石油化工靜設備的應力腐蝕開裂與防護

趙藝皓

中國石油工程建設有限公司 北京 100101

1 應力腐蝕開裂定義

應力腐蝕開裂（SCC）是指金屬材料在應力和特定介質的共同作用下發生的開裂或斷裂失效。工程上常用的金屬材料，如不銹鋼、碳鋼、高強度鋼等，在特定介質中都有可能發生SCC，并且按照腐蝕條件的苛刻程度，材料可以在幾分鐘或幾年內破裂。在腐蝕過程中，材料先出現微裂紋，然后再擴展為宏觀裂紋。微裂紋一旦形成，其擴展速度比其他類型局部腐蝕快得多，所以SCC 是所有腐蝕類型中破壞性和危害性最大的一種腐蝕[1]。

SCC 是應力、環境和材料三者共同作用的結果，應力主要來源有施加于材料上的工作應力，還有加工過程產生的殘余應力等。發生SCC 的環境通常有酸性、堿性、高溫水等。此外，當環境中含有某些離子，尤其存在氯離子時，不銹鋼會顯現出高的應力腐蝕敏感性。除了應力和環境外，材料的成分、組織結構、熱處理過程也會對不銹鋼應力腐蝕產生不同影響。

在發生應力腐蝕的時候，開裂的情況基本上都是脆性斷裂，在發生裂紋的狀態，通常都具有分支擴展，具體如圖1 所示。在SCC 中，裂紋方向宏觀上和應力方向垂直，其形態有沿晶型、穿晶型和混合型。有的裂縫除主干外，還有大量分支，而有的裂紋只有主干，分支很少。斷口形貌是判斷SCC 性質的可靠依據。

2 石油化工靜設備的應力腐蝕開裂及原因

2.1 存在拉應力

石油化工行業所運用的設備中之所以會出現拉應力的因素主要有：制造過程之中所出現的應力、運用階段之中所出現的拉應力。石油化工化工有關的設備諸多均是重型設備，由此所出現的拉應力也會相對較多。重裝備的生產難以做到精細化，隨即就會發生拉應力。

2.2 腐蝕環境

石油化工環境基本上都是高溫易腐蝕的，設備長時間會加速材料的腐蝕性；另外，因為石油存在諸多酸性物質，因此設備就會易于發生腐蝕。

3 應力腐蝕開裂的主要防護方式

3.1 選擇合理的結構

通常情況之下，所運用到的石油化工靜設備之中金屬材料或合金材料屬于容易引發應力腐蝕開裂的情況，諸多才來哦在運用的階段之中可以更好的確保質量與壽命。所以，在具體實施設計的時候，可以依照設備應用的具體情況，來將在適應階段之中容易出現材料實施規避處理，要優先選擇那些不易出現應力腐蝕開裂的金屬材料。特別是處在重要部位之上要運用那些不易產生應力腐蝕的材料，在其他不是那么重要的部位上來運用成本較低的普通材料，但是得要達到結構強度和便于維修與更換的標準[2]。

3.2 合理選材優化設計結構

并不是全部的金屬或者合金材料均會出現應力腐蝕開裂。所以在石油化工靜設備設計的時候，依照具體情況來有選擇性的避免運用工況下易發生應力腐蝕開裂的材料。像是設備工作介質中所涵蓋的Cl+，那么在設計選材的時候要盡量不運用或者是少運用奧氏體不銹鋼。科學化的結構設計可以很好的預防發生應力腐蝕開裂的情況。在結構設計的時候要降低設備對于腐蝕介質的積存與拉應力集中，從根本之上來降低應力腐蝕開裂損壞的幾率。

3.3 焊接過程的質量控制

在部分情況之下，雖然有時候選擇靜設備制造材料抗應力腐蝕開裂的能力相對較強，然而假使選擇了不合適的焊接材料，隨即就會威脅并損壞到設備，正確化運用焊接材料尤為關鍵。

3.4 石油化工設備日常使用中的維護

石油化工設備在日常化運用之中的維護工作，這是保障設備安全運行的關鍵所在，同時也是預防設備出現損害的重要環節。該環節的工作對于維護操作人員人身與設備財產安全所起到的作用尤為關鍵，那么就得要從以下幾點來入手：

要全方位嚴格掌控設備工況，將設備之中所存在的隱患予以排除，就可以從設備有害腐蝕介質、工作溫度與工作壓力是不是超標來降低設備在非正常運行的時間，從而來做到設備的安全穩定化的運行。要定期實施檢查，構建全方位檢查關鍵裝備與設備的檢查。定期性的檢查設備，宏觀觀測并分析設備的外部情況，針對其中存在高度危險的設備實施重點檢查，一旦發生險情就得要及時運用對策并匯報給上級，防護人身財產安全。在進行設備檢修的時候，要文明施工，正確地回裝設備元件及附屬件。

總之，現如今，在進行石油化工靜設備設計的過程之中，在全壽命周期之中來實施安裝與維護，可以在應力腐蝕的時候，降低對于石油化工的影響。除此之外，針對所發生的石油化工應力腐蝕的開裂情況，要充分的重視起來，之后從設計環節、制造環節與安裝環節來著手分析，以此來實現施工時候的最佳狀態，相應的也會降低應力腐蝕而引發的損壞程度[3]。