1．不锈钢应力腐蚀
(1)氯化物
工艺介质中的氯化物和冷却水中的氯离子是产生应力腐蚀裂纹的重要原因。
实验研究结果表明，氯化物的浓度越高，产生应力腐蚀裂纹的时间越短。
即使氯离子含量只有十万分之一，也会在短时间内产生裂纹。
腐蚀温度对应力腐蚀裂纹的影响很大。
随着温度的上升，裂纹的敏感性显著增加，产生裂纹的时间大大缩短，裂纹成长的速度明显增大。
在100～350℃的食盐水中进行的应力腐蚀裂纹实验显示，如果温度在300℃以上，不易产生裂纹，这是因为大量的点腐蚀迅速导致全面腐蚀，因而观察不到腐蚀裂纹。
水中的溶氧对氯化物形成的应力腐蚀裂纹起促进作用。
只要水中有溶氧，氯离子的含量只有百万分之一就会产生应力腐蚀裂纹。
(2)碱
从使用烧碱的纯碱工业的腐蚀实例和事故调查中知道，由碱液引起的应力腐蚀裂纹较少。
实际上，因为碱与氯离子同时存在，很难断定哪一个是应力腐蚀的主要影响因素。
但是，在高温锅炉一类的容器中，即使没有氯离子存在也会产生裂纹。
如果有氧和氧化剂的存在，则会加速裂纹的生成。
由碱引起的应力腐蚀裂纹，过去说是锅炉水质问题，其实都可以归结为氢氧化钠的原因。
在石油炼制中，氯化物分解生成氯化氢，为了抑制氯化氢的腐蚀作用，采用添加氢氧化钠的方法。
但是由于加入过量的氢氧化钠，又产生了应力腐蚀裂纹的问题。
在制氢装置中，采用钾系催化剂，可形成氢氧化钾，也会造成应力腐蚀裂纹。
(3)硫化物
加氢脱硫装置发生的应力腐蚀为晶间型裂纹，这是因硫化物，更确切地说是因连多硫酸所致。
不锈钢中夹杂的铁的硫化物，可与空气中的水分和氧反应生成连多硫酸或亚硫酸，导致产生裂纹。
在实验室中，敏化的不锈钢，即使是亚硫酸或低pH值的硫化氢溶液，也能使其产生应力腐蚀裂纹。
由硫化物引起的应力腐蚀裂纹与材质有密切关系。
不锈钢经过敏化处理，会析出碳化铬，使结晶晶间铬含量减少，材质的耐腐蚀性降低，易产生晶间裂纹。
硫化物与氯化物共存的精馏塔顶馏分与为提高精馏效果所用的蒸汽相结合，构成了产生应力腐蚀裂纹的典型恶劣环境。
对这种环境下的各种不锈钢装置的检验表明，在80℃以上，裂纹发生率急剧增加，即使是耐应力腐蚀的不锈钢也变得无效。
2．碳钢、低合金钢应力腐蚀
(1)硫化氢
石油工业中液化石油气的储存，过去多采用高强钢制球形储罐，其储存物从中间产品到半成品、成品。
这种罐使用两三个月后就出现漏气事故。
开罐检查，发现裂纹。
调查结果查明，液化石油气中所含的硫化氢在有水分存在的条件下，会引起应力腐蚀裂纹。
(2)碱
碳钢由于碱作用引起应力腐蚀裂纹早已为人所知。
早在19世纪初，人们已经注意到，蒸汽锅炉的损坏是由于碱的脆化作用所致。
对于铆接结构装置，往往在应力集中的铆钉孔处发生裂纹，铆钉孔处的氢氧化钠浓度一般在30％以上。
对于碳钢，碱液浓度在10％～75％之间容易发生裂纹，但即使浓度在1％左右也会发生裂纹。
对于低合金钢，在其焊接区容易发生应力腐蚀裂纹，材质不同，裂纹的敏感性也不尽相同。
碱引起的应力腐蚀裂纹在330℃以上的高温时，随着温度的上升，裂纹生长速度加快；但当温度降低至30℃以下时，裂纹不再生长。
碱引起的应力腐蚀裂纹需要有非常高的应力，所以在残余应力较高的焊缝部位容易产生裂纹。
(3)CO-CO2混合气
在湿性CO-CO2混合气的环境中，会产生应力腐蚀裂纹。
英国城市煤气装置(含CH4 35％、H245％、CO215％、CO 5％及微量残余O2)和美国油井管道都证实了这种裂纹。
混合气中CO、CO2单独存在时不会产生裂纹，仅在共存时才产生裂纹。
混合气中CO的分压越高，产生裂纹的极限应力就越低，裂纹生长的速度也越快。
碳钢必须在高应力条件下才会发生CO-CO2的应力腐蚀裂纹。
在湿性CO-CO2的条件下，即使是高铬钢也会产生裂纹。
如果使混合气体保持干性，即在其露点以上，就可以防止裂纹。
(4)硝酸盐
在有硝酸盐存在的碳钢建筑物或装置中，会产生应力腐蚀裂纹。
在硝酸盐中，硝酸铵最容易产生裂纹，而且随着硝酸铵的浓度增大，裂纹的敏感性增强。
腐蚀温度越高，越容易产生裂纹。
碳钢仅在屈服点附近高压力下，才会产生应力腐蚀裂纹，而在焊接区一类的微观组织中，存在着容易产生裂纹的部分。
(5)液氨
对于储存液氨的高强钢球形储罐，每次开罐检查时，都发现大量的裂纹。
美国一个装置试验委员会报告，大约有3％的储罐平均三年内就会发生裂纹。
这些裂纹主要发生在冷加工的封头或筒体的焊接部分附近。
而且，越是高强材料，冷加工或焊接条件越是恶劣，越容易发生裂纹。
由于液氨的应力腐蚀裂纹很难在实验室模拟再现，而且发生裂纹的时间很长，在这方面的研究成果报道不多。
