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1、 山东特检山东特检压力容器定期检验规则压力容器定期检验规则解读与把握解读与把握山东省特种设备检验研究院曹怀祥 山东特检山东特检主要内容一、本次定检规修订的原则和主要修订内容背景、问题、传承理念原则变化内容二、新版定检规重点内容和理念的把握新理念、新做法重要理念变化-基于损伤或失效模式的检验,详解,案例原则规定,标准支撑几个重点问题的把握 山东特检山东特检一、一、本次定检规修订的原则和主要修订内容本次定检规修订的原则和主要修订内容(一)背景、问题及传承(一)背景、问题及传承1、检验的种类依据法规的检验预知检验(或针对性检验、基于失效模式的检验)基于风险的检验(RBI)在线检验 山东特检山东特检2
2、、历史作用及存在问题-90版,问题:对年度检查不重视,检验报告重复繁琐未反映近年来科研成果与实践经验部分要求过严,不利于国际竞争与1999版容规不统一-04版,问题:检验过渡或不足的问题检验内容针对性不强有些方面责任不清,如:年度检查、耐压、气密试验(该谁干?为什么做?)责任大与固容规不统一 山东特检山东特检3、与先进国家规范相比技术水平偏低美国API规范体系:ExistingRBI&FFS documentsAPI510API570API653API RP 581RISK BASEDINSPECTIONFITNESS FORSERVICERBIRP 580/581FFSRP579Workin
3、gDocumentsResearch&referenceDocumentsNewDocumentsAssessment ofcriticality ofdetected damage and remaining life 山东特检山东特检检验周期:中国(常规检验):中国(常规检验):年度检查年度检查每年一次每年一次全面检验全面检验根据安全等级确定(根据安全等级确定(1、2级容器级容器6年,年,3级容器级容器36年一次)年一次)耐压试验耐压试验原每原每2个检验周期进行一次(新容规已经修订)个检验周期进行一次(新容规已经修订)中国的检验规范对常规检验周期的规定基本是刚性的,对于压力容器,中国的检验
4、规范对常规检验周期的规定基本是刚性的,对于压力容器,若要延长检验周期,必须经过严格的程序,并且我国规范没有提出可用若要延长检验周期,必须经过严格的程序,并且我国规范没有提出可用在线检验代替内部检验。在线检验代替内部检验。美国:美国:外部检验外部检验每每5年至少进行一次年至少进行一次内部检验和在线检验(这种在线检验是指可以替代内部检验的在线评估)内部检验和在线检验(这种在线检验是指可以替代内部检验的在线评估)检验周期不应超过按照腐蚀速率评估的剩余寿命的一半或者检验周期不应超过按照腐蚀速率评估的剩余寿命的一半或者10年。如果年。如果评估认为其安全运行时间少于评估认为其安全运行时间少于4年,则检验周
5、期为其安全运行的剩余寿命,年,则检验周期为其安全运行的剩余寿命,最长不得超过最长不得超过2年。年。耐压试验耐压试验不是必须进行,但检验结果认为有必要时和经过修理改造不是必须进行,但检验结果认为有必要时和经过修理改造后的压力容器,应进行耐压试验。后的压力容器,应进行耐压试验。API规范对于检验周期的规定是比较柔性的,当满足一定条件时,可以采规范对于检验周期的规定是比较柔性的,当满足一定条件时,可以采用在线检验替代内部检验,然后也可根据风险评估的结果延长规范所要用在线检验替代内部检验,然后也可根据风险评估的结果延长规范所要求的最低检验期限。求的最低检验期限。山东特检山东特检在线检验:API:允许用
6、在线检验替代内部检验,但应满足如下条件:允许用在线检验替代内部检验,但应满足如下条件受结构尺寸的限制或缺少入口,不可能进行内部检验受结构尺寸的限制或缺少入口,不可能进行内部检验均匀腐蚀速率小于每年均匀腐蚀速率小于每年0.125mm、剩余寿命大于、剩余寿命大于10年,并年,并满足下列条件:满足下列条件:介质对容器的腐蚀特性起码累计了介质对容器的腐蚀特性起码累计了5年或有同类介质可年或有同类介质可比较的运行经验比较的运行经验外部检验未发现问题外部检验未发现问题运行温度不超过材料蠕变温度范围的下限运行温度不超过材料蠕变温度范围的下限不会有环境开裂和氢损伤不会有环境开裂和氢损伤容器不是带极或极板堆焊容
7、器不是带极或极板堆焊 山东特检山东特检损伤方式:API规范考虑的损伤方式规范考虑的损伤方式腐蚀:点蚀、线腐蚀、全面腐蚀、局部腐蚀、阳极腐蚀腐蚀:点蚀、线腐蚀、全面腐蚀、局部腐蚀、阳极腐蚀疲劳损伤疲劳损伤蠕变损伤蠕变损伤超温损伤超温损伤氢损伤氢损伤氢脆:氢致裂纹(氢脆:氢致裂纹(HIC)、应力导向氢致裂纹()、应力导向氢致裂纹(HOSIC)等)等应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹 当存在以上损伤方式的可能时,应增加必要的检查方法,其当存在以上损伤方式的可能时,应增加必要的检查方法,其检查结果可根据检查结果可根据API RP 579进行合于使用的评价进行合于使用的评价 山东特检山东特检合于使用评价:API
8、RP579可进行的评价类型:脆断评价均匀减薄评价局部减薄评价点蚀评价气泡和起层评价焊接未对正和壳体变形评价裂纹型缺陷评价蠕变区域内工作元件评价火灾危害性评价 山东特检山东特检检验结果评价:中国缺陷安全状况等级检验周期美国对检验的结果进行综合的评价,在保证容器能够在给定工况条件下安全使用的前提下,根据容器的剩余寿命,确定容器的检验周期 山东特检山东特检安全附件的检验:中国:对安全阀的校验周期进行了强制性规定容检规给出了延长校验周期的必要条件美国:给出了建议的安全阀检验周期蒸汽介质:每年一检空气和清洁干燥气体介质:3年一次丙烷、制冷剂:5年一检其它:根据以往的检验情况确定 山东特检山东特检(二)理
9、念(二)理念1、对定期检验要求、项目和方法、安全状况等级评定进行原则性规定,具体以标准进行支撑特殊设备的检验标准(加氢反应器、焦炭塔、尿素合成塔、特殊设备的检验标准(加氢反应器、焦炭塔、尿素合成塔、再生器等,待启动)再生器等,待启动)其他在役环节的技术标准(待启动)其他在役环节的技术标准(待启动)山东特检山东特检2、预知检验(或针对性检验、基于失效模式的检验)-13版,确立“预知(或针对)性检验”原则,或者“基于损伤、失效模式的检验”原则在考虑基本安全要求的基础上,确立基于风险、损伤和失效模式制定针对性检验方案的思想,突出检验项目的针对性、有效性、科学性;3、适度的先进性和新技术应用考虑传承,
10、制造及使用管理情况不同成熟的直接写入,其他留接口首检,不在线 山东特检山东特检(三)主要修订原则(三)主要修订原则明确定期检验的性质、定位,检验周期的含义。追责压力大,周期含义不明确统一检验结论及结论报告内容。没结论,既然是符合性验证,就要有符合性的判定理清使用单位、检验机构、监察单位的责任。符合有关规章及工作规范明确检验机构、检验人员的责任与分工。机构负责制,人员要求不明确为新检验检测技术、方法的应用制定程序,给出渠道。吸纳成熟的科技成果,理清与常规检验方法的关系,有利于技术进步、科学发展。安全技术规范与技术标准协调一致,为在役检验标准的制定留出接口。方便企业,服务于企业的发展。兼顾国际发展
11、,具有中国特色。山东特检山东特检(四)变化(四)变化从目录看变化:04版共6章:1、总则2、年度检查3、全面检验4、耐压试验5、安全状况等级评定6、附则13版改为5章1、总则2、检验前的准备工作3、检验项目与方法4、安全状况等级评定5、附则企业主体责任体现重点是检验项目与方法由刚性-弹性或选择性 山东特检山东特检(五)主要修订内容(五)主要修订内容1、与条例、新固容规协调、统一;尤其是名词术语,如工作压力、最高工作压力等;新技术;RBI等等2、加入3个修改单的内容;3、格式修改,附件一改为附件附件A等;按特种设备局有关格式规定修改(减少层次,最多二层);山东特检山东特检4、明确定期检验的性质、
12、定位,检验周期的含义;第三条 压力容器定期检验,是指特种设备检验机构(以下简称检验机构)按照一定的时间周期,在压力容器停机时,根据本规则的规定对压力容器的安全状况所进行的符合性验证活动。5、理清使用单位、检验机构、监察单位的责任;明确检验机构、检验人员的责任与分工;第十二条 检验机构应当严格按照核准的检验范围从事压力容器的定期检验工作,检验检测人员应当取得相应的特种设备检验检测人员证书,并且按照规定进行注册。检验机构应当接受质量技术监督部门的监督,并且对压力容器定期检验结论的真实性、准确性、有效性负责。(固容规7.2为“正确性”)第二章 检验前的准备工作 第三十三条、三十四条 耐压、泄漏试验
13、第五十二条 记录与报告出具 第五十三条 报告监察机构6、确立按使用情况、失效模式进行针对性检验(编制针对性检验方案)的思想;例如,在每种检验方法中(或者在释义中)加入所对应的典型失效模式,作为指导;第十五条 固容规7.4已有要求 山东特检山东特检7、为新检验检测技术、方法的应用制定程序,给出渠道;第十一条 采用与本规则及有关安全技术规范不一致的新检测技术、新评定方法时,8、吸纳成熟的科技成果(如容规中的TOFT方法、合于使用评价(缺陷评定)、RBI技术),理清与常规检验方法的关系,有利于技术进步、科学发展;第三章 检验项目与方法 第五十一条 RBI接口9、增加定期检验工作的信息化要求;第十三条
14、 使用单位、检验机构应当严格执行本规则的规定,做好压力容器的定期检验工作,并且按照特种设备信息化工作规定,及时将所要求的数据输入特种设备信息系统。10、增加对检验人员进行安全教育的规定。第十四条 检验机构应当定期对检验人员进行检验工作安全教育,并且保存教育记录。山东特检山东特检11、删除年度检查内容,移到使用管理规则中;原整个第二章12、更加准确地描述各检验项目的检验内容、检验方法(及标准)、检验重点及检验要求,突出检验项目及方法的针对性、有效性、科学性,加强与损伤模式或失效模式的对应性。第三章 检验项目与方法13、大幅度调整宏观检验内容,更加具有针对性。第二十二条、二十三条、二十四条(低温绝
15、热)14、明确外隔热层拆除程度要求,便于操作。第十八条 四种情况:破损失效、腐蚀或开裂可能、无法内检、必要的 山东特检山东特检15、大大简化定检时安全附件检验内容,对安全附件的检查内容主要放到年度检查中。第三十二条 安全阀、爆破片、压力表16、取消强制性耐压试验要求,做为一个检验项目,只必要时进行;扩展气密性试验为泄漏试验。第三十三条、三十四条 耐压、泄漏试验17、删除具体的技术细节,强调对相关规范标准的执行。第三章 检验项目与方法18、明确安全附件、耐压、泄漏试验的实施主体。第三十二条、三十三条、三十四条 山东特检山东特检19、从概念上将材质劣化与应力腐蚀、晶间腐蚀等环境开裂进行区分,整合缺
16、陷与损伤模式(腐蚀减薄、材质劣化、环境开裂、机械损伤)的关系,科学界定其安全状况等级评定。增加真空绝热容器评定规定。第三十六条(三)材质劣化,第四十二条 环境开裂、机械损伤-可以满足在规定的操作条件下和检验周期内安全使用要求的-3级 第四十七条 真空绝热容器20、附件的调整。增加附件E 非金属容器21、报告格式和内容的调整。增加了结论,按信息化要求统一内容,简化单项报告 山东特检山东特检二、二、新版定检规重点内容和理念的把握新版定检规重点内容和理念的把握新理念、新做法重要理念变化-基于损伤或失效模式的检验,详解,案例原则规定,标准支撑几个重点问题的把握 山东特检山东特检承压设备损伤模式识别(标
17、准草案)(5类73种)第1类:机械损伤(11)过载、变形、磨损、冲刷、机械疲劳、热疲劳、蠕变、应变时效等等第2类:腐蚀减薄(25)全面腐蚀(均匀腐蚀):无机酸、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸、氢氟酸、有机酸、环烷酸、乙酸(醋酸)、甲酸、对苯二甲酸、乙二酸、石碳酸/N-甲基吡咯烷酮、萘胺酸、盐、有机物、水、二氧化碳、烟气、苛性碱、氨、硫化物、高温氧化、大气、土壤、露点腐蚀等等局部腐蚀(非均匀腐蚀、局部减薄):点腐蚀(坑蚀)、晶间腐蚀、选择性腐蚀、电偶腐蚀、缝隙/垢下腐蚀、微生物腐蚀等等(一)预知检验策略把握损伤及失效模式判断 山东特检山东特检第3类:环境开裂(13)氢致开裂、应力导向型氢致开裂、硫
18、化物应力腐蚀开裂、氰化物应力开裂、内部生成氢化物导致的开裂、氢腐蚀、氢脆、鼓包、胺、氨、碱、碳酸盐、氯化物、连多硫酸、液态金属、氢氟酸、高温水、腐蚀疲劳、热疲劳、蠕变等等第4类:材质劣化(15)球化和石墨化、硬化、相和相脆化、885脆化、回火脆化、碳化物沉淀脆化、渗碳、脱碳、渗氮等等第5类:其他损伤(9)腐蚀疲劳、低温脆断、微动腐蚀、过热等等 山东特检山东特检关注使用情况,体现到检验方案编制(第15条)预知检验策略,“上医治未病,中医治欲病,下医治已病”以及不同失效模式下的检验项目和方法,方案制定举例,案例:换热器(氧腐蚀,11.19)、环烷酸腐蚀、CO2腐蚀(化肥,空分)、电化学腐蚀(使用不
19、同材质制造的设备、设备钝化膜或涂层发生破损处)加氢(回火脆)、应变时效,关注奥氏体不锈钢敏化,晶间腐蚀腐蚀疲劳、疲劳(吸附器,介质或外力)、热疲劳(焦炭塔)氯离子(氯化物)腐蚀、尿塔(碱的应力腐蚀)、连多硫酸(停工吹扫通风、炼厂奥氏体不锈钢设备)、湿硫化氢(硬度)、氢腐蚀、氢脆、硝酸盐应力腐蚀多做失效分析或检验案例分析,提高对失效模式的判断能力,发挥集体智慧 山东特检山东特检(二)检验项目和方法的原则性界定与标准支撑 典型成套装置基于风险的检验实施标准(炼油、化工、化肥、化纤等)和特殊类设备检验实施标准(换热器、加氢反应器、尿塔、球罐、低温压力容器、长管拖车等)(三)不同损伤形式、失效模式的安
20、全状况等级评定 第三十六条(三)材质劣化 第四十二条 环境开裂、机械损伤-分析机理基础上定级,需要大量的寿命评估技术,专项标准,合于使用评价 其他的条款还是主要是结构、埋藏缺陷、腐蚀损伤等(四)耐压、气密试验原则把握 “凯赛尔”效应。有怀疑时,强度和严密性;固容规7.5?;系统密封试验(五)RBI后的检验实施 做好对接,理清责任,首检不在线 山东特检山东特检(六)关于低温绝热压力容器检验 A3:可以不进行结构、几何尺寸、壁厚、表面和埋藏缺陷检验。引申低温绝热气瓶?(七)预知检维修-题外话 做上医,治未病-企业管理 从事后维修(BM)、定期维修(IBM)发展到状态维修状态维修(condition
21、 based maintenance,CBM)。在事后维修与定期维修的基础上,发展了状态维修。状态维修是将风险评估工程应用于设备管理。山东特检山东特检问题?山东特检山东特检THANK YOU THANK YOU!谢谢 谢!谢!山东省特种设备检验研究院 曹怀祥济南市高新区天辰路939号(250101)0531-81903607 山东特检山东特检在204400温度范围内,环烷酸对金属材料的腐蚀。损伤形态损伤形态 高流速区可形成局部腐蚀,如孔蚀、带锐缘的沟槽;低流速凝结区,碳钢、低合金钢和铁素体不锈钢的腐蚀表现为均匀腐蚀或孔蚀。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、镍基合金。主
22、要影响因素主要影响因素酸值:腐蚀速率随烃相酸值的增加而增大,烃相指不含游离水的热干烃,酸值通常用中和值或总酸值表征。原油中不同环烷酸其腐蚀性不一,腐蚀速率与总酸值的关系不能完全对应,是由实际介质成分决定的;温度:通常发生在温度范围为218400的烃相介质中,随着温度的升高腐蚀加剧,超过这个温度范围偶见腐蚀发生;硫含量:烃相中的硫可反应生成硫化亚铁保护膜,对环烷酸腐蚀有减缓作用,硫含量越低,对环烷酸腐蚀越有利;流速:流速越高,腐蚀速率越大;相态:两相流(气相和液相)、湍流区、蒸馏塔的气相露点部位腐蚀严重;材料:合金中Mo元素可以提高耐蚀性,Mo含量下限为2%(质量比),可根据原油及物料中的总酸值
23、确定;易发装置和设备易发装置和设备常减压装置加热炉炉管、常压和减压转油线、减底油管线、常压汽油循环系统,减压渣油和减压汽油循环系统。以一次加工为高酸原油产品为原料的延迟焦化装置轻油系统和蜡油系统中可能发生环烷酸腐蚀;管道高流速、湍流、流向改变的部位,如阀门、弯头、三通、减压器位置,以及泵内构件、设备和管道焊缝、热偶套管等流场受到扰动的部位;常压塔、减压塔内构件在闪蒸区、填料和高酸物流凝结或高速液滴冲击的部位易发生腐蚀;常减压装置的下游装置内注氢点之前热烃物料系统。主要预防措施主要预防措施掺炼:原设计不耐环烷酸腐蚀的装置或系统部件,原料油混合掺炼,降低酸值或适当提高硫含量;材质选用:使用Mo含量
24、高的合金来提高耐蚀性,严重腐蚀时宜采用022Cr19Ni13Mo3奥氏体不锈钢;缓蚀剂:选用合适的缓蚀剂;检测方法检测方法a)监测工艺条件:原油和侧线物流中的酸值监测,确定酸在不同馏分中的分布;b)测厚:采用宏观检查超声波测厚,检测壁厚变化;c)射线检测:射线检测可有效检出局部腐蚀区域;d)探针或挂片:设置电阻腐蚀探针和腐蚀挂片;e)腐蚀产物监测:检测物流中的Fe和Ni含量来评估系统的腐蚀程度;f)氢通量监测:使用氢探针监测氢通量。山东特检山东特检金属在潮湿的二氧化碳环境(碳酸)中遭受的腐蚀。损伤机理 H2O+CO2+FeFeCO3+H2损伤形态损伤形态腐蚀多发生于气液相界面和液相系统内,以及
25、可能产生冷凝液的气相系统冷凝液部位;腐蚀区域壁厚局部减薄,可能形成蚀坑或蚀孔;介质流动冲刷或冲击作用的部位可能形成腐蚀沟槽,典型腐蚀部位为焊缝根部。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢。主要影响因素主要影响因素浓度(pH值):CO2浓度增高,pH值降低,腐蚀性增强;温度:温度低于60,主要发生均匀腐蚀,腐蚀速率较低;温度升高至60110范围内,金属表面可生成具有一定保护性的腐蚀产物膜,未得到保护部位发生局部腐蚀,腐蚀速率较大;温度继续升高至110150范围内,均匀腐蚀速率高,且局部腐蚀严重(可形成深腐蚀孔),腐蚀产物为厚而松的FeCO3粗结晶;温度超过150,形成细致FeCO3和Fe3O4膜,腐蚀速
26、率较低;腐蚀杂质:Cl-的存在可使CO2在溶液中的溶解度减少,腐蚀速率有一定程度的降低;含有H2S杂质时,腐蚀速率增大;介质中的HCO3-会抑制FeCO3的溶解,促进钝化膜的形成,降低腐蚀速率;介质中Ca2+,Mg2+的存在增大溶液离子浓度,使CO2溶解量减少,结垢倾向增大,均匀腐蚀速率降低,局部腐蚀速率增大;介质中存在O2时可引起严重腐蚀;流速:流速越大,腐蚀速率越大;合金元素:Cr元素可提高耐蚀性,Ni可促进CO2腐蚀,Mo、Si、Co可抑制CO2腐蚀;腐蚀产物膜:腐蚀产物膜可由Fe(HCO3)2、FeCO3、Fe3O4、FeS及金属氧化物等不同的物质组成,保护作用以Fe(HCO3)2最好
27、,FeCO3最差。山东特检山东特检易发装置和设备易发装置和设备所有锅炉给水和蒸汽冷凝系统;制氢装置:转换炉低于149的转换气易产生腐蚀,最高腐蚀速率可达2.5毫米/年;CO2分离装置:再生器顶部系统;空分装置:压缩空气经冷却后的低点凝液部位。主要预防措施主要预防措施缓蚀剂:液相缓蚀剂可减少蒸汽冷凝水系统的腐蚀,气相缓蚀剂可减少冷凝蒸汽的腐蚀;pH值:液相的pH值提高到6以上可有效降低蒸汽冷凝水系统的腐蚀速率;选材:奥氏体不锈钢可有效抵抗CO2腐蚀,能用于CO2分离设备,同时须注意避免奥氏体不锈钢在现场焊接施工可能造成的敏化。铁素体不锈钢和双相不锈钢具有良好的耐腐蚀性。检测方法检测方法检测方法一
28、般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定,焊缝的腐蚀则应通过宏观检查焊缝尺进行检测;若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时,可用自动超声波扫查、导波检测或断面射线扫描法查找局部减薄部位,并对减薄部位进行壁厚测定;探针或挂片:监控实时腐蚀速率;介质分析:pH值、Fe元素含量等。山东特检山东特检低合金钢长期暴露在343593范围内,操作温度下材料韧性没有明显降低,但降低温度后发生脆性开裂的过程。损伤机理损伤机理材料组织微观结构变化,导致低温韧性降低。损伤形态损伤形态a)目视检测不易发现回火脆化损伤;b)采用夏比V型缺口冲击试验测试,回火脆化材料的韧脆转变温度较非脆化材料升高。敏感材料敏感材料铬钼钢。主要影响因素主
29、要影响因素a)材质:合金元素Mn、S、P、Sn、Sb和As可显著增加回火脆性,需控制其含量,并同时保证材料的强度水平、热处理工艺和加工工艺性能;b)温度:12Cr2Mo1R钢在482时的回火脆化速率比427至440时更快,但长期暴露于440时的回火脆化损伤可能更严重;c)时间:设备回火脆化大多数在脆化温度范围服役数年后发生,在加工热处理阶段有时也会发生回火脆化;d)环境:临氢环境、存在裂纹类缺陷时会加速回火脆化损伤。易发装置和设备易发装置和设备a)服役温度长期高于343的各种低合金钢制装备;b)加氢处理装置:反应器、热进料/出料换热器及热高压分离器;c)催化重整装置:反应器、换热器;d)催化裂
30、化装置:反应器;e)焦化装置:焦炭塔、换热器。山东特检山东特检主要预防措施主要预防措施a)在役设备应避免在材料回火脆化温度范围内服役。装置开车过程中,若设备温度低于最低升压温度时,操作压力应至少降至最大设计压力的25%。已投用多年的早期钢材回火脆化敏感性高,最低升压温度为171;新型抗回火脆化钢材的最低升压温度可达38或更低。采用焊补修复的部位应加热至620并快速水冷,回火脆化会暂时逆转;b)准备制造或已经在制的设备:选用P、Sn、Sb和As等杂质元素含量低的材质,进行适当的焊后处理,适当降低材料强度等级;c)按工程经验可根据材料成分,按下述公式计算母材金属的J因子:J=(Si+Mn)(P+S
31、n)104 (元素质量百分数)按下述公式计算熔敷金属的X因子X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100(元素质量百万分数)对于12Cr2Mo1R钢的J因子和X因子最大值限定为100和15;d)用于制造厚壁装备或可能发生蠕变的设备,选用的新型低合金钢材料应在确定化学成分、韧性、强度、加工、焊接和热处理工艺时,充分考虑各种因素的影响。检测方法检测方法a)在反应器投用时放置同材质挂片,在使用过程中定期取出部分挂片,解剖后制样进行冲击试验,监测回火脆化状态;b)工艺过程严格遵守操作规定的要求,尤其因注意操作压力和温度的关联性,防止设备因回火脆化而开裂或破断。山东特检山东特检奥氏体不锈钢及镍基合金在拉
32、应力和氯化物溶液的作用下发生的表面开裂。损伤机理损伤机理氯离子易吸附在奥氏体不锈钢表面的钝化膜上,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,形成深蚀孔,直至形成穿孔泄漏。损伤形态损伤形态a)材料表面发生开裂,无明显的腐蚀减薄;b)裂纹的微观特征多呈树枝状,金相
33、观察可观察到明显的穿晶特征。但对于敏化态的奥氏体不锈钢,亦可能沿晶开裂的特征更加明显;c)垢下易发生水解和氯离子浓缩,有时可在垢下观察到此开裂。敏感材料敏感材料a)奥氏体不锈钢属敏感材料;b)铁素体不锈钢和镍基合金的耐氯化物开裂能力强于奥氏体不锈钢。主要影响因素主要影响因素a)温度:随着温度的升高,氯化物应力腐蚀裂纹产生倾向增加。裂纹常见于金属温度60或更高的场合;b)浓度:随着氯化物浓度的升高,氯化物应力腐蚀倾向增加。但在很多场合氯化物具有自动浓缩聚集的可能,所以介质中氯化物含量即使很低也未必一定不发生应力腐蚀;c)伴热或蒸发条件:如果存在伴热或蒸发条件将可能导致氯化物局部浓缩聚集,显著增加
34、氯化物应力腐蚀裂纹增加的倾向性。处于干湿、水汽交替的环境具有类似的倾向性;d)pH值:在碱性溶液中,应力腐蚀裂纹倾向较低。e)应力:对于加压冷作制成的金属构件,具有较高的残余应力,开裂敏感性大,比如冷冲压制成的奥氏体不锈钢封头。对于因载荷或结构等造成的局部高应力同样可能导致开裂敏感性高;山东特检山东特检f)镍含量:镍含量在8%12%(质量比)间的材料易产生氯化物应力腐蚀裂纹,材料镍含量大于35%(质量比)时具有较高的抗氯化物应力腐蚀能力,材料镍含量大于45%(质量比)时,基本上不会产生氯化物应力腐蚀裂纹;g)材质或组织:铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢具有更高的抗氯化物应力腐蚀能力,碳钢、低合金钢对
35、氯化物应力腐蚀开裂不敏感。易发装置和设备易发装置和设备a)所有由奥氏体不锈钢制成的管道及设备都对氯化物应力腐蚀敏感;b)水冷器和冷凝器;c)加氢反应后物料运储的管道和设备,如果在停车后没有针对性清洗,氯化物应力腐蚀开裂的敏感性升高;d)保温棉等绝热材料被水或其他液体浸泡后,可能会在材料外表面发生层下氯化物应力腐蚀开裂;e)氯化物应力腐蚀开裂也可发生在锅炉的排水管中。主要预防措施主要预防措施a)选材:使用具有抗氯化物应力腐蚀裂纹能力的材料;b)水质:当用水进行压力试验时,应使用含氯量低的水,结束后应及时彻底烘干;c)涂层:材料表面敷涂涂层,避免材料直接接触介质流体;d)结构设计:结构设计时尽量避免可能导致氯化物集中或沉积,尤其是应避免介质流动死角或低流速区;e)消除应力:对奥氏体不锈钢制作的工件宜进行固溶处理,对稳定化奥氏体不锈钢可进行稳定化处理以消除残余应力。若只进行消除应力热处理,应同时考虑该热处理可能带来的敏化和变形、热疲劳开裂等因素。f)表面要求:降低材料表面粗糙度,防止机械划痕、碰伤和麻点坑等,减少氯化物积聚的可能性,降低开裂敏感性。检测方法检测方法a)检测方法一般为材料表面宏观检查怀疑部位渗透检测;b)管道、换热器管束和设备表面的检测可采用涡流检测法;c)极细微裂纹主要采用金相检测。
限制150内