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影响A体SS晶间腐蚀因素
• 但固溶处理时,在碳化铬溶解的同时, TiC也溶解了。再经过400～850℃的 敏化区加热, 优先形成的仍然是碳化铬 而不是TiC。 • 在高于碳化铬溶解，低于TiC溶解温度 范围进行稳定化处理解决这一问题。 • 1Cr18Ni9Ti稳定化处理是： 860～ 880℃,保温6小时, 空冷。
34
实例8: 双相SS的耐蚀性能
• 第一代双相SS:00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)
• 第二代双相SS:00Cr22Ni5Mo3N(2205)
• 与A体SS比，耐SCC、晶间腐蚀、点蚀↑
• 样品取自某中化肥厂尿素合成塔，运行5年， 0Cr17Mn13Mo2N（A4钢），以Mn代Ni双 相SS。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏 • 结论：制造质量不良引发点蚀→晶
间腐蚀造成次此泄漏事故。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏 • 提示：
• 腐蚀事故往往产生于多种机理； • “制造”与“操作”是影响腐蚀的
两大要素。
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定义 特点
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
• 管材上也有很多细小的蚀坑，但腐蚀程度 比壳体轻得多。 • 腐蚀产物中除了Fe，Cr，Ni元素外，还有 较多的S和氧及少量Cl。 • 结论 – 海洋气候空放8年造成严重点蚀,一年的运 行中不断扩大造成严重腐蚀。应力集中 也诱发某些部位SCC。
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
• 1989年运行4个月后封存,充0.1MPa氮气， 后发现压力消失，空放。
• 1997年3月启用前检查，换热器壳体内有水 痕和大量蚀坑，多在底部。 • 运行一年后腐蚀加重。第1台腐蚀最轻，第 2台腐蚀最重。有的蚀坑3 mm 深，主要在 底部，已连成片且产生微裂纹（见图 ）。
9
实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏
• 材质：1Cr18Ni9Ti • 滤壳由螺纹、直筒和八角螺母三部分焊接 而成。焊后未做其它处理。 • 滤壳内通过的介质为粘胶。滤壳外部处于 凝固浴的气相中，温度25～30º C，湿度90 ％。凝固液成分为：H2SO4 130g/L， ZnSO4 14～18g/L，Na2SO4 240～260g/L, 温度45～50º 。 C
• 泄漏后，蒸汽、水进入壳层，与发烟硫酸 混合形成稀硫酸并释放大量热，腐蚀↑。 • Cl离子吸附在管内壁微观缺陷处，浓缩。 • 管束停用一年中，管内停滞的冷凝水比流 动的水更易萌生点蚀。冷凝水多在管束下 部，作为电化学腐蚀之一的点蚀更易发生 在管束下部。
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实例5: SO3蒸发器管束泄漏
• 结论
• 304L管束泄漏是由管内壁点蚀和外壁 均匀腐蚀共同引起，但主要是点蚀所 致。
• 催化裂化装置再吸收塔约20米高。进
塔贫气含少量H2S，CO2及H2O。97年
9月启用，2000年检修发现塔内填料上
部严重腐蚀，35～45º 。 C • 填料材质为1Cr18Ni9Ti 。
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实例1：催化裂化装置再吸收塔填料 严重腐蚀
• 再吸收塔顶出来的干气中含有
CO2﹑H2S和 H2O，塔内是偏酸性的介
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防止A体SS晶间腐蚀、点蚀措施
• 晶间腐蚀
• 避免A体SS在500～800℃范围受热， 或受热后重新进行固溶处理。 • 采用含足量Ti、Nb的SS，或再加稳定 化处理。 • 采用超低碳或高纯A体SS、双相SS。
称为晶界优先型均匀腐蚀。
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实例7：尿素合成塔塔板支撑卡端面 （垂直轧向）腐蚀情况
• 同上。观察支撑卡端面（垂直轧向） 所呈现蜂窝状腐蚀形貌。 • 有稳定化表面的SS，在苛刻环境中耐 蚀性↑，但垂直轧向因端面晶粒暴露， 对尿素（或硝酸）抗蚀能力↓。 • 塔的SS泡罩和竖向蒸汽管端面、塔盘 围堰端部腐蚀↑。端面加焊一层SS， 寿命↑
• 管内壁和管口焊缝外表面腐蚀轻微。 • 管内壁靠焊缝熔合线处有一皮下气孔，对 应的堆焊层下CS管板已大部被腐蚀掉。
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
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实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
• 焊接留下了皮下气孔。 • 经长期运行，以点蚀为主的焊缝腐蚀 使皮下气孔暴露，甲铵渗入气孔内。 • 气孔快速扩大，与堆焊间缝隙连通。 • 介质从管外壁向内壁发展，直至蚀穿 管壁，同时将CS管板以更快的速度腐 蚀掉。
承压设备的腐蚀与控制
——晶间腐蚀、点蚀
王 非
E-mail: wangfei66882002@
1
目 录
1. 定义 特点
2. 实例 1～8
3. 影响A体SS晶间腐蚀因素
4. 防止A体SS晶间腐蚀、点蚀措施
2
常见腐蚀形态示意图
3
定义 特点
• 晶间腐蚀：晶间腐蚀是沿着金属或合金的
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影响A体SS晶间腐蚀因素
• GB150正文中没有1Cr18Ni9Ti板材， 在其附录A将1Cr18Ni9Ti列为可以选 用钢材。在JB4728将1Cr18Ni9Ti• 件 锻 列为“不推荐使用”钢号。 • “敏化处理”不是改善SS耐蚀性能的 热处理, 是检验SS晶间腐蚀方法。 • 对A体SS的PWHT有争议,对 A体SS制 压力容器PWHT无强制要求。
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影响A体SS晶间腐蚀因素
• Cr是C化物形成元素, 当C与周围的Cr
形成Cr23C6并沿晶界析出时, 造成C化
物周围局部贫铬。当Cr含量降至SS耐
蚀所需最低含量以下产生晶间腐蚀， 即“晶间贫铬理论”。
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影响A体SS晶间腐蚀因素
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影响A体SS晶间腐蚀因素
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影响A体SS晶间腐蚀因素
• 两种解决SS晶间腐蚀思路： • 一是生产低C和超低碳SS，但造价高 且强度相对较低。 • 二是利用合金化原理，优先形成TiC， 尽量不形成Cr的C化物，避免局部贫 Cr。基本上也能解决晶间腐蚀问题。 • SS加Ti和Nb以避免晶间腐蚀。曾主要 用这种思路解决SS晶间腐蚀。
• 往往有侵蚀性卤素离子，作用顺序为 Cl离子＞Br离子＞I，与氧化剂共存。 • 对给定的金属—介质体系，存在特定 的临界电位。
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实例4：柴油加氢换热器腐蚀
• 某公司1987年建四台柴油加氢换热器。除 第一台外，其余3台为串联式。图中从左至 右依次为2﹑ 3 ﹑4 ﹑1 台。 • 换热器壳体基材料为2Cr－1Mo钢，厚 24mm, 内衬3 mm厚的347不锈钢。管材材 质为316不锈钢。 • 管程走反应后柴油和氢气，4MPa，270～ 280º C。壳程走原料柴油。壳程除第一台为 240～250º C，4MPa压力外，其余3台约为 180º C，1MPa压力。
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实例5: SO3蒸发器管束泄漏
• 管材外部通体光亮。泄漏处大部分管 壁严重减薄，如同薄纸，下部比上部 腐蚀严重，见图。
• 蚀坑内有Cl离子的富集。
• 浸泡试验结果表明304L不锈钢在 146℃ 发烟硫酸中的腐蚀率约为 0.42mm/a。
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实例5: SO3蒸发器管束泄漏
• 点蚀贡献了约1.9mm的穿透深度。
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影响A体SS晶间腐蚀因素
• 许多A体SS既是SS不锈钢又是耐热SS, C在A体SS中具有两重性。耐腐蚀, 需 要C%↓；耐高温, 需要C%↑。
• SS耐腐蚀含有Cr、Ni等元素使电极电 位↑, 当Cr%达到12.5，25 …… 时电极 电位跳跃式地↑, A体SS耐腐蚀性明显 得到改善，即“n/8”定率。
酸、硫酸、亚硫酸、氨基甲酸铵等；
5
材料
介质
• 通常，化学纯醋酸、醇、醛、酮、醚、 苯，酚，烷、汽油等溶液及气相介质 对A体SS不会产生晶间腐蚀。 • F体SS、Ni基合金、Al及其合金都有 晶间腐蚀问题。 • A体-F体双相SS是目前抗晶间腐蚀的 优良钢种。
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实例1：催化裂化装置再吸收塔填料 严重腐蚀
• 蒸汽中的Cl离子在管内壁逐渐富集使 点蚀萌生并扩展。
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点蚀提示:
• Cl离子环境是产生点蚀的主要条件。
• 停用设备的保养与维护↑。
• 耐点蚀能力指数（PRE）：
PRE= X(Cr) + 3.3X(Mo) + 16X(N) PRE值与SS耐局部腐蚀能力成正比。
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实例6：尿素合成塔塔板支撑卡腐蚀 情况
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏 • 提示：
实例1、实例2都说明： 1Cr18Ni9Ti 易引发晶实例3：尿素生产装置高压甲铵冷凝 器换热管与管板连接处腐蚀破坏
• 某化肥厂高压甲铵冷凝器有2550根 φ25×2.5×12000换热管，材质为316L。 碳钢管板厚470，其上堆焊两层8mm厚 316L。运行2.5万小时，管端部位泄漏。
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实例2：化纤行业粘胶短纤维纺丝机 滤壳腐蚀泄漏
• 采用CS制作滤壳并进行SEBF涂装技术内 外防腐处理，使用六个月，效果优异，既 解决了腐蚀问题，又降低了成本。 • 使用超低碳SS。 • 用1Cr18Ni9Ti材质焊接后要进行稳定化处 理。但由于Ti在焊接时易烧损，最好使Ti/C 比﹥10～13 或使用1Cr18Ni9Nb。 • 采用小电流，快速焊，焊缝强制冷却。多 道焊时，前一道焊缝冷至60℃以下方进行 下道焊接。
晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身
腐蚀很轻微或不腐蚀的一种局部腐蚀。
• 使晶粒间结合力削弱，不易被检测。 • 危害性↑。
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材料
介质
• “可能引起晶间腐蚀的环境”必须是存
在电解质的电化学腐蚀环境。
• 可能引起A体SS晶间腐蚀的电解质主
要是酸性介质，如工业醋酸、甲酸、
铬酸。乳酸、硝酸，草酸、磷酸、盐