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幾種化學(xué)物質(zhì)對(duì)壓力容器的應(yīng)力腐蝕

作者:高建文 姚丹丹 王立群  
評(píng)論: 更新日期:2011年04月18日

?引言(1)?

???? 應(yīng)力腐蝕是金屬材料在腐蝕性介質(zhì)和拉伸應(yīng)力的共同作用下發(fā)生的一種破壞形式。金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí),腐蝕和應(yīng)力這兩個(gè)因素相互促進(jìn)的,一方面腐蝕使金屬的有效截面積減小和表面上形成缺口,產(chǎn)生應(yīng)力集中,如果是晶間腐蝕,則會(huì)使金屬晶粒之間的結(jié)合力降低;另一方面,應(yīng)力加速了腐蝕的進(jìn)展,使表面缺口向更深處(或沿晶間)擴(kuò)展,最終導(dǎo)致斷裂。

???? 在應(yīng)力腐蝕中,如果應(yīng)力是交變的拉伸應(yīng)力,這種腐蝕叫做疲勞腐蝕。在疲勞腐蝕過(guò)程中,首先也是在表面形成腐蝕缺口引起應(yīng)力集中,成為疲勞裂紋的策源點(diǎn)。在交變拉伸應(yīng)力的作用下,被破壞的保護(hù)膜無(wú)法再恢復(fù),沉積在腐蝕坑底部的始終是處在活性狀態(tài)且構(gòu)成腐蝕電池的陽(yáng)極。這樣在腐蝕與交變應(yīng)力的共同作用下,裂紋不斷擴(kuò)散直至金屬材料最后斷裂。

???? 壓力容器的腐蝕破裂都是應(yīng)力腐蝕,因?yàn)閴毫θ萜饕话愣汲惺茌^大的拉伸應(yīng)力,而它的結(jié)構(gòu)也常常難以避免地有程度不同的應(yīng)力集中處,如設(shè)備的開(kāi)孔、焊縫等,且容器的工作介質(zhì)又常常是帶腐蝕性的。
?
液氨對(duì)碳鋼及低合金鋼容器的應(yīng)力腐蝕(2)

???? 液氨的儲(chǔ)存和運(yùn)輸大部分用碳鋼或低合金鋼制壓力容器。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外多次發(fā)生液氨儲(chǔ)罐破裂爆炸事故,事故分析表明,很多是由于應(yīng)力腐蝕造成的。另外,對(duì)未發(fā)生事故的液氨球罐進(jìn)行檢查,相繼發(fā)現(xiàn)了程度不同的數(shù)量很多的裂紋,這些裂紋大都分布在長(zhǎng)期處于液面下部的南極板與下溫帶組焊的周向焊縫上。

???? 一般情況下,無(wú)水液氨只對(duì)鋼產(chǎn)生很輕微的均勻腐蝕。但液氨儲(chǔ)罐在充裝、排料及檢修過(guò)程中,容易受空氣的污染,空氣中的氧和二氧化碳則促進(jìn)氨對(duì)鋼的腐蝕,其反應(yīng)如下:

???  
???  反應(yīng)中的氨基甲酸氨對(duì)碳鋼有強(qiáng)烈的腐蝕作用,使鋼材表面的鈍化膜產(chǎn)生破裂,并在此產(chǎn)生陽(yáng)極型腐蝕。由于焊縫處殘余應(yīng)力較高,所以應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重。

???  許多資料表明,液氨球罐所用的鋼材強(qiáng)度越高,產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的傾向越大。此外,容器的工作溫度愈高、液氨中氧含量越高,其應(yīng)力腐蝕也越嚴(yán)重。

???? 采取下列措施有利于防止液氨對(duì)儲(chǔ)存容器的應(yīng)力腐蝕:

???? 1.焊接時(shí),采取措施盡量消除殘余應(yīng)力。冷壓封頭必須經(jīng)過(guò)熱處理;

???? 2.盡可能用低溫用鋼的低碳鋼來(lái)焊制液氨儲(chǔ)罐;

???? 3.盡量保持較低的工作溫度;

???? 4.減少空氣污染。

???? 在液氨中加入0.1%~1%的水。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐表明,液氨中含有2%的水有緩蝕作用,此法對(duì)高強(qiáng)度鋼作用不明顯。

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