中信不锈钢介绍一下不锈钢厚壁管应用腐蚀与防护

在石油化工设备中，厚壁不锈钢管因其良好的热塑性和耐蚀性而得到广泛应用，但在某些介质条件下可能腐蚀破坏，常见的有孔蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀。应力腐蚀开裂是一种在没有预兆的情况下发生的腐蚀破坏形式，且破坏速度快、破坏较为严重。由于脆性断裂的不可预见性，对化工设备的安全长周期运行构成严重的威胁。因此，研究厚壁不锈钢管应力腐蚀的成因，及对其采取有效的防护措施十分必要。

1应力腐蚀的特征与机理

厚壁不锈钢管是在特定腐蚀因素和拉应力共同作用下出现的腐蚀开裂，且开裂时的应力低于材料自身的强度极限，断口的宏观形貌表现为脆性断裂。一般认为在拉应力作用下附着在金属材料表面的钝化膜破裂，形成蚀孔和裂纹源，将金属材料暴露在腐蚀环境中，在拉应力的反复作用下，新生成的钝化膜继续破裂，裂纹沿着拉应力的方向持续扩展，并且在裂纹尖端的闭塞区产生了氢，氢扩散到金属内部造成催化，在拉应力作用下出现脆性断裂。脆性裂纹不断地沿着纵深扩散，直至金属材料断裂破坏。

2应力腐蚀的影响因素

2.1腐蚀介质

对厚壁不锈钢管造成应力腐蚀的介质较多，石油化工中较为常见的有以下几种：氯离子、碱液、连多硫酸、硫化氢水溶液、硫酸根、硝酸根、氟离子水溶液等。氯离子造成的厚壁不锈钢管应力腐蚀的事故较多，氯离子应力腐蚀必须满足介质为中性环境且含有氧化剂或者溶解氧，应力腐蚀的速率随着氯离子浓度的增加而加快，当腐蚀介质处于50～200℃发生应力腐蚀的倾向最大。碱液应力腐蚀同样需要在有氧条件下发生，碱液温度达到其沸点时将造成金属材料应力腐蚀开裂，应力腐蚀速率随着碱液浓度降低而减慢，当碱液浓度低于50％时，应力腐蚀几乎不再发生。连多硫酸多是在设备停工检修过程中潮湿环境下，金属表面上的硫化铁与空气中的氧和水发生而生成。当厚壁不锈钢管处于敏化状态下且存在拉应力时，金属材料接触连多硫酸后可能造成应力腐蚀。连多硫酸应力腐蚀还与pH值有关，当pH大于5时发生应力腐蚀的概率较小，应力腐蚀随着pH值的降低而加速。

2.2应力

引起厚壁不锈钢管应力腐蚀的应力主要来源于工作载荷、设备加工过程中的残余应力、热应力和装配应力。其中，残余应力造成的破坏在应力腐蚀中占比最大，约占80％。而残余应力在设备的加工、安装过程中又是难以避免的，最为常见的有焊接残余应力、冷加工弯曲引起的残余应力、膨管引起的残余应力，残余应力越大越易造成应力腐蚀开裂。