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氧化是最常見的高溫腐蝕,但是氧化并不老是有害的。實(shí)際上,大多數(shù)耐蝕合金和耐熱合金都是靠構(gòu)成氧化膜來防止腐蝕的。氧化鉻是最常見的這種保護(hù)膜。但隨著溫度增加,氧化速度加速而且變成有害。碳素鋼和低合金鋼在高溫下不只強(qiáng)度大大降低,一起資料外表很簡(jiǎn)單氧化。行進(jìn)耐氧化性的最常用方法是加大鉻含量。為了增強(qiáng)耐氧化性,還常常增加鋁、硅和稀土等別的元素。鋼中參加滿足的Cr、Si、Al可有用防止高溫氧化。增加鉻可行進(jìn)高溫下抗氧化及石墨化,以及抗氫腐蝕及硫腐蝕的功用,所以,鉻鉬鋼廣泛運(yùn)用于高溫高壓場(chǎng)合。抗氧化及腐蝕的才調(diào)隨鉻的增加量的增加而行進(jìn)。但是,因?yàn)闀?huì)構(gòu)成功用的不安穩(wěn)、加工艱難或因?yàn)閯e的一些要素,這些元素的增加量是有限的。簡(jiǎn)直沒有合金的含鉻量高于30%。硅的增加量通常綁縛在2%以內(nèi),鍛(軋)合金中的鋁限于4%以下。釔、鈰和其它稀土元素的增加量通常只需百分之零點(diǎn)幾。高溫資料需求在高溫下具有超卓的耐氧化及耐氣體腐蝕功用、很高的高溫強(qiáng)度值及非脆化性質(zhì)。Si-Cr-Al鋼管如德國商標(biāo)(DIN)X10CrA24鋼管表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱功用,分外是耐含硫的腐蝕性環(huán)境的功用。
(4)堿脆
金屬在堿液中的應(yīng)力腐蝕割裂稱堿脆。碳鋼發(fā)作堿脆的趨向見SH3059中圖示,由圖可知,氫氧化鈉濃度在50%以上的悉數(shù)濃度范圍內(nèi)碳鋼簡(jiǎn)直都或許發(fā)作堿脆;堿脆的最低溫度為50℃,管材外表受必定濃度的堿性流體長(zhǎng)期腐蝕或重復(fù)效果,并在高溫文應(yīng)力的歸納影響下易發(fā)作脆化割裂。
?。?span style="font-family:Calibri;">5)在有應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境中作業(yè)時(shí),應(yīng)進(jìn)行焊后應(yīng)力消除熱處理,熱處理焊縫硬度不得大于HB200。焊縫應(yīng)進(jìn)行100%無損探傷(對(duì)接焊縫應(yīng)是射線探傷)。但錳鋼(如16Mn)不得用于該環(huán)境下。
?。?span style="font-family:Calibri;">6)在均勻腐蝕介質(zhì)環(huán)境下作業(yè)時(shí),應(yīng)依據(jù)腐蝕速率、運(yùn)用壽數(shù)、經(jīng)濟(jì)性歸納思考,一起給出滿足的腐蝕余量,并采納相應(yīng)的防腐蝕方法。
(7)臨氫操作時(shí),應(yīng)思考發(fā)作氫損害的或許性。
(8)含碳量大于0.24%的碳鋼不能用于焊制管子及其元件。
(9)方案溫度低于或等于-20℃的低溫管道用鋼材,除含碳量小于和等于0.10%且契合標(biāo)準(zhǔn)的鉻鎳奧氏體不銹鋼在資料溫度不低于-196℃時(shí)不做低溫沖擊實(shí)驗(yàn)外,別的鋼材均應(yīng)作夏比(V型缺口)低溫沖擊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)需求應(yīng)契合現(xiàn)行《鋼制壓力容器》GB150的規(guī)則。
4、鉻鉬鋼(即合金鋼)
為了行進(jìn)鋼的機(jī)械功用、技能功用或物理、化學(xué)功用,人為地在鋼中參加一些合金元素,以習(xí)氣一些特定條件的需求,這種鋼就叫合金鋼。合金鋼依據(jù)用處不一樣可分為三大類,即合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和分外功用鋼。其間合金結(jié)構(gòu)鋼又分為通常低合金鋼、易切鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、繃簧鋼和翻滾軸承鋼。合金工具鋼又分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼。分外功用鋼又分為不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。壓力管道中常用的是通常低合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼(用于緊固件)、繃簧鋼(用于繃簧支吊架和閥門)、不銹鋼(用于各種腐蝕工況)、耐熱鋼(用于高溫工況下)五類。其間不銹鋼作為分外的合金鋼具有很多特征。常用的資料標(biāo)準(zhǔn)有GB9948、GB5310、GB6479、GB/T3077、GB/T1221等,有關(guān)運(yùn)用綁縛條件有以下幾點(diǎn):
?。?span style="font-family:Calibri;">l)碳鉬鋼(C-0.5M。)在468℃溫度下長(zhǎng)期作業(yè)時(shí),其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨化的傾向。因而綁縛其最高作業(yè)溫度不跨過468℃。
?。?span style="font-family:Calibri;">2)在均勻腐蝕環(huán)境下作業(yè)時(shí),應(yīng)依據(jù)腐蝕速率、運(yùn)用壽數(shù)和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行選材,一起給出滿足的腐蝕余量。
?。?span style="font-family:Calibri;">3)臨氫操作時(shí),應(yīng)思考發(fā)作氫損害的或許性。
5、不銹鋼
不銹鋼是合金鋼中的一種分外方法。依據(jù)其安排不一樣,不銹鋼可分為馬氏體型(如1Crl3,2Crl3)、鐵素體型(如OCrl3,1Crl7等)、奧氏體型(如OCrl8Nil0Ti,Ocr19Ni9等)、奧氏體—鐵素體型即雙相不銹鋼(如1Cr17Mn9Ni3MO3Cu2N、0Cr26Ni7MO3CuSiN。不一樣類型的不銹鋼其抗腐蝕功用對(duì)腐蝕介質(zhì)是有選擇性的。而工程上常用的不銹鋼多為奧氏體不銹鋼,單個(gè)情況下會(huì)用到1Crl3、Ocr13及一些雙相不銹鋼。壓力管道中常用的不銹鋼資料標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T14976、GB/T4237、GB/T4238、GB/T1220等。其共性的運(yùn)用綁縛條件有以下幾點(diǎn):
?。?span style="font-family:Calibri;">l)在高溫H2+H2S介質(zhì)環(huán)境下作業(yè)時(shí),應(yīng)依據(jù)Nelson曲線和Coupper曲線斷定其運(yùn)用條件。
(2)含鉻12%以上的鐵素體和馬氏體不銹鋼在400~550℃溫度區(qū)間內(nèi)長(zhǎng)期作業(yè)時(shí),應(yīng)思考防止475℃回火脆性損壞。這個(gè)脆性表現(xiàn)為室溫下資料的脆化。因而在運(yùn)用上述不銹鋼時(shí),應(yīng)將其彎曲應(yīng)力、振動(dòng)和沖擊載荷降到最少,或許不在400℃以上溫度下運(yùn)用。
?。?span style="font-family:Calibri;">3)含鉻16%以上的高鉻不銹鋼和含鉻18%以上的高鉻鎳不銹鋼在540~900℃溫度區(qū)間長(zhǎng)期作業(yè)時(shí),應(yīng)思考防止發(fā)作σ相分出,然后致使室溫下資料的脆化和高溫下資料蠕變強(qiáng)度的降低。這種表象可以經(jīng)過將其加熱至1000℃以上進(jìn)行退火處理來消除。
(4)奧氏體不銹鋼經(jīng)過540~900℃溫度區(qū)間時(shí),應(yīng)思考防止發(fā)作晶間腐蝕傾向。當(dāng)有氧化性較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)存在時(shí),應(yīng)選用安穩(wěn)型(含安穩(wěn)化元素Ti和Nb)或超低碳型(C<0.03%)奧氏體不銹鋼。
(5)不銹鋼在觸摸濕的氯化物時(shí),有應(yīng)力腐蝕開裂和點(diǎn)蝕的或許。應(yīng)防止觸摸濕的氯化物,或許操控介質(zhì)中的氯離子濃度不跨過25PPm。
(6)奧氏體不銹鋼與鉛、鋅或其化合物在其溶點(diǎn)溫度以上觸摸時(shí),有晶間腐蝕損壞的敏感性。
?。?span style="font-family:Calibri;">7)奧氏體不銹鋼運(yùn)用溫度跨過525℃時(shí),其含碳量應(yīng)大于0.04%。
?。?span style="font-family:Calibri;">8)對(duì)有劇烈環(huán)烷酸腐蝕的環(huán)境,應(yīng)選用含鉬的奧氏體不銹鋼(如316、316L)或其復(fù)合資料(復(fù)合板或復(fù)合管)。
二、ASMEB31.3對(duì)金屬資料的分外思考如下:
以下各項(xiàng)是在管道中運(yùn)用某些金屬資料時(shí)易予以區(qū)別的一些分外思考。
1.鐵-鑄鐵、可鍛鑄鐵和高硅鑄鐵(14.5%硅)它們?nèi)鄙傺诱剐圆?duì)熱沖擊和機(jī)械沖擊具有敏感性。
2.碳鋼和低、中合金鋼
(1)當(dāng)運(yùn)送強(qiáng)堿性或強(qiáng)苛性流體時(shí)有脆化的或許性;
(2)當(dāng)碳鋼、通常鎳鋼、碳錳鋼、錳釩鋼和碳硅鋼在427℃以上長(zhǎng)期逗留時(shí),其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的或許性;
(3)當(dāng)碳鉬鋼、錳鉬釩鋼和鉻釩鋼在468℃以上長(zhǎng)期逗留時(shí),其碳化物有轉(zhuǎn)化為石墨的或許性;
(4)在溫度高于482℃時(shí),硅鎮(zhèn)靜(含硅0.1%)碳素鋼的優(yōu)越性;
(5)因?yàn)樵诟邷叵屡c氫觸摸或許發(fā)作損害(見APIRP941),在低溫下與酸的水溶液觸摸可發(fā)作氫損害;
(6)當(dāng)顯露與氟化物、酸、酸性鹽或似的硫化氫中時(shí),或許發(fā)作應(yīng)力腐蝕裂紋;因而通常要規(guī)則最大硬度的綁縛(見NACEMR0175和RP0472);
(7)在高溫下存在硫化氫時(shí)或許發(fā)作硫化效果。
參看文件的稱謂:
APIRP941煉油廠和石油化工廠高溫、高壓下用于氫工況的鋼;
NACEMR0175油田設(shè)備用抗硫應(yīng)力腐蝕開裂的金屬資料;
NACERP0472在腐蝕性的石油精粹環(huán)境中防止碳鋼(P-1)焊縫運(yùn)用中開裂的方法和操控;
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