承压设备损伤模式识别

承压设备损伤模式识别第01讲承压设备损伤模式识别（一）√一、损伤、失效及检验方法概述√二、常见损伤模式、案例及检验策略1.腐蚀损伤2.材质劣化3.机械损伤4.其他损伤√三、小结一、损伤、失效及检验方法概述几个概念：损伤损伤模式失效失效分析事故事故调查检验技术＝检测技术＋评价技术检测技术＝无损检测＋性能试验——发现和量化缺陷。

——想办法找出缺陷评价技术＝应用断裂力学、损伤力学等应用科学，分析设备的安全性。

——能不能用？能用多久？解决方案？关于检验种类及评定方法>>依据法规的检验>>基于失效模式的检验（或针对性检验、预知检验）>>基于风险的检验（RBI）>>在线检验>>基于安全状况等级的评定方法>>基于损伤寿命的评定方法>>可靠性、失效概率评定方法等等第02讲承压设备损伤模式识别（二）二、常见损伤模式、案例及检验策略GB/T30579－2014《承压设备损伤模式识别》（5类73种）第1类：腐蚀减薄（25）①全面腐蚀（均匀腐蚀）：盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、二氧化碳（碳酸）、环烷酸、苯酚、有机酸、高温氧化、大气（有、无隔热层）、冷却水、土壤、苛性碱、氯化铵、胺、高温硫化物、酸性水、甲铵腐蚀等②局部腐蚀（非均匀腐蚀、局部减薄）：微生物腐蚀、锅炉冷凝水腐蚀、燃灰腐蚀、烟气露点腐蚀等等第2类：环境开裂（13）氯化物应力腐蚀开裂、碳酸盐、硝酸盐、碱、氨、胺、湿硫化氢破坏（氢鼓包、氢致开裂、应力导向型氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂）、氢氟酸致氢应力开裂、氢氰酸致氢应力开裂、氢脆、高温水、连多硫酸、液体金属脆断等第3类：材质劣化（15）晶粒长大、渗氮、球化、石墨化、渗碳、脱碳、金属粉化、σ相脆化、475°C脆化、回火脆化、辐照脆化、钛氢化、再热裂纹、脱金属腐蚀、敏化—晶间腐蚀等等第4类：机械损伤（11）机械疲劳、热疲劳、振动疲劳、接触疲劳、机械磨损、冲刷、汽蚀、过载、热冲击、蠕变、应变时效等等第5类：其他损伤（9）高温氢腐蚀、腐蚀疲劳、冲蚀、蒸汽阻滞、低温脆断、过热、耐火材料退化、铸铁石墨化腐蚀、微动腐蚀等等1.腐蚀损伤（腐蚀减薄＋环境开裂）腐蚀概述金属与周围介质间由于化学或电化学作用而引起的破坏称为腐蚀。

腐蚀是冶金的逆过程。

金属腐蚀是一个十分复杂的过程：环境介质的组成、浓度、压力、温度、pH值等千差万别；金属材料的化学成分、组织结构、表面状态等各种各样；由于受力状态不同，也会对腐蚀损伤造成很大的影响。

腐蚀的分类方法>>按作用的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀；>>按腐蚀的形态分为全面腐蚀和局部腐蚀；>>按腐蚀发生的环境和条件可分为大气腐蚀，工业水腐蚀，土壤腐蚀，酸碱盐腐蚀，海水腐蚀，高温腐蚀，应力腐蚀等等。

>>按作用的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀；>>按腐蚀的形态分为全面腐蚀和局部腐蚀、应力腐蚀等。

化学腐蚀电化学腐蚀基础（原理、表征、影响因素等）极化曲线电化学阻抗谱楚南：《电化学阻抗谱导论》电化学阻抗谱《承压设备损伤模式识别》国家标准中，腐蚀减薄、环境开裂和其他中都涉及到腐蚀的容本讲按下面的大类介绍常见的腐蚀：>>全面腐蚀>>局部腐蚀（以上两种类同于腐蚀减薄）>>应力腐蚀（环境开裂）>>氢损伤（环境开裂）>>腐蚀疲劳>>土壤腐蚀1.1 全面腐蚀（均匀腐蚀或局部的均匀腐蚀）全面腐蚀是在整个金属表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀现象。

当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。

全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。

检验过简单的测厚可发现它。

盐酸、硫酸、氢氟酸、二氧化碳（碳酸）、环烷酸、苯酚、有机酸、高温氧化、大气（有、无隔热层）、冷却水、土壤、碱、氯化铵、胺、高温硫化物、酸性水、甲铵腐蚀等。

1.1.1 盐酸腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与盐酸接触时发生的全面或局部腐蚀。

Fe＋2HCl→FeCl2＋H2>>损伤形态√碳钢和低合金钢表现为均匀减薄，介质局部浓缩或露点腐蚀时表现为局部腐蚀或沉积物下腐蚀。

>>奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢表现为点蚀，形成直径为毫米级的蚀坑，甚至可发展为穿透性蚀孔。

>>受影响的材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。

>>主要影响因素盐酸浓度：随盐酸浓度升高，腐蚀速率增大。

温度：随温度升高，腐蚀速率增大；合金成份，催化或钝化剂。

常压塔顶油气线壁及压力引出口盐酸腐蚀形貌1.1.2 硫酸腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与硫酸接触时发生的腐蚀。

Fe＋H2SO4（稀）→FeSO4＋H2>>损伤形态通常表现为壁厚均匀减薄或点蚀，碳钢焊缝和热影响区易遭受腐蚀，在焊接接头部位形成沟槽。

>>受影响的材料按耐腐蚀性从弱到强排列：碳钢、316L不锈钢、铸铁>>主要影响因素酸浓度（65%质量比）流速（超过0.6米/秒）温度等硫磺装置管线弯头及直管壁酸性气腐蚀形貌1.1.3 氢氟酸腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与氢氟酸接触时发生的腐蚀。

Fe＋2HF→FeF2＋H2>>损伤形态√碳钢腐蚀表现为局部区域减薄；√发生腐蚀时也可能伴随氢脆、氢鼓包和/或氢致开裂以及应力导向氢致开裂；√发生腐蚀时可能会形成明显的氟化亚铁垢皮>>受影响的材料碳钢，铜—镍合金；低合金钢、300系列不锈钢和400系列不锈钢对氢氟酸腐蚀和/或开裂敏感，一般不能用于氢氟酸使用环境。

>>主要影响因素流速，浓度，温度，碳钢中的残留元素，如Cu、Ni、Cr氢氟酸烷基化装置蒙乃尔400合金法兰上的穿晶型应力腐蚀裂纹1.1.4 二氧化碳腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属在潮湿的二氧化碳环境（碳酸）中遭受的腐蚀。

H2O＋CO2＋Fe→FeCO3＋H2>>损伤形态√腐蚀多发生于气液相界面和液相系统，以及可能产生冷凝液的气相系统冷凝液部位；√腐蚀区域壁厚局部减薄，可能形成蚀坑或蚀孔；√在紊流区，碳钢发生腐蚀时可能形成深度点蚀和沟槽；√受影响的材料：碳钢、低合金钢。

√主要影响因素：浓度（pH值），温度某井下油气管线壁CO2腐蚀形貌1.1.5 环烷酸腐蚀>>损伤描述及损伤机理常减压装置中，管线，在177～427℃温度围，环烷酸对金属材料的腐蚀。

2RCOOH＋Fe→Fe（RCOO）2＋H2>>损伤形态高流速区可形成局部腐蚀，如孔蚀、带锐缘的沟槽；低流速凝结区，碳钢、低合金钢和铁素体不锈钢的腐蚀表现为均匀腐蚀或孔蚀。

>>受影响的材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和镍基合金。

>>主要影响因素酸值、温度、硫含量、流速、相态等1.1.6 有机酸腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与低分子有机酸（如甲酸、乙酸、乙二酸等）接触时发生的全面腐蚀或局部腐蚀。

以甲酸为例，腐蚀过程为：Fe＋2HCOOH→Fe（HCOO）2＋H2>>损伤形态碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢表现为均匀减薄介质局部浓缩或露点腐蚀时表现为局部腐蚀或沉积物下腐蚀。

>>受影响的材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢>>主要影响因素酸类型，浓度或pH值，温度案例：液化气储罐泄漏爆燃事故分析某公司溶剂罐介质自底部排污管泄漏，引发发生一起爆燃事故。

溶剂罐污水分析结果序号检测项目单位检测结果1 乙酸% 4.092 丙酸% 1.233 2－二甲氨基乙基乙酸酯% 1.584 戊酸% 0.48第03讲承压设备损伤模式识别（三）1.1.7 大气腐蚀>>损伤描述及损伤机理：电化学腐蚀。

阳极反应：Fe→Fe2＋＋2eFe2＋→Fe3＋＋e阴极反应：O2＋2H2O＋4e→4OH－（中性或碱性溶液）O2＋4H＋＋4e→2H2O （酸性溶液）>>损伤形态碳钢和低合金钢表现为均匀减薄或局部减薄，敷设隔热层的表现为覆盖层下局部减薄>>受影响的材料碳钢、低合金钢、不锈钢、铜、铝>>主要影响因素大气成份，湿度、温度等某电厂设备及管线保温层下腐蚀形貌1.1.8 碱腐蚀>>损伤描述及损伤机理苛性碱或碱性盐的浓缩通常在蒸发或高传热条件下造成金属腐蚀。

>>损伤形态多表现为局部腐蚀，水汽界面的介质浓缩区域在腐蚀后形成局部沟槽；温度高于79℃的高浓度碱液可引起碳钢的均匀腐蚀，温度达到93℃时腐蚀速率非常大。

>>受影响的材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢。

>>主要影响因素碱液浓度：主要是苛性碱（氢氧化钠或氢氧化钾），碱浓度越高，腐蚀越严重。

浓缩温度：随温度升高，腐蚀速率增大。

锅炉水冷壁管壁碱腐蚀形貌1.1.9 高温硫化物腐蚀>>损伤描述及损伤机理碳钢或其他合金在高温下与硫化物反应发生的腐蚀。

Fe＋RS→FeS＋R>>损伤形态多为均匀减薄，有时表现为局部腐蚀；表面覆盖有硫化物膜>>受影响的材料所有铁基材料，镍基合金>>主要影响因素合金元素：硫化物腐蚀取决于产生保护性硫化物膜的能力温度：通常铁基合金温度超过260℃时开始发生高温硫化物腐蚀，温度越高，腐蚀越快硫含量1.1.10 甲铵腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与尿素合成过程中的中间产物甲铵接触时发生的腐蚀。

甲铵根据其受氧气保护的不同程度可以分为钝化腐蚀、活化腐蚀和过氧腐蚀。

甲铵对碳钢和低合金钢具有强烈的腐蚀作用，在较短时间可以腐蚀穿透金属器壁。

甲铵对不锈钢的腐蚀形态可分为晶界优先型全面腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀和刀口腐蚀。

>>主要影响因素a）氧浓度：介质中的氧浓度合适时可以缓解甲铵对不锈钢的腐蚀，氧浓度过高或过低都会加剧腐蚀；b）流速：流速越快，腐蚀速率较大；c）合金含量：按耐蚀能力递增顺序排列为碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢；>>主要预防措施a）采用尿素级不锈钢，控制碳含量；b）在介质入适量氧气来抑制甲铵的腐蚀。

检测或监测方法：检测方法一般为宏观检查和腐蚀部位壁厚测定。

甲铵腐蚀，刀状腐蚀1.1.11 苯酚腐蚀>>损伤描述及损伤机理金属与苯酚（石碳酸）接触时发生的腐蚀。

>>损伤形态√碳钢发生苯酚腐蚀时表现为均匀腐蚀或局部腐蚀；√存在流体冲刷时多引起局部腐蚀。

>>受影响的材料：碳钢、304L不锈钢、316L不锈钢、合金C276>>主要影响因素：温度，浓度，流速材质：按耐腐蚀从弱到强为：碳钢、304L不锈钢、316L不锈钢、合金C276 1.1.12 高温氧化腐蚀>>损伤描述及损伤机理高温下金属与氧气发生反应生成金属氧化物>>损伤形态√碳钢和低合金钢等多数合金表现为均匀腐蚀，在金属表面形成氧化物膜；√300系列不锈钢、镍基合金高温氧化形成暗色氧化物薄膜。