压力容器培训讲义之压力管道失效分析及事故案例

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1、热处理，则应力腐蚀的危险性最小。欧洲标准化组织CEOC提出的建议文件(编号R43／CEOC／CP82def)中指出，对于-20℃以上储存无对于-20℃以储存无水液氨的容器应采用强度较低的钢材(σs<450MPa)，如有可能则采取整体或局部的消除应力处理，而且检验周期应不超过4年直至1998年化工部标准HG20581-1998《钢制化工容器材料选用规定》才对液氨储罐用材作出规定：要求所用材料的σs≤355MPa，σb≤630MPa；并对碳当量提出要求：低碳钢和碳锰钢的Cd≤0.4%，低合金钢Cd≤0.45%；热处理状态至少为正火、或正火

2、十回火、退火、调质；硬度规定值为：低碳钢HV(10)≤220，低合金钢HV(10)≤245(均指单个值)；原则上应进行焊后消除应力热处理。国外还提出两条措施：1，用水作为缓蚀剂2，让储罐处在－33℃条件下也可使应力腐蚀的危险性最小有的分叉有的不分叉。这种裂纹的扩展途径往往是混合型的，既有穿晶的．也有沿晶的。6、湿硫化氢的应力腐蚀和氢损伤湿硫化氢环境中钢材开裂实际上有两类开裂现象。一种是应力诱导的氢致开裂(SOHIC)，也是应力腐蚀；另一种是与应力无关的氢鼓泡(HB)和氢致开裂(HIC)。电化学阳极反应方程可简单的表达为Fe2十＋S2－

3、—→FeS(阳极溶解—腐蚀)阴极反应则为析氢过程2H＋＋2e—→2H(氢原子析出进入钢的基体)(1)湿硫化氢引起的应力腐蚀开裂电化学阳极反应方程可简单的表达为Fe2十＋S2－—→FeS(阳极溶解—腐蚀)阴极反应则为析氢过程2H＋＋2e—→2H(氢原子析出进入钢的基体)溶液的pH值对这一应力腐蚀过程有重要影响。pH很低时很容易开裂和造成试样断裂。推荐应采用HB≤200的钢作为油气田选用钢材的标准，屈服强度大于900～1000MPa的高强度钢在湿硫化氢环境很易发生这种应力腐蚀，不应用于此种环境。(2)湿硫化氢引起的氢鼓泡硫化氢溶于水之后离

4、子氢渗入钢中成原子氢，再形成了氢分子并聚积成氢气团，且有很高的压力。当这些氢气团仅存在于接近钢材表面的表层时，很容易在平行于轧制方向的带状组织的层间鼓胀，使钢材表面出现鼓泡，鼓泡还可能破裂。湿硫化氢引起的氢鼓泡最容易发生在钢中硫化物夹杂处，且在常温下最易出现。(3)湿硫化氢引起的氢致开裂基于与氢鼓泡相同的机理。钢材的含硫良高，形成MnS夹杂亦多，导致层状开裂的机会就多。氢致开裂的突点是不需外加应力的诱导。低强度钢在湿H2S环境中的氢鼓泡低碳钢在湿硫化氢环境中出现氢致开裂的金相照片⑷奥氏体不锈钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀开裂除Cl－的原

5、因外，湿硫化氢所引起的奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂问题往往被忽视。重要的是失效分析中如何判断是湿硫化氢引起的还是Cl－引起的。湿硫化氢导致奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹有以下几个特点：①剖面金相检验时其裂纹虽是穿晶扩展较多，但分叉少，不象Cl－引起的应力腐蚀裂纹分叉那么突出。②裂纹的断口进行扫描电镜分析时往往呈解理状，不象Cl－应力腐蚀断口的河流状解理断裂那么明显。③断口上有二次裂纹，但比Cl－应力腐蚀断口的二次裂纹少得多④断口腐蚀产物在扫描电镜中做能谱分析时能出现显著的硫元素峰，比金属中的含硫量要大若干个数量级。⑸湿H2S应力腐蚀的预防主要

6、方法是：控制介质中的有害成分，即改善腐蚀环境；选用合适的材料；必要时对焊缝采取消应力退火热处理。1.5.3腐蚀疲劳失效腐蚀疲劳是在腐蚀环境中的疲劳问题1.5.4氢腐蚀失效氢对钢材有各种各样的损伤，本小节主要讨论高温高压条件下氢对钢材的腐蚀损伤。Fe3C+4H0—→3Fe+CH4氢腐蚀是一种化学腐蚀1.5.5腐蚀失效破坏形式1、均匀腐蚀失效破坏形式(1)韧性失效因厚度大范围减薄而导致韧性失效，可以说因均匀腐蚀导致的韧性破坏是一种低载荷(而不是低应力)的韧性破坏。(2)脆断失效由于均匀腐蚀导致金属的全面脆化就会引起脆断。例如氢腐蚀已使材料

7、全面致脆，此时就有发生脆断的危险。2、局部腐蚀失效破坏形式(1)局部鼓胀变形及爆破失效(2)泄漏失效①孔蚀泄漏②腐蚀裂纹泄漏(3)低应力脆断(4)脆化引起的脆断1.5.6腐蚀失效预防措施（1）在役设备腐蚀失效的防护措施隔离防护法高温蠕变破坏（一）材料在高温下持续长时期受载，会产生非常缓慢的蠕变变形。这种蠕变的积累将会导致宏观的永久变形，从而出现蠕变断裂或松弛。发生蠕变的起始温度随金属材料而异。低碳钢为370℃，奥氏体铁基高温合金为540℃，镍基和钴基高温合金为650℃。高温蠕变破坏（二）蠕变破坏的特征高温蠕变破坏（三）蠕变破坏的预防(

8、1)设计时根据使用温度选用合适的材料，并按该材料在使用温度和需要的使用寿命下的蠕变极限选取许用应力(2)安装过程中防止材料混用，严格执行焊接工艺和热处理措施。(3)管系的布置和结构必须合理(4)操作过程中防止超温超压，避