管道焊缝的应力腐蚀及其控制_图文(精)
油气储运2003正
管道焊缝的应力腐蚀及其控制
陈居术?孙新岭张涛龙军
(中国人民解放军后勤工程学院
陈居术孙新岭等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制,油气储运,2003,22(1142~45。
摘要通过研究管道焊缝应力腐蚀的规律,发现焊缝比母材具有更高的应力腐蚀敏感性,焊
缝硬化层越宽,对应力腐蚀越敏感,工作温度越商,应力腐蚀敏感电位区间就越宽。介绍了控制管
道钢缝应力腐蚀的控制合金元素、控制焊接工艺、控制介质因素等方法。指出适量加入合金元素可
提高管道焊缝的抗应力腐蚀能力。
主题词管道焊缝应力腐蚀分析控制方法
油气管道的应力腐蚀开裂往往起源于焊接接头区域,但在传统上,应力腐蚀开裂的研究工作主要围绕母材进行。管道焊缝的开裂有其特殊性,不同于管道的应力腐蚀开裂,如果忽视这一区别,将在油气管道安全性评定和剩余使用寿命的预测上产生偏差。据统计,截止到1993年底,四JI『石油管理局输气公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀事故78起,其中川I东公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀破裂事故28起,仅1979年8月至1987年3月间就发生12次硫化物应力腐蚀的爆管事故,经济损失超过700×104元“。。常,应力越大,发生开裂的时间越短,而小于某一应力值就不发生开裂,此应力值称为应力腐蚀的门槛值,见图1。
时向(h
图1应力腐蚀断裂的特征曲线
一、应力腐蚀的条件2、腐蚀介质与材料
应力腐蚀断裂只在一定的材料介质组合条件下
1、拉应力才能发生,有时浓度很低的介质也会引发应力腐蚀
拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通裂纹。一般情况下,介质的浓度越高,环境温度越_pp口4q自∽q4、p口o-4hoqm、p_。p-o镕o,口8∽*n、pp口…_。Ⅻ“p。oq4p,40h4Ⅶm、pp@4p_￥口8q4p口9口_?女Ⅷ4q4b^pd。
五、结论
通过上述几个方面的论证和比较,可以得出以下结论。
(1西气东输管道工程在一、二级地区采用空气试压技术是可行的,安全方面有保障。
(2在严重缺水地区采用空气试压费用节省,经济性好。
t400016.重庆市大坪长江二路147号÷电话t(023********。
(3在西气东输管道工程西部严重缺水地区,所有一级地区的管道应全部采用气压试验方法,二级地区根据水源情况可以部分采用空气试压方法。
参考文献
1.BCH001—88长输管道施工和现场管道内部清理及试压。
2,ANSI/ASME B31.8糖气和配气管道系统,
(修改稿收到日期,2003一01—28
编辑:刘誊阳
第22卷第l】期陈居术等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制
高,就越容易产生应力腐蚀裂纹。
材料的成分和组织状态对应力腐蚀的敏感性有很大影响。纯金属是不会发生应力腐蚀开裂的,但随着杂质的增加,应力腐蚀的敏感性加大。材料的晶粒越粗大,应力腐蚀的敏感性也越大。高强度钢的应力腐蚀敏感性较高,易发生应力腐蚀开裂。
焊接过程使焊缝形成了独特的组织特征,又不可避免地产生残余应力,这些都为应力腐蚀开裂提供了条件,因为焊缝与母材在抗应力腐蚀开裂方面存在差别。米运卿”1等人通过WX52管道钢母材及焊缝的恒载荷拉伸试验,得到了如图2所示的d。一f,图。
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一
图2WX52管道钢母材及焊缝的o。t.图从图2可以看出,随着作用应力的下降,断裂时间延长。将150h仍未产生断裂的应力作为临界应力腐蚀开裂应力(a。,则WX52母材的临界应力腐蚀开裂应力d。一340MPa;WX5Z焊缝的临界应力腐蚀开裂应力d。一176MPa。这一数据表明,管道焊缝的临界应力腐蚀开裂应力比母材降低了近一半,证明焊缝比母材的应力腐蚀开裂更为敏感,是油气管道的薄弱环节,必须采取措施改善焊缝的成分和组织。
二、焊缝应力腐蚀的因素
1、硬化层宽度
在管道焊接过程中,局部不均匀加热与冷却使母材、热影响区(HAZ和焊缝之间的组织形态和性能发生了变化,HAZ的硬度升高,应力腐蚀开裂的临界应力降低。对不均匀性试样(试样两侧材料为16Mn,中间夹层材料为4340钢得到了如图3所示的模拟试验图。3。
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图3da/dt—K关系曲线图
由图3可见,当应力强度因子K相同时,中间夹层宽度^越大,则da/dt越大,裂纹扩展速度加快。由于力学不均匀性的影响,硬夹层较窄的不均匀体,因裂纹尖端受硬夹层两侧软区屈服的影响,将产生更大的塑性变形,从而产生更强的陷阱效应,使得氢向硬区金属中的扩散距离增加,扩散阻力更大,裂尖附近弹塑性交界处的氢聚集吏为缓慢,裂尖金属产生足以导致裂纹扩展的脆化所需的时间更长。
2、工作温度
动电位扫描法是一种模拟电池法,用来确定应力腐蚀敏感电位区间。用动电位扫描法得到了WX52钢母材和焊缝在25℃、40℃和90℃硝盐水溶液中的动电位极化曲线,见图4。3。从图4中看到,根据Parkins提出的评定准则,WX52钢在25℃硝盐水溶液中的快速扫描极化曲线值低于其慢速扫描极化曲线值,说明该管道钢无论是母材还是焊缝.在此温度下都没有应力腐蚀倾向。但40℃时的极化曲线值上升很快,而母材变化不大,表明焊缝的电化学影响大于母材,易引起电位升高。随着温度继续升高,无论母材还是焊缝,敏感电位区问都在扩大,在升到90℃时,焊缝的敏感电位区间为760~1140 mV。母材的敏感电位区间为760~950mV,焊缝的敏感电位区间比母材的宽,说明温度对敏感电位区间有影响。因此,温度的变化可以改变输气管道的抗应力腐蚀开裂能力,且对焊缝的影响更大。这是由于温度升高,H。s在水中的溶解度降低,而氢的扩散速度加快。这两个相反的综合作用产生了应力腐蚀极值点,而焊接过程使焊缝组织晶粒增大,晶界发生严重偏析,导致敏感电位区间进一步增大。
油气储运
2003年
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图4
WX52钢母材及焊缝在硝盐介质中的
动电位极化曲线
3、焊缝的台金元素含量
低碳低合金钢焊缝金属的应力腐蚀,除受焊接工艺参数的影响外,很大程度上还受其自身显微组织的影响。例如,低合金高强度钢的应力腐蚀倾向大体按金相组织的排序而递增,即球状珠光体一500℃回火马氏体一层片状铁索体和珠光体一马氏体。通过在WX52管道钢焊缝中渗入微量Ti、B、稀土Y等合金元素,得到了添加合金元素后焊缝“一t,图。3和快速、慢速扫描极化曲线。3,见图5和图6。从图中看出,舔加合金元素后,焊缝的临界应力腐蚀开裂应力“=254MPa比未加合金元素时临界应力腐蚀开裂应力“一176MPa大大提高了。当介质温度为90℃时,焊缝敏感电位区间640~950mV
比未加台金元素时电位区间760~1
140
mV变窄
了。试验结果证明,为了提高焊缝的抗应力腐蚀开裂能力,添加适量的合金元素来抑制先共析铁素体的析出和长大,使碳化物和焊缝中的夹杂物球粒化,细化晶粒,增加针状铁索体,可减少先共析铁素体,
提高焊缝的抗应力腐蚀开裂能力。
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图5添加台金元素后焊缝的如t图
图6添加合金元素后焊缝的快速、
慢速扫描极化曲线
4、介质的影响因素
(1介质的类型乖浓度许多研究资料表明,在不同类型的介质中,焊缝具有不同的抗应力腐蚀开裂能力。表1为各种材料产生应力腐蚀开裂的环境介质。
裹1发生应力腐蚀的金属材料与介质的组合
台金
介质
铜合金
铝合金
碳索钢和普通低舍金钢cr—Ni奥氏体不锈钢
水,水蒸气,蒸汽,水溶液,古氮的有机化舍物
湿空气,工业大气,海水,NaCI水溶液
工业大气,海水,NaOH+
水溶液,氨溶液
海水,海洋大气,高温水.
氯化物水溶液,热浓碱
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第22卷第11期陈居术等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制
一般情况下,随着介质浓度的增加,管道焊缝的临界应力腐蚀开裂应力减小。例如,浓度仅为12 mg/L的H。S就能导致输气管道的断裂。
(2pH值随着介质pH值的减小,H+的浓度增加,应力腐蚀开裂发生的概率也会增加,因此输气管道抗应力腐蚀开裂的能力下降。在含H:s的酸性油气田中,往往都含有CO。,CO。一旦溶于水便形成碳酸而释放出H+离子,于是降低含HzS酸性环境的pH值,从而增大了应力腐蚀开裂的敏感性。
三、控制焊缝应力腐蚀的方法
1、台金元素含■的控制
钢的化学成分对金相组织有直接影响,而金相组织又决定了性能。
(1添加合垒元素为了提高钢的性能,可以采用添加Nh、Mo、Cr、V等合金元素的方法改善金属组织,避免粗大的碳化物形成(开裂易在这里产生,使之细化和均匀化。添加合金元素Nb可以细化材质的晶粒,采用低P、低si的钢种,同时加入一定
量的Mo,可以防止晶界偏析;Mo、Cr、Mn会降低C的扩散速度,改变表面电极电位或在H。s溶液中形成致密的钝化膜,从而阻碍氢的扩散进入。而NB、V 会和C形成NbC和V。c。,以此来使碳化物球化弥散分布。
(2降低有害元素的含量P、S、Si以及As、Sn、Pb、Bi元素具有很强的脆化晶界作用,含量应尽可能低。同时,MnS夹杂物是氢致裂纹的根源,P 造成微观偏析,因此S、P的宙量应更低。
2、焊接工艺的控制
(1选用合适的焊接材料根据工作介质的不同,焊缝金属的化学成分和金相组织应尽可能与母材相一致,满足等性能要求。
(2采用合适的焊接工艺为防止应力腐蚀开裂,在焊接工艺方面应制订合适的焊接规范。过大的线能量会使晶粒粗化,也会大大增加应力腐蚀开裂的可能性。应避免出现严重的热影响区(HAZ硬化、晶粒长大和各种脆化及偏析等现象,同时降低构件的残余应力。例如,采用多层焊工艺,可使熔台区的应力腐蚀临界应力场强度因子大于焊缝应力腐蚀临界应力场强度因子“?,因为多层焊的下一道焊缝对上一道焊缝有热处理作用,上一道焊缝焊接时的熔合区也处于下一道焊缝的焊接热循环作用之下,使熔合区的粗大组织得以细化,从而提高了熔合区的抗应力腐蚀开裂能力。实践证明,热影响区的硬度升高,开裂临界应力就下降,热影响区对应力腐蚀开裂的倾向有相当大的影响。
(3焊后热处理由于受现场条件和成本等限制,管道焊缝有时在较高的双向(环向和轴向拉伸残余应力下运行。为消除管道焊缝的残余应力,可以采取焊后热处理等工艺措施,以提高其抗应力腐蚀开裂能力。常用的方法有水冷散热法、感应加热法和背层堆焊法等。,。
3、介质因素的控制
(1降低介质浓度在可能的条件下,应采取有效措施,降低介质的浓度,以防止发生应力腐蚀开裂。在H:s溶液中,当H:s的l临界浓度为100 mg/L时,HT50、HT60、HT70、HT80钢的焊缝将发生应力腐蚀开裂。
(2提高介质的pH值随着介质pH值的增大,钢的应力腐蚀开裂敏感性减小。当介质的pH 值大于6时,钢的应力腐蚀开裂敏感性明显降低。
(3控制I作温度不同材料有不同的敏感电位区间。例如,HT50、HT70操作温度在常温附近时最易发生应力腐蚀开裂,而在低温和高温时,则不易发生应力腐蚀开裂01。对于不同的钢材,发生应力腐蚀开裂时的上限温度和下限温度是不同的。
(4油气管道的定期检测对油气管道进行定期检测,可以掌握管道发生应力腐蚀开裂的状况,以便及时采取措施,消除隐患。
参考文献
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(收稿日期:2002—1l一29
麓辑:吕彦
金属管道腐蚀防护基础知识
编号：SY-AQ-09483 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 金属管道腐蚀防护基础知识 Basic knowledge of metal pipeline corrosion protection
金属管道腐蚀防护基础知识 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。 1．什么叫金属腐蚀？ 金属腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学或物理作用成为金属化合物而受破坏的一种现象。 2．金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为哪几种？ 金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 3．常用的防腐措施有哪几种？ 常用的防腐措施有涂层、衬里、电法保护和缓蚀剂。 4．什么叫化学腐蚀？ 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。化学腐蚀又可分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。 5．什么叫电化学腐蚀？ 电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的
现象。 6．缝隙腐蚀是如何产生的？ 许多金属构件是由螺钉、铆、焊等方式连接的，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽（一般在 0.025~0.1mm）足以使电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈的腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。 7．什么是点腐蚀？ 点腐蚀是指腐蚀集中于金属表面的局部区域范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。 8．点蚀和坑蚀各有什么特征？ 点蚀：坑孔直径小于深度；坑蚀：坑孔直径大于深度。 9．什么是应力腐蚀，应力腐蚀按腐蚀机理可分为几种？ 由残余或外加拉应力导致的应变和腐蚀联合作用所产生的材料破坏过程称为应力腐蚀。应力腐蚀按腐蚀机理可分为：（1）阳极溶解（2）氢致开裂。
应力腐蚀断裂精编版
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。 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。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即金属或合金可形成纯化膜，弹介质中有有破坏纯化膜完整性的离子存在。而且介质中的有 害物质浓度往往很低，如大气中微量的H 2S和NH 3 可分别引起钢和铜合金的应力腐蚀
管道的应力腐蚀断裂参考文本
管道的应力腐蚀断裂参考 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 管道的应力腐蚀断裂参考文本
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管道的腐蚀与防护方法
管道的腐蚀与防护方法集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
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+7H Na3FeO3·2Na2·2Na2FeO2+4H2O→7NaOＨ+Fe3O4+H 7H+H→4H2 3Fe+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。 该管道在50℃以上的情况下使用和停用交替进行时，由于碱液的富集及较高温度的双重作用，很快发生应力腐蚀开裂，使管道泄漏在冬季频繁发生。 3.材料选择依据
金属的应力腐蚀和氢脆断裂
第六章金属的应力腐蚀和氢脆断裂 §6.1应力腐蚀 一、应力腐蚀及其产生条件 1、定义与特点 （1）定义 （2）特点 特定介质（表6-1） 低碳钢、低合金钢——碱脆、硝脆 不锈钢——氯脆 铜合金——氨脆 2、产生条件 应力：外应力、残余应力； 化学介质：一定材料对应一定的化学介质； 金属材料：化学成分、显微组织、强化程度等。 二、应力腐蚀 1、机理（图6-1） 滑移——溶解理论（钝化膜破坏理论）
a）应力作用下，滑移台阶露头且钝化膜破裂（在表面或裂纹面）； b）电化学腐蚀（有钝化膜的金属为阴极，新鲜金属为阳极）； c）应力集中，使阳极电极电位降低，加大腐蚀；d）若应力集中始终存在，则微电池反应不断进行，钝化膜不能恢复。则裂纹逐步向纵深扩展。（该理论只能很好地解释沿晶断裂的应力腐蚀）2、断口特征 宏观：有亚稳扩展区，最后瞬断区（与疲劳裂纹相似）；断口呈黑色或灰色。 微观：显微裂纹呈枯树枝状；腐蚀坑；沿晶断裂和穿晶断裂。（见图6-2，和p2） 三、力学性能指标 1、临界应力场强度因子K ISCC 恒定载荷，特定介质，测K I~t f曲线。 将不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子，称为应力腐蚀临界应力场强度因子。 2、裂纹扩展速度da/dt K I>K ISCC，裂纹扩展，速率da/dt Da/dt~ K I|曲线上的三个阶段（初始、稳定、失稳）由（图6-7，P152）可以估算机件的剩余寿命。 四、防止应力腐蚀的措施 1、合理选材； 2、减少拉应力； 3、改善化学介
质；4、采用电化学保护，使金属远离电化学腐蚀区域。 §6-2 氢脆 由于氢和应力的共同作用，而导致金属材料产生脆性断裂的现象，称为氢脆断裂（简称氢脆） 一、氢在金属中存在的形式 内含的（冶炼和加工中带入的氢）；外来的（工作中，吸H）。 间隙原子状，固溶在金属中； 分子状，气泡中； 化学物（氢化物）。 二、氢脆类型及其特征 1、氢蚀（或称气蚀） 高压气泡（对H，CH4） 宏观断口：呈氧化色，颗粒状（沿晶）； 微观断口：晶界明显加宽，沿晶断裂。 2）白点（发裂） 氢的溶解度↓，形成气泡体积↑，将金属的局部胀裂。 宏观：断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色。甚至有白线。 3）氢化物 形成氢化物（凝固、热加工时形成）；或（应力作用下，元素扩散而形成）。 氢化物很硬、脆，与基体结合不牢。
管道的应力腐蚀断裂.docx
管道的应力腐蚀断裂 四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中 H2S大大超过规定的含量，曾发生多次爆破事故。 据国外文献介绍，美国 1955 年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏，六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越 来越多地为管道工作者所关注，并成为研究的课题。 应力腐蚀断裂简称为SCC，这系由英文名词StressCorrosionCracKing而来的，其定义为：在应力和介质联 合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀，由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。 当原始缺陷的长度2a 小时临界裂纹长度2ac 时，管线是不会断裂的，但由于疲劳或( 和 ) 环境的作用，裂纹长度可以增长，当原始缺陷长度逐渐增长，最后达到2ac 时，则管道产生断裂。这里只将讨论后者，即在环境和应力相互作用下引起的应力腐蚀 断裂。一、应力腐蚀的机理 为说明应力腐蚀需先简单的介绍腐蚀反应。大家知道，钢铁 放在潮湿的空气中，就会生锈，锈不断脱落，就会导致截面减小 和重量减轻，这称为钢铁受到了腐蚀。腐蚀是一种电化学过程， 它又可分为阳极过程和阴极过程，这二者是共存的。 金属原子是由带正电的金属离子，对钢来说，就是二价的铁离子 F2+和周围带负电的电子云 ( 用 e- 来表示）构成的，如下所
示： Fe→ Fe2++2e-上式是一个可逆反应。当铁遇到水，铁离子Fe2+ 和水化合的倾向比 Fe2+与 e- 结合成金属的倾向还要强，因此金 属铁遇到水后就会发生如下反应： 上式放出电子e- ，故称为阳极反应。 阳极反应所放出的电子必须通过阴极过程( 即吸收电子的过 程) 被取走，式的反应才能继续存在，否则该式将是可逆的。 一种常见吸收电子的阴极过程是吸氧过程，见下式： O2+2H2O+4e→- 4OH-氢氧根 OH-和铁离子F e2+结合，就会产生铁锈，即 Fe2O3 2Fe2++60H-→ Fe2O3·3H2O综合阳极过程和阴极过程，即联合上两式，可写出下式： 4Fe+nH2O+3O2→ 2Fe2O3·nH2O 由上式可以看出，钢管生锈的条件为第一要接触水( 或潮湿的空气 ) ，第二要接触空气，以提供 O2前者是阳极过程，后者是阴极过程。 实验表明，和腐蚀介质相接触的阳极金属介面上会形成一层 致密的复层，即纯化膜，它能阻碍阳极金属进一步溶解。但金属
金属管道腐蚀防护基础知识
金属管道腐蚀防护基础知识 1．什么叫金属腐蚀？ 金属腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学或物理作用成为金属化合物而受破坏的一种现象。 2．金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为哪几种？ 金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 3．常用的防腐措施有哪几种？ 常用的防腐措施有涂层、衬里、电法保护和缓蚀剂。 4．什么叫化学腐蚀？ 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 化学腐蚀又可分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。 5．什么叫电化学腐蚀？ 电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的现象。 6．缝隙腐蚀是如何产生的？ 许多金属构件是由螺钉、铆、焊等方式连接的，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽（一般在0.025~0.1mm）足以 使电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈的腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。 7．什么是点腐蚀？ 点腐蚀是指腐蚀集中于金属表面的局部区域范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。 8．点蚀和坑蚀各有什么特征？ 点蚀：坑孔直径小于深度；坑蚀：坑孔直径大于深度。 9．什么是应力腐蚀，应力腐蚀按腐蚀机理可分为几种？ 由残余或外加拉应力导致的应变和腐蚀联合作用所产生的材料破坏过
程称为应力腐蚀。应力腐蚀按腐蚀机理可分为：（1）阳极溶解（2）氢致开裂。 10．腐蚀疲劳的定义？ 金属在腐蚀的环境中与交变应力的协同作用下引起材料的破坏，称为腐蚀疲劳。 11．氧浓差腐蚀是如何产生的？ 地下管道最常见的腐蚀现象是氧浓差电池。由于在管道的不同部位氧的浓度不同，在贫氧的部位管道的自然电位（非平衡电位）低，是腐蚀原电池的阳极，其阳极溶解速度明显大于其余表面的阳极溶解速度，故遭受腐蚀。管道通过不同性质土壤交接处时，粘土段贫氧，易发生腐蚀，特别是在两种土壤的交接处或埋地管道靠近出土端的部位腐蚀最严重。对储油罐来讲，氧浓差主要表现在罐底板与砂基接触不良，还有罐周和罐中心部位的透气性差别，中心部位氧浓度低，成为阳极被腐蚀。 12．什么是细菌腐蚀？它是如何产生的？ 细菌腐蚀是当金属在含有硫酸盐的土壤中腐蚀时，阴极反应的氢将硫酸盐还原为硫化物，硫酸盐还原菌利用反应的能量进行繁殖从而加速金属腐蚀的现象。 在某些缺氧的土壤中含有硫酸盐时,硫酸盐还原细菌就会繁殖起来,它们在代谢过程中需要氢或某些还原物质将硫酸盐还原为硫化物利用反应的能量而繁殖。 SO42-+8H→S2-+4H2O 由于硫酸盐及其它H+的存在，金属在土壤中腐蚀过程的阴极反应有原子态氢产生。在土壤中它附在金属表面上，不能连续地成为气泡逸出，就会发生阴极极化，使腐蚀过程明显减慢。但硫酸还有菌的存在，恰好给原子氢找到了出路，把SO42-还原成S2-，再与Fe2+化合生成黑色的FeS沉积物。当土壤pH值在5~9，温度在25~30℃时，最有利于细菌的繁殖。 13．电偶腐蚀是怎样产生的？ 当两种具有不同电极电位的金属或合金互相接触，并处于电解质溶液之中时，电极电位较负的金属不断腐蚀，而电极电位较正的金属却得到了保护，这种腐蚀称为电偶腐蚀。
应力腐蚀断裂
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， 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 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 工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。 加工，制造，热处理 引起的内应力。 装配，安装形成的内应力。 温差引起的热应力。 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。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开 裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。 下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即金属或合金 可形成纯化膜，弹介质中有有破坏纯化膜完整性的离子存在。而且介质中的有害物 质浓度往往很低，如大气中微量的 H 2S 和NH 可分别引起钢和铜合金的应力腐蚀开裂。 空气中少量NH 是鼻子嗅不到 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 理选材， 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． 2． 3 ． 4 ．
天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因
天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因 管道运输是当前油气运输中运用的最为广泛的一种运输方式，其具有较高的经济性和方便性，近些年来，随着市场经济的快速发展，对于能源的需求量也在不断的增加，这就对油气管道运输提出了更高的要求，实现长距离、高压力的运输是我国油气管线运输的必然选择，同时要求运输管道必须要具有较强的耐腐蚀性，才能够满足油气运输的要求。本文就针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂的相关问题进行简单的分析。 标签：油气运输；天然气输送管线钢；应力腐蚀开裂 高压长输管线的腐蚀开裂问题是当前管道建设中受到普遍关注的问题之一，因为很多在耐性的油气管线运输事故都是由于输送管线发生腐蚀开裂所引起的，其造成的损失是巨大的。因此，作为长输管线，必须要具备较强的抗腐蚀和抗裂能力，才能有效的避免各种断裂事故的产生。在通常情况下，有些管线的细微裂纹不会发生迅速扩展，如果能够将其驱动力控制在合理的范围内，百年能够有效的将其破坏程度降到最低，这也是预防灾害事故的一个有效措施。所以，针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂问题的研究有着十分重要的意义。 1 应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂指的是管线钢在一定的压力和腐蚀环境下所产生的开裂现象，通常缩写为SCC。在油气管线运输过程中，引起管线钢应力腐蚀开裂的现象需要同时满足以下几个条件：第一，拉应力，包括在操作过程中产生的工作应力、参与应力以及热应力等，拉应力的存在会导致管线应力产生集中的现象，容易造成材料钝化膜的破坏；第二，特定的腐蚀环境，通常指的是管线涂层的剥落以及土壤、水质中碳酸、硝酸等元素的存在；第三，管线的敏感性，其主要与管道的选材、制造工艺、钢材表面的清洁度等有着直接的联系。管线钢应力腐蚀开裂的产生，是在多方面应力作用的影响下形成的，其并不是简单的腐蚀和开裂两个应力的直接作用，因为这两个因素相互叠加所产生的应力与单个因素相比会大几倍，如果将其中的一个作用因素进行消除，那么另一个因素所产生的破坏作用就十分微弱。通常情况下，单纯的应力腐蚀开裂产生的破坏作用并不需要很大，如果没有腐蚀介质的才能在，那么管线就不容易产生开裂；相反，如果没有开裂，那么腐蚀介质的存在也不会产生较大的破坏作用。总之，应力腐蚀开裂的产生是在特定的条件下产生的，需要同时满足上述三个条件，才能形成较为严重的破坏。 2 pH值对管线钢应力腐蚀开裂的影响 通常情况下，管线钢应力腐蚀开裂的影响因素，可以从介质的种类和浓度、钢材的强度和化学成分以及温度等相关的因素几个方面分析，相关的研究文献也较多。而pH值对于管线钢应力也有着十分重要的影响，具体可以从以下几个方面分析：
管道的腐蚀与防护方法(新版)
管道的腐蚀与防护方法(新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0382
管道的腐蚀与防护方法(新版) 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Fe３ O４
或Fe２ O３ 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：
管道焊缝的应力腐蚀及其控制_图文(精)
油气储运2003正 管道焊缝的应力腐蚀及其控制 陈居术?孙新岭张涛龙军 (中国人民解放军后勤工程学院 陈居术孙新岭等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制,油气储运,2003,22(1142~45。 摘要通过研究管道焊缝应力腐蚀的规律,发现焊缝比母材具有更高的应力腐蚀敏感性,焊 缝硬化层越宽,对应力腐蚀越敏感,工作温度越商,应力腐蚀敏感电位区间就越宽。介绍了控制管 道钢缝应力腐蚀的控制合金元素、控制焊接工艺、控制介质因素等方法。指出适量加入合金元素可 提高管道焊缝的抗应力腐蚀能力。 主题词管道焊缝应力腐蚀分析控制方法 油气管道的应力腐蚀开裂往往起源于焊接接头区域,但在传统上,应力腐蚀开裂的研究工作主要围绕母材进行。管道焊缝的开裂有其特殊性,不同于管道的应力腐蚀开裂,如果忽视这一区别,将在油气管道安全性评定和剩余使用寿命的预测上产生偏差。据统计,截止到1993年底,四JI『石油管理局输气公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀事故78起,其中川I东公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀破裂事故28起,仅1979年8月至1987年3月间就发生12次硫化物应力腐蚀的爆管事故,经济损失超过700×104元“。。常,应力越大,发生开裂的时间越短,而小于某一应力值就不发生开裂,此应力值称为应力腐蚀的门槛值,见图1。 时向(h
图1应力腐蚀断裂的特征曲线 一、应力腐蚀的条件2、腐蚀介质与材料 应力腐蚀断裂只在一定的材料介质组合条件下 1、拉应力才能发生,有时浓度很低的介质也会引发应力腐蚀 拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通裂纹。一般情况下,介质的浓度越高,环境温度越_pp口4q自∽q4、p口o-4hoqm、p_。p-o镕o,口8∽*n、pp口…_。Ⅻ“p。oq4p,40h4Ⅶm、pp@4p_￥口8q4p口9口_?女Ⅷ4q4b^pd。 五、结论 通过上述几个方面的论证和比较,可以得出以下结论。 (1西气东输管道工程在一、二级地区采用空气试压技术是可行的,安全方面有保障。 (2在严重缺水地区采用空气试压费用节省,经济性好。 t400016.重庆市大坪长江二路147号÷电话t(023********。 (3在西气东输管道工程西部严重缺水地区,所有一级地区的管道应全部采用气压试验方法,二级地区根据水源情况可以部分采用空气试压方法。 参考文献 1.BCH001—88长输管道施工和现场管道内部清理及试压。 2,ANSI/ASME B31.8糖气和配气管道系统, (修改稿收到日期,2003一01—28 编辑:刘誊阳
管道的腐蚀与防护
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 Fe ３O ４ 或Fe ２ O ３ 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FeO 2 －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→Na 3FeO 3 ·2Na 2 FeO 2 +7H
Na 3FeO 3 ·2Na 2 ·2Na 2 FeO 2 +4H 2 O→7NaOＨ+Fe 3 O 4 +H 7H+H→4H 2 3Fe+4H 2O→Fe 3 O 4 +4H 2 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。 该管道在50℃以上的情况下使用和停用交替进行时，由于碱液的富集及较高温度的双重作用，很快发生应力腐蚀开裂，使管道泄漏在冬季频繁发生。 3.材料选择依据 通过对几种防腐方法比较，认为“天津大学国家教委形状记忆材料工程研究中心”提供的“Fe基形状记忆合金管接头”效果最佳。因为形状记忆合金的效应是指材料经变形后（通常在Ms 温度以下或Ms附近），当加热到超过一定温度时能恢复原来的形状。这种具有形状记忆效应的材料称为记忆材料。 利用铁基形状记忆合金连接管道的原理如图2所示。在室温下，使管接头扩孔形变，形变后管接头内径大于被连接管子的外径，因此可使被连接管较容易插入到管接头中间，然后加热管接头到一定温度（Af以上），管接头欲恢复其原来小口径形状收缩而抱紧管子。达到连接管子的目的。 采用铁基形状记忆合金管接头连接管道，可以避免管道连接因焊接而引起的金相组织变化和管道焊口的应力腐蚀开裂。
应力腐蚀
应力腐蚀 （一）应力腐蚀现象 金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。 应力腐蚀断裂并不是金属在应力作用下的机械性破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的迭加所造成的，而是在应力和化学介质的联合作用下，按持有机理产生的断裂。其断裂抗力比单个因素分别作用后再迭加起来的要低很多。由拉伸应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂称为应力腐蚀（常用英文的三个字头SCC表示）。不论是韧性材料还是脆性材料都可能产生应力腐蚀断裂。 应力腐蚀断裂一般都是在特定的条件下产生的： 1．只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开裂(近来有研究说压应力下也可能产生)。这种拉应力可以是外加载荷造成的应力；也可以是各种残余应力，如焊接残余应力，热处理残余应力和装配应力等。一般情况下，产生应力腐蚀时的拉应力都很低，如果没有腐蚀介质的联合作用，机件可以在该应力下长期工作而不产生断裂。 2．产生应力腐蚀的环境总是存在特定腐蚀介质，这种腐蚀介质一般都很弱，如果没有拉应力的同时作用，材料在这种介质中腐蚀速度很慢。产生应力腐蚀的介质一般都是特定的，也就是说，每种材料只对某些介质敏感，而这种介质对其它材料可能没有明显作用，如黄铜在氨气氛中，不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易发生应力腐蚀，但反应过来不锈钢对氨气，黄铜对氯离子就不敏感。 3．一般只有合金才产生应力腐蚀,纯金属不会产生这种现象.合金也只有在拉伸应力与特定腐蚀介质联合作用下才会产生应力腐蚀断裂。 常见合金的应力腐蚀介质： 碳钢：荷性钠溶液，氯溶液，硝酸盐水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大气与工业大气 奥氏体不锈钢：氯化物水溶液，海水，海洋大气，高温水，潮湿空气（湿度90%），热NaCl，H2S水溶液，严重污染的工业大气（所以不锈钢水压试验时氯离子的含量有很严格的要求）。 马氏体不锈钢：氯化的，海水，工业大气，酸性硫化物 航空用高强度钢：海洋大气，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸
地下金属管道腐蚀与防护重点
绪论 1，腐蚀分类：化学腐蚀、电化学腐蚀 2，电化学腐蚀的特点：（1）介质为离子导电的电解质（2）金属/电解质界面反应过程是因为电荷转移而引起的电化学反应（3）界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的氧化和还原过程（4）电化学腐蚀过程伴随电子的流动 3，金属/电解质界面上伴随电荷转移发生的化学反应称为电极反应第一章 1，电化学腐蚀——依靠腐蚀原电池的作用而进行的腐蚀过程叫做电化学腐蚀。 2，电位—pH图（p9） （1）m线：4H+ + 4e + O2 =2H2O n线：2H+ + 2e=H2 n线之下有H2析出，是H2稳定区；高于m线则有O2析出，是O2稳定区 （2）D到D’的发生过程 ①Fe位于D点处生成铁锈的腐蚀过程 在该区域内Fe(OH)2和H2O是稳定的，因此在PH=9.6∽12.5的范围内能形成Fe(OH)2钝化膜。腐蚀体系中的电极反应为 阳极反应：Fe——Fe2++2e 2H2O=2H++2OH- 次生反应：Fe2++2OH-——Fe(OH)2 阴极反应：2H++1/2O2+2e——H2O 总反应：Fe+1/2O2+ H2O——Fe(OH)2
②当体系的电位升高至D点以上，在图的右上方D’时，随着电位上升，氧的平衡分压增加，Fe(OH)2将进一步氧化成Fe(OH)3 阳极反应：2Fe(OH)2+2H2O——2 Fe(OH)3+2H++2e 阴极反应：1/2O2+ H2O+2e——2OH- 总反应：2Fe(OH)2+1/2O2+ H2O——2 Fe(OH)3 ③欲使图1-6中的B点位置移出腐蚀区，可采用的控制腐蚀措施：a：降低电极电位至非腐蚀区，即通常采用的阴极保护法；b：把Fe 的电位升高至钝化区，即采用阳极保护，或在溶液中注入缓蚀剂，使金属表面形成钝化膜；c：调整溶液PH值，在PH=9.6∽12.5的范围内能形成Fe(OH)2 或Fe(OH)3钝化膜 3，腐蚀原电池分类：微电池、宏电池 地下管道最常见的腐蚀现象——氧浓差电池 4，腐蚀原电池作用过程：①阳极过程：金属溶解，以离子形式转入溶液，并把当量电子留在金属上；②电子转移：在电路中电子由阳极流至阴极；③阴极过程：由阳极流过来的电子被溶液中能吸收电子的氧化剂D所接受，其本身被还原 5，腐蚀原电池形成条件：①有电解质溶液与金属相接触；②金属的不同部位或两种金属间存在电极电位差；③两极之间相互连通 6，腐蚀速度v-是指单位时间内单位面积上损失的质量。g/(m2h) v-=W/St=3600IA/(SFn) S——阳极的金属表面积 凡是能降低腐蚀电流I的因素，都能减缓腐蚀 7，极化——腐蚀原电池在电路接通以后，电流流过电极时电位偏离
金属管道的腐蚀与防护
1.地下金属管道 管道是工业生产与民用设施的重要组成部分，也是管道运输中的主要设施。随着我国石化工业的迅速发展及城市公用设施建设速度的提高，管道建设也在飞速发展。管道埋设在地下，土壤的腐蚀与防护问题一直是关系到管道可靠性及使用寿命的关键因素。 当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。金属材料受到周围土壤介质的化学，电化学作用而产生的破坏，称为金属的土壤腐蚀。埋地金属管道的腐蚀发生在含水的环境下，在性质上属电化学过程。随由于着环境及土壤性质的改变，金属管道的土壤腐蚀越来越严重。 1.1管道腐蚀的危害性 1管道的腐蚀会造成巨大的经济损失 随着油气田的不断开发生产，国家对管道运输和储存的投入也不断加大，从而地下的管道网络不断扩大。 ◆中原油田频繁腐蚀穿孔，造成大量原油泄漏，农田污染。仅中原油田胡状油田 1991~1993年被迫停产750井次，影响原油产量9600吨，损失1651万元，污染赔偿费318万元。1993年中原油田生产系统因腐蚀造成的经济损失达1.6亿元。 ◆我国石化工业（仅指原石化总公司所属企业）1989年因腐蚀造成的经济损失约20 亿元。 ◆从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发 展。 有关资料报道，世界各国每年仅管道腐蚀造成的损失，美国约为20亿美元，英国约17亿美元，德国和日本各为33亿美元。据美国国家输送安全局统计有74%是腐蚀造成的。2管道腐蚀会影响管道系统可靠性以及其使用寿命 ◆美国45%管道损坏是由于外壁腐蚀引起的。 ◆1981～1987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万km的管线上曾发生事 故1210次，其中外腐蚀517次，占事故的42.7%；内腐蚀29次，占2.4%。 ◆我国的地下油气管道投产1～2年后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。 3带来灾难性的事故 ◆1965年3月美国一输油管线因应力腐蚀破裂而着火，造成17人死亡。 ◆1980年3月北海油田一采油平台发生腐蚀疲劳破坏，致使123人丧生。 3.防护的意义 ◆重视腐蚀问题，防止或减缓腐蚀的危害，加强天然气管道的防腐蚀工作，提高防腐 蚀技术水平和管理水平不仅有明显的经济效益，也有重大的社会效益，对天然气工业的发展至关重要。实践证明：当采用了有效的防腐蚀措施和科学管理，30％的腐蚀是可预防的。按美国每年的腐蚀损失量，就可节省1000亿美元。 2金属在土壤中的腐蚀特点 由于土壤具有多相性和不均匀性, 并且具有很多微孔可以渗透水及气体, 因此不同土壤具有不同的腐蚀性, 又由于土壤具有相对的稳定性, 使得土壤腐蚀和其他电化学腐蚀过程不同。在土壤中, 氧的传递通过土壤孔隙输送, 其传送速取决于土壤的结构和湿度, 在不同的土壤中氧的渗透率会有很大差别。在土壤中除具有可能生成的多相组织不均一性有关的腐蚀微电池外, 还会因土壤介质的宏观差别而造成宏腐蚀电池。宏腐蚀电池的种类有:
应力腐蚀断裂
应力腐蚀断裂 一．概述 应力腐蚀是材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，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，减少应力集中。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，采用阴极保护法见电化学保护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。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即
管道的应力腐蚀断裂(2021新版)
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 管道的应力腐蚀断裂(2021新版)
管道的应力腐蚀断裂(2021新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中H2 S大大超过规定的含量，曾发生多次爆破事故。 据国外文献介绍，美国1955年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏，六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越来越多地为管道工作者所关注，并成为研究的课题。 应力腐蚀断裂简称为SCC，这系由英文名词StressCorrosionCrac King而来的，其定义为：在应力和介质联合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀，由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。 当原始缺陷的长度2a小时临界裂纹长度2ac 时，管线是不会断裂的，但由于疲劳或(和)环境的作用，裂纹长度可以增长，当原始缺陷长度逐渐增长，最后达到2ac 时，则管道产生断裂。这里只将讨论后者，即在环境和应力相互
压力管道开裂腐蚀
压力管道开裂腐蚀 摘要：压力管道开裂腐蚀是压力管道的主要损伤模式，处在开裂腐蚀环境中压力管道危险性很大，本文对压力管道开裂腐蚀机理进行了归纳总结，提出了压力管道检验和安全使用的关键控制点。 关键词：压力管道开裂腐蚀敏感性材质腐蚀性介质拉应力 随着我国经济的快速发展，石化企业数量众多，成为国民经济的重要基础，压力管道是石化企业重要设备，数量大，类别多，在使用中事故频发，其安全状况直接关系到安全生产和经济效益，已成为影响人民生命财产的严重隐患。 压力管道腐蚀是引起压力管道事故的主要原因，在压力管道腐蚀中，开裂腐蚀隐患大，后果严重，在正常检测中不易发现，隐蔽性强。开裂腐蚀主要包括：氯化物应力腐蚀开裂、碳酸盐应力腐蚀开裂、硝酸盐应力腐蚀开裂、碱应力腐蚀开裂、氨应力腐蚀开裂、湿硫化氢破坏、氢脆。 开裂腐蚀是敏感性材质在拉应力和相应腐蚀性介质作 用下产生的使材质开裂的一种腐蚀。开裂腐蚀的发生必须同时具备三个条件：敏感性材质、相应介质、拉应力。一旦条件具备，开裂腐蚀就发生，速度快，不易控制，不易察觉。
有效控制开裂腐蚀发生条件，是保证压力管道安全的重要基础。 奥氏体不锈钢及镍基合金钢、碳钢、低合金钢、高强度钢在压力管道中使用普遍，对相应介质来说都是开裂腐蚀的敏感性材质；氯化物、碳酸盐、硝酸盐、碱、氨、湿硫化氢、氢是相应的腐蚀性介质；压力管道承受的内压力较高，特别是压力管道现场焊接时，绝大多数未进行消除应力的热处理，在焊接部位存在更高的拉应力集中。这就造成许多使用的压力管道处在开裂腐蚀环境中。具体腐蚀机理如下： 1 氯化物应力腐蚀开裂 奥氏体不锈钢及镍基合金在拉应力和氯化物溶液的作 用下，氯离子易吸附在金属表面的钝化膜上，取代氧原子后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，导致钝化膜破坏。破坏部位的新鲜金属遭腐蚀形成一个小坑，小坑表面的钝化膜继续遭氯离子破坏生成氯化物。在坑里氯化物水解，使小坑内PH值下降，局部溶液呈酸性，对金属进行腐蚀，造成多余的金属离子，为平衡蚀坑内的电中性，外部的氯离子不断向坑内迁移，使坑内氯离子浓度升高，水解加剧，加快金属的腐蚀。如此循环，形成自催化，向蚀坑的深度方向发展，形成深孔，直至形成穿孔泄漏。 2 碳酸盐应力腐蚀开裂 在碳酸盐溶液和拉应力共同作用下，碳钢和低合金钢焊