承压设备损伤模式识别

ICS77.040.20 Array H26中华人民共和国国家标准GB/T××××—××××承压设备损伤模式识别Damage Modes Identification for Pressure Equipments（征求意见稿）××××发布GB/T ××××—××××I 目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 腐蚀减薄 (2)5 环境开裂 (33)6 材质劣化 (46)7 机械损伤 (61)GB/T ××××—××××前言GB/T ××××—××××《承压设备损伤模式识别》与API RP 571《炼油设备中的失效机理》（英文版）的一致性程度为修改。

本标准第1章根据GB/T 1.1-2009的相关要求重新起草。

本标准第2章根据GB/T 1.1-2009的相关要求重新起草。

本标准第3章根据API RP 571《炼油设备中的失效机理第3章术语、定义和缩写》（英文版）重新起草。

本标准第4章根据API RP 571《炼油设备中的失效机理第4章常见损伤机理——所有工厂》（英文版）和API RP 571《炼油设备中的失效机理第5章炼油厂损伤机理》（英文版）重新起草，其中4.10“高温硫化物腐蚀(无氢气环境)”跟据API RP 580 《基于风险的检验附录A》表1 “减薄”重新起草，其中4.27“甲酸腐蚀”、4.28“乙酸腐蚀”、4.29“乙二酸腐蚀”、4.30“对苯二甲酸腐蚀”、4.31“微振腐蚀”根据国标的相关要求重新起草。

本标准第5章根据API RP 571《炼油设备中的失效机理第4章常见损伤机理——所有工厂》（英文版）和API RP 571《炼油设备中的失效机理第5章炼油厂损伤机理》（英文版）重新起草，其中5.12“氰化物应力腐蚀开裂”跟据API RP 580 《基于风险的检验附录A》表2 “应力腐蚀开裂”重新起草，其中5.11“硝酸盐应力腐蚀开裂”、5.13“高温水应力腐蚀开裂”根据国标的相关要求重新起草。

本标准第6章根据API RP 571《炼油设备中的失效机理第4章常见损伤机理——所有工厂》（英文版）和API RP 571《炼油设备中的失效机理第5章炼油厂损伤机理》（英文版）重新起草，其中6.2“晶粒长大”跟据API RP 580 《基于风险的检验附录A》表3 “环境冶金失效”重新起草，其中6.16“辐照脆化”、6.17“应变时效脆化”根据国标的相关要求重新起草。

本标准第7章根据API RP 571《炼油设备中的失效机理第4章常见损伤机理——所有工厂》（英文版）和API RP 571《炼油设备中的失效机理第5章炼油厂损伤机理》（英文版）重新起草，其中7.2“机械磨损”、7.3“超压”、7.4“过载”、7.16“应力断裂”跟据API RP 580 《基于风险的检验附录A》表4 “机械失效”重新起草，其中7.17“粘着磨损”、7.18“磨粒磨损”、7.19“接触疲劳”、7.20“微动磨损”根据国标的相关要求重新起草。

请注意本标准的某些内容可能涉及专利。

本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会在役承压设备分技术委员会（SAC/TC 262/SC 6）提出并归口。

本标准主要起草单位：略。

本标准主要起草人：略。

II承压设备损伤模式识别1 范围本标准规定了承压设备主要损伤模式的定义、机理、形态、影响因素、敏感材料、易发装置和设备、主要预防措施、检测方法、相关或伴随的其他损伤模式等。

本标准适用于承压设备的安全管理、检修、事故分析与统计，为承压设备的事故调查分析和确定我国各类承压设备通用失效数据库提供依据。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适应于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适应于本文件。

API RP 571 《炼油设备中的失效机理》API RP 580 《基于风险的检验》3 术语和定义GB/T XXXX.1- XXXX《承压设备系统基于风险的检验实施导则第1部分：基本要求和实施程序》界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1腐蚀减薄corrosion thinning构件材料在腐蚀介质或腐蚀环境的作用下，材料被腐蚀，造成的厚度减薄。

3.2环境开裂environmental cracking构件材料在介质或环境作用下发生的开裂，包含应力腐蚀开裂和非应力导向开裂。

3.3材质劣化material deterioration构件材料在温度或介质等因素作用下，金相组织或材料组成结构发生变化，导致耐腐蚀性能下降，或冲击韧性等力学性能指标降低的过程。

3.4机械损伤mechanical damage机械载荷作用下材料发生组织连续性被破坏或功能丧失等损伤的过程。

3.5奥氏体钢austenitic stainless steel300系列不锈钢或一种镍基合金(金相组织为奥氏体)，包括304﹑304L﹑304H﹑309﹑310﹑316﹑316L﹑316H﹑321﹑321H﹑347及347H。

“L”和“H”后缀分别为低和高含碳量的受控范围。

3.6碳素钢carbon steel未人为添加合金元素的钢，可能含有少量材料规范所允许的、可能会影响耐腐蚀性、焊后强度以及韧性的元素，这些少量元素包括Cr﹑Ni﹑Mo﹑Cu﹑S﹑Si﹑P﹑Al﹑V及B。

13.7双相不锈钢duplex stainless steel含有奥氏体——铁素体混合组织的不锈钢族，包括合金2205﹑2304及2507等。

300系列不锈钢的焊缝亦可能出现双相组织。

3.8铁素体不锈钢ferritic stainless steel使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢，包括405﹑409﹑430﹑442及446型等。

3.9低合金钢low alloy steel含有达到9%铬元素和其它合金添加成分，以提高材料高温强度﹑抗蠕变性能的钢族，包括C-0.5Mo ﹑Mn-0.5Mo﹑1Cr-0.5Mo﹑1.25Cr-0.5Mo﹑2.25Cr-1.0Mo﹑5Cr-0.5Mo及9Cr-1Mo。

3.10马氏体不锈钢martensitic stainless steel可以通过热处理（淬火、回火）对材料性能进行调整的不锈钢，包括410﹑410S﹑416﹑420﹑440A ﹑440B及440C型。

3.11镍基合金nickel-based alloy以镍作为主要合金元素（>30%）的合金族，包括合金200﹑400﹑K-500﹑800﹑800H﹑825﹑600﹑600H﹑617﹑625﹑718﹑X-750和C276。

3.12不锈钢stainless steel以铬作为耐蚀性的基本元素，含铬量达到12%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢材基体进一步腐蚀，能够耐受一定的空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。

按在室温下金相组织分为四类：奥氏体不锈钢﹑铁素体不锈钢﹑马氏体不锈钢﹑双相不锈钢。

4 腐蚀减薄4.1 盐酸腐蚀4.1.1定义金属与盐酸接触时发生的全面腐蚀/局部腐蚀。

4.1.2损伤机理M+2HCl→MCl2+H2 (1)4.1.3损伤形态碳钢和低合金钢盐酸腐蚀时可表现为均匀减薄，介质局部浓缩或露点腐蚀时表现为局部腐蚀或沉积物下腐蚀。

300系列不锈钢和400系列不锈钢发生盐酸腐蚀时可表现为点状腐蚀，形成直径为毫米级的蚀坑，甚至可发展为穿透性蚀孔。

4.1.4敏感材料常见金属材料，一般指碳钢、低合金钢、300和400系列不锈钢。

4.1.5主要影响因素a)盐酸浓度：腐蚀速率随着盐酸浓度的升高而增大。

在换热器和管道中的氯化铵盐或盐酸胺盐沉积物易从工艺流或注入的洗涤水中吸收水份，在沉积物下可形成局部的氯化氢水溶液，水溶液的pH值2低于4.5时对碳钢和低合金钢的腐蚀性较强；b)温度：腐蚀速率随着温度的升高而增大；c)合金成分：300系列不锈钢和400系列不锈钢抗盐酸腐蚀能力较差，合金400、钛（含钛合金）和镍（含镍合金）对盐酸具有较好的抗腐蚀能力，尤其对温度不高的稀盐酸有优良的抗蚀性；d)催化/钝化剂：氧化剂(氧气、铁离子和铜离子)存在时，会加速合金400和合金B-2的腐蚀；氧化性氛围中的钛具有优良的抗盐酸腐蚀能力。

4.1.6易发装置和设备a)常减压装置：常压塔塔顶系统中，塔顶蒸汽流降温形成含盐酸的冷凝液，pH值较低，可对管道和换热器（包括壳体、管束和管箱）造成快速腐蚀；b)加氢装置：反应产物含有HCl，在冷凝后形成盐酸腐蚀；废气系统含有氨和盐酸，对热进料/出料交换器形成氯化铵盐的垢下腐蚀；蒸馏工段可发生严重的盐酸露点腐蚀；c)催化重整装置：催化剂中氯被置换形成盐酸，对废气系统、再生系统、稳定塔、脱丁烷塔和进料/预热交换器造成腐蚀；含盐酸蒸汽流经分馏工段，可导致盐酸露点腐蚀；d)氯丙烯装置：盐酸吸收塔塔底进入的HCl气体吸收后成为盐酸，塔体及氯化氢气体入口及盐酸出口管易发生盐酸腐蚀。

4.1.7主要预防措施a)常减压装置：控制原油塔进料中的氯化物，使塔顶回流罐液体中的氯化物含量不超过20ppm；改善材质适应性，如碳钢升级为镍基合金或钛；进行注水稀释，急冷塔顶工艺物料，通过稀释降低盐酸浓度；按pH值情况在脱盐装置下游注入适量苛性碱，但须控制碱液温度、浓度和注入量，避免进料预热系统的碱应力腐蚀开裂和积垢；将缓蚀剂（氨、中和胺和成膜胺等）注入常压塔塔顶操作温度在露点以上的管线；b)加氢装置：降低上游装置中氯化物盐、盐酸胺盐的夹带量；降低氢气中盐酸夹带量，可安装专用洗涤器或保护床；易发生盐酸腐蚀的部位采用耐蚀镍基合金；c)催化重整装置：采用与上述加氢装置相同的措施；降低进料中的水和/或含氧物质，减少催化剂中氯化物脱离量；采用加装特殊吸附剂的脱氯设备；d)氯丙烯装置：内衬橡胶类非金属材料；内衬环氧树脂类非金属材料；采用整体石墨塔体。

4.1.8检测方法a)盐酸腐蚀主要对碳钢/低合金钢造成均匀减薄为主的损伤，对300/400系列不锈钢造成点蚀为主的。

前者一般表现为壁厚减薄，检测方法一般为宏观检查＋腐蚀部位壁厚测定；后者一般表现为点蚀坑/蚀孔，检测方法一般为宏观检查；b)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/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)介质的pH值、氯化物含量的测定和监控；d)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。