浅谈氢腐蚀致不锈钢开裂

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1、再谈氢腐蚀致不锈钢开裂Discussinghydrogencorrosionagaintodeliverthecrackofstainlesssteel盘锦兴达石化设备有限公司张国生付洪亮PanjinXingdaPetrolicAndChemicalEquipmentLtd.ZhangGuoSheng,FuHongLiang摘要：本文通过对一台不锈钢设备出现的裂纹情况的分析，再一次对氢腐蚀不锈钢的的原理进行了例证。Abstract:Thispaperpassesthroughtheanalysisfortheconditionofslightcracklet

2、hataequipmentofstainlesssteelarises，andthenhascarriedoutillustrationonetimefortheprincipleofhydrogencorrosionstainlesssteel关键词：氢腐蚀不锈钢裂纹Keyword:thehydrogencorrosion,thestainlesssteel,crack某炼油厂有两台临氢换热器，设备参数如表1所示。在设备检修时，发现在管箱隔板与管箱相连的角焊缝上、角焊缝附近隔板母材上出现大量的裂纹，有些表1换热器主要参数部位管程売程工作压力9.3Mpa2.

3、45Mpa工作温度300°C285°C操作介质反应物、h2、H2S生成油筒节、法兰及封头材质2.25Cr-1Mo堆焊（过渡层00Cr25Ni13、面层00Cr20Ni10Nb）管箱分程隔板材质1Cr18Ni9Ti裂纹已经贯穿整个隔板。如图1所示。分程隔板图1一、原因分析从裂纹的出现位置及外观、设备的使用工况、设备的选材上分析，这是典型的氢腐蚀致开裂。从裂纹出现的位置来看，只出现在隔板上、及隔板与筒节的角焊缝上，而筒节内部堆焊面上没有出现。这就说明隔板的材料使与介质不相配。下面我们首先了解一下氢腐蚀导致裂纹产生的机理。介质中的氢原子或氢离子扩散进入钢中后，会在

4、晶界附近以及夹杂物与基体相的交界面处的微隙中结合成氢分子，并部分地与微隙壁上的碳或碳化物反应生成甲烷＜氢分子与渗碳体反应2H2+F63C3F6+CH4氢分子与游离碳反应2H2+CCH4氢原子与游离碳反应4H+C——CH4@2鈈O压厕500TC塞中細峭拉强度嶋1-0.9%C;2—0/7%C;3—4—0.2%C在微隙中生成的氢分子和甲烷体积较大，不能溶入钢中或向外扩散，实际上被封闭在微隙中，浓度或分压始终很低，这将使固溶在钢中氢原子或离子继续不断地向微隙中扩散形成氢分子或甲烷分子，从而产生高达数千兆帕的局部高压，使微隙壁受很大应力。当这一应力克服晶格间微隙的表面

5、张力后，就形成了甲烷空穴…裂源。如果这些微隙靠近钢材表将会形成表面鼓泡，而在钢材内部的更多的微隙则会发展为裂纹。有以下几个因素影响氢对金属的腐蚀。(1)环境温度和压力。分子态的氢体积较大，不能进入钢中。只有分解成原子态或离子态的氢才能进入钢中。钢所接触的指挥所氢介质一般都是分子态的氢。分子态的氢分解为原子态的氢的离解度受温度的影响较大，温度越高离解的氢原子浓度就越高，氢在铁中的溶解度也越高。另外，在温度一定的情况下，每种金属都有氢开始腐蚀的氢分压，一般认为，介质中的氢分压越高，即使是在很低的温度(常温)下，也会产生氫腐蚀。试验表明：在0.1MPa的分压下，渗

6、碳体受氢破坏的最低温度为310〜320;在200Mpa和900Mpa的氢气中，钢在常温下也会产生氢腐蚀。(2)钢中碳含量的影响。氢腐蚀的产生主要是氢与钢中碳的作用，因而钢中含碳量越高就越容易产生氢腐蚀，表现为氢腐蚀孕育期短。氢腐蚀的最终程度，也就是钢的力学性能因氢腐蚀而不断改进化所达到的最终程度取决于钢中的总含碳量。在氢与碳生成甲烷的反应耗尽或接近耗尽了钢中的全部碳后，氢腐蚀的过程便不再进行，钢的性能不再因氢腐蚀作用而继续恶化，钢材便进入了氢腐蚀的终止期。因此钢中含碳量越低，所能产生的氢腐蚀破坏程度不同就越小。图2为不同含碳量的钢在500°C氢中放置100h

7、后，抗拉强度随氢气压力的变化。有试验数据表明，含碳0.05%的低碳钢比含碳0.25%的碳钢的氢腐蚀孕育期要长4倍。(1)热处理与组织的影响。淬硬组织会降低钢的抗氢腐蚀性能。碳在马氏体、贝氏体中的过馆和溶解程度都较大，稳定性低，具有析出活性碳原子的趋势，这种碳很容易与氢反应。当焊接接头中出现淬硬组织时，应尽量进行高温回火处理，使钢在使用前其淬硬组织已分解，使碳存在于稳定的合金碳化物中被固定住，并降低钢的界面能，这样可以大提高钢的抗氢腐蚀性能。另外，焊接过程中产生的残余应力会提高晶界的扩散能力，从而加剧氢腐蚀。一般来说，铸造组织比锻轧组织抗氢性能差，焊接接头比母

8、材抗氢性能差。二、分析总结首先，从表1可以知道这两台