二.应力腐蚀开裂

1、 2.1 2.1 碳钢碳钢- -碱腐蚀开裂碱腐蚀开裂 2.22.2碳钢碳钢- -硝酸盐应力腐蚀开裂硝酸盐应力腐蚀开裂 2.32.3碳钢碳钢- -硫化物应力腐蚀开裂（硫化物应力腐蚀开裂（SSCSSC） 2.52.5碳钢碳钢- -碳酸盐腐蚀开裂碳酸盐腐蚀开裂 不锈钢应力腐蚀开裂不锈钢应力腐蚀开裂 2.62.6氯化物应力腐蚀开裂氯化物应力腐蚀开裂SISCCSISCC 连多硫酸腐蚀开裂（连多硫酸腐蚀开裂（PTAPTA） 2.8 2.8 氢应力腐蚀开裂（氢应力腐蚀开裂（HSC-HFHSC-HF）二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 1 碳钢碳钢SCCSCC 碱腐蚀开裂可以定义为金属在NaOH存在的条件下，

2、拉应力和适当温度产生的开裂。裂纹主要产生在晶间。在碳钢中典型地出现如网状的细小的裂纹。碱液浓度、金属温度和拉应力水平确定碱腐蚀开裂的敏感性。有些开裂在几天内发生，而更多的需要延长到几年才暴露出来。增加碱溶液浓度或金属温度可以加速开裂速度。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 1.2 机理 由于环境氢脆和电化学应力腐蚀破裂的共同作用的结果 碳钢在碱性溶液中，由于铁处于低电位，因此要发生阳极溶解：二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.2 机理 但是，有人认为：”尽管金属在碱液中的阳极和阴极的电化学反应过程中均有氢原子产生，然而碱脆和氢脆不能混为一谈，碱脆主要是碱起作用，氢的

3、作用处于次要地位认为，碱的作用主要有两方面：一是碱和晶界处无保护的铁原子作用生成氧化物，由于体积增大，产生固体腐蚀产物的楔入作用，使该处的应力增高；二是碱溶解晶界杂质，削弱和松散了金属组织的联系二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 碳钢碳钢SCC 1.2 机理 应力腐蚀断裂机理属于沿晶阳极溶解型， 活化途径是预先存在的，由于介质的浓度及温度使这种钢的阳极极化曲线如图216所示，断裂电位位于活伦钝化转变的范围内。必须有垂直于裂纹的应力存在，才能使膜破坏而使裂纹尖端位于活化区。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 碳钢碳钢SCC 1.2 机理二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 碳钢碳钢SCC 1.2

4、机理 低碳钢虽然已存在活化区，但在无应力时的热浓硝盐中，沿晶 腐蚀不超过10-2mm即停止；只有施加应力或阳极极化，才能导致 沿晶穿入几乎断开，前者破坏膜，后者阻止腐蚀产物的沉淀 。说明了应力和沿晶腐蚀的协同作用导致应 力腐蚀开裂和断裂。 晶界活化区是由于碳、氮和其它有害杂质琉、磷、砷等在晶界 偏挤引起的，而不是由于晶界沉淀Fe3C引起的。方面，相对于基体，Fe3C是阴极相；另一方面，裂纹是沿基体与Fe3C的界面扩展 的。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂1 碳钢碳钢SCC 1.3 影响因素 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂应力应力低碳钢在碱性介低碳钢在碱性介质中质中的脆化破裂，起的脆化破裂，起

5、主要作用的是应主要作用的是应力在实际构件力在实际构件中，焊接残余应中，焊接残余应力是造成碱脆破力是造成碱脆破坏的重要原因坏的重要原因1 碳钢碳钢SCC1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1. 3 影响因素 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂成分和组织成分和组织对于低碳钢来说，含碳量越高，抗碱脆破裂性能越好，对于低碳钢来说，含碳量越高，抗碱脆破裂性能越好，碳的上限大约为碳的上限大约为02 低碳钢经低碳钢经Ac3和和Ac1之间加热，之间加热，保持保持1小时，空冷热处理后，由于晶界上析出的微细碳小时，空冷热处理后，由于晶界上析出的微细碳化物球化，可以增加对碱脆破裂的抵抗力。含碳量极低化物球化，可以增加对碱脆

6、破裂的抵抗力。含碳量极低的碳钢的碳钢(0050009C)经经780热处理也不能改善其热处理也不能改善其抗碱脆破裂的性能抗碱脆破裂的性能1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.3 影响因素 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂成分和组织成分和组织对于低碳钢在氢氧化物水溶液中的破裂是晶间型的还对于低碳钢在氢氧化物水溶液中的破裂是晶间型的还是穿晶型的，主要取决于钢的含碳量及介质温度。对于是穿晶型的，主要取决于钢的含碳量及介质温度。对于含碳量在含碳量在007以上，例如含碳量为以上，例如含碳量为007011的碳钢，大多是发生晶间型裂纹这主要是因为晶界上的碳钢，大多是发生晶间型裂纹这主要是因为晶界上有碳化物析出和非

7、金属夹杂物存在的缘故对于含碳量有碳化物析出和非金属夹杂物存在的缘故对于含碳量低于低于003的低碳钢大多穿晶的低碳钢大多穿晶1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.3 影响因素 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂浓度浓度低于低于5%一般不发一般不发生生1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.3 影响因素 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 温度温度介质温度越高超容易产生碱脆破裂当溶液温度接介质温度越高超容易产生碱脆破裂当溶液温度接近或大于沸点时，最容易产生碱脆破裂近或大于沸点时，最容易产生碱脆破裂 美国美国ACE的调查报告证实了这一点，他们认为，对于低碳钢的调查报告证实了这一点，他们认为，对于低碳钢或低合金钢，

8、只有在介质温度大于或低合金钢，只有在介质温度大于65时，才会发时，才会发生碱脆破裂生碱脆破裂 微碱性高温高压水引起的碱脆破裂，微碱性高温高压水引起的碱脆破裂，通常发生在通常发生在150300的温度范围内的温度范围内100以下及以下及300以上很少发生以上很少发生 温度越高，越容易发生晶间型破裂，穿晶裂纹一温度越高，越容易发生晶间型破裂，穿晶裂纹一般只发生在低温般只发生在低温1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.4 预防措预防措施施 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 对于非常稀的碱溶液，例如锅炉水，发生碱脆破裂对于非常稀的碱溶液，例如锅炉水，发生碱脆破裂的主要原因是由于碱液被局部浓缩的结果，因此，的

9、主要原因是由于碱液被局部浓缩的结果，因此，对于这一类情况，防止碱脆破裂的主要措施是对于这一类情况，防止碱脆破裂的主要措施是防止防止碱的局部浓缩碱的局部浓缩，消除会引起碱的局部浓缩的内表面，消除会引起碱的局部浓缩的内表面缺陷，或者进行水处理，使碱中和。例如用硫酸盐缺陷，或者进行水处理，使碱中和。例如用硫酸盐进行水处理，生成硫酸钠，在碱沉积之前先沉积在进行水处理，生成硫酸钠，在碱沉积之前先沉积在钢的表面，这样可以防止浓缩碱直接与钢接触钢的表面，这样可以防止浓缩碱直接与钢接触1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.4 预防措预防措施施 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 对于焊接或冷加工的容器，残余应力对碱

10、脆的影响对于焊接或冷加工的容器，残余应力对碱脆的影响很大，因此，焊后或冷加工后，采用去应力很大，因此，焊后或冷加工后，采用去应力退火处退火处理理是防止碱脆破裂的有效途径焊后去应力退火温是防止碱脆破裂的有效途径焊后去应力退火温度不应低于度不应低于650涂层涂层1 1 碳钢碳钢SCCSCC 1.4 预防措预防措施施 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂加加缓蚀剂缓蚀剂是防止碱脆的又一重要措施是防止碱脆的又一重要措施出硫酸钠可以防止锅炉水的碱脆破裂。硫酸钠与锅出硫酸钠可以防止锅炉水的碱脆破裂。硫酸钠与锅炉水总的碱度对于防止碱脆的最佳比例为炉水总的碱度对于防止碱脆的最佳比例为 碳钢在金属温度小于46时不会

11、出现腐蚀性开裂。在46到82 范围之内，开裂敏感性使碱液浓度的函数。超过82 ，开裂敏感性也是碱液浓度的函数。对于所有见浓度超过5%（wt）的情况开裂具有高度的可能性。尽管开裂敏感性在碱浓度小于5%时非常低，但是存在高温情况时（接近沸腾）会产生局部的浓缩而增加开裂的敏感性。对每英寸厚度在大约621下保温1小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止碱腐蚀开裂的消除应力热处理方法。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂典型事例典型事例二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂SCC- case-碳钢碱脆碳钢碱脆-催化余热锅炉换热器管板催化余热锅炉换热器管板腐蚀速率确定腐蚀速率确定 见图12-4纯碱

12、腐蚀曲线二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂选材与措施选材与措施 炼油厂通常使用碱中和硫化氢，储罐和管线采用碳钢材料。由于发生碱腐蚀场合主要在设备内温度高和浓缩处，因此，结构设计与对制造有特别要求，同时精心操作可避免腐蚀。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂2 2 碳钢硝脆碳钢硝脆 1 现象 低碳钢在硝酸盐溶液中发生的腐蚀破裂是典型的电化学 型应力腐蚀破裂，而且只有低碳钢在硝酸盐中才会发生这种 典型的应力腐蚀破裂。 早在1921年就有关于在硝酸铵生产中的贮罐及蒸发器 发生腐蚀破裂的报道。著名的美国俄亥俄河吊索桥吊缆的破 坏，也是属于硝盐破裂 在HAZ起裂，沿焊缝或垂直扩展，穿晶。 二二. 应力腐蚀开裂

13、应力腐蚀开裂2 2 碳钢硝脆碳钢硝脆 2 机理 低碳钢硝盐破裂基本上是属于阳极开裂型的应力腐蚀破裂pH值212均会开裂，产生SCC电极电位非常宽，可达2000mV 二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂硝酸盐应力腐蚀开裂硝酸盐应力腐蚀开裂 炼油厂凡和烟气接触的设备，在冷凝温度下有水的存在，都有可能出现硝酸盐应力腐蚀开裂。硝酸根来自原料中的氮化物或高温下燃烧生成的NOx。加热炉、锅炉、FCC装置再生器系统、硫磺回收装置的焚烧炉等炉壁，热回收系统都处于这个环境。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂2 2 碳钢硝脆碳钢硝脆 3 影响因素 化学成分 钢中的碳，对硝盐破裂有很大的影响。硝盐断裂时间随含碳量的减少而

14、， 但170，国内早期观念是低于100，其他措施有操作尽可能降低烟气中的氧含量。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂2 2 碳钢硝脆碳钢硝脆2 2 碳钢硝脆碳钢硝脆 4 案例二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂催化裂化三旋催化裂化三旋-碳钢硝脆碳钢硝脆3 3 碳酸盐腐蚀开裂碳酸盐腐蚀开裂 碳酸盐腐蚀开裂是在含碱性的含有中高浓度碳酸盐的酸水、拉应力和腐蚀性介质的共同作用下导致开裂。裂纹主要产生在晶间，较典型地出现在焊接制造制品中，裂纹成非常细的网状分布，而且裂纹中充满氧化物。二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂3 3 碳酸盐腐蚀开裂碳酸盐腐蚀开裂二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂断面收缩率的断面收缩率的“谷区谷区”，即出，即出现应力腐蚀断裂现应力腐蚀断裂敏感的区域，其敏感的区域，其电位区为电位区为475mV625mV，最低的对应的电最低的对应的电位为位为550mV这这个应力腐蚀断裂个应力腐蚀断裂敏感的电位敏感的电位3 3 碳酸盐腐蚀开裂碳酸盐腐蚀开裂二二. 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂，正是图正是图322中中动电位的阳极极动电位的阳极极化曲线上不稳定化曲线上不稳定钝化的电位区，钝化的电位区，即活化即活化钝化转钝化转变的电位区变的电位区4 4 典型事列典型事列