管道的应力腐蚀断裂.docx
应力腐蚀断裂精编版
应力腐蚀断裂精编版 MQS system office room 【MQS16H-TTMS2A-MQSS8Q8-MQSH16898】应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。
它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。
常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。
由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。
加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。
这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。
应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。
一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。
应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。
为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。
其次应合理设计零件和构件，减少。
改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。
采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。
此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。
本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。
，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。
二．应力腐蚀开裂特征（1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。
这种拉应力的来源可以是：1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。
2．加工，制造，热处理引起的内应力。
3．装配，安装形成的内应力。
4．温差引起的热应力。
管材失效风险因素分析(标准版)
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改管材失效风险因素分析(标准版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process管材失效风险因素分析(标准版)天然气管道输送压力高、钢材等级高、管径大，如我国正在建设的西气东输二线，其输送压力达到了12MPa，管径达到了1219mm，所采用的钢材等级为X80。
管道一般以埋地敷设方式。
所以引发天然气管道事故的主要危险、有害因素表现为：管道应力腐蚀开裂、腐蚀穿孔、管材缺陷或焊口缺陷等。
一、应力腐蚀开裂较高的压力使管道面临应力开裂危险。
应力开裂是金属管道在固定拉应力和特定介质的共同作用下引起的，对管道具有很大的破坏性。
管道应力腐蚀开裂的特征见表2-6。
表2-6管道应力腐蚀破坏特征因素特征发生地区与特定的地面条件有关。
65%发生在压气站和下游第一阀室之间，12%发生在第一和第二阀室之间，5%发生在第二和第三阀室之间，3%发生在第三阀室下游与温度关系较冷气候带明显多发。
与管道温度既明显关系与电解质关系中性pH值的稀碳酸盐溶液，其值在5.5～7.5之间电化学电势腐蚀电势，阴极保护不能达到的地点裂纹的路径和形状穿透颗粒(横过钢颗粒)，宽裂纹带边壁有明显腐蚀环境因素、材料因素、拉应力，其单方面或三方面都能引发管道的物理应力开裂。
1.环境因素环境温度、湿度、土壤类型、地形、土壤电导率、C02及水含量等对应力腐蚀将造成峥定的影响。
黏结性差的防腐层以及防腐层剥离区，易产生应力腐蚀破裂。
2.材料因素应力腐蚀开裂与管材制造方法(如焊接方法)、管材种类及成分、管材杂质禽虽(大于200～250μm的非金属杂质的存在会加速裂纹的形成)、钢材强度及钢材塑性变形特点有关。
应力腐蚀断裂
1）应力—— 力学因素
必须有应力，才会导致材料的形变和断裂。
应力来源：
外加载荷 残余应力 腐蚀产物
可以代数叠加，净应力便是应 力腐蚀断裂过程的推动力。
以Ⅰ型裂纹为例，载荷对裂纹有如下三方 面作用：
① 拉开裂纹，当裂纹壁 处于钝态时，裂纹尖 端表面清洁而新鲜。
实验原理
在实验过程中保证试件固定变形 通过比较试件应力腐蚀破裂时间定性确
定材料抗应力腐蚀性能的好坏
根据中点挠度值确定加载
P
名义弯曲应力：
t
Y L
S
=
6 Et l2
Y
注意：
由于推导所用皆为材料力学公式，而试件都产生 了塑性变形，因此实验结果不是真实应力，而是 名义应力。
试件形式
70mm×6mm × 2mm的扁平薄试件 受力最大部位有两个直径0.8mm应力提升
发生应力腐蚀破裂的条件
1）特定的腐蚀介质
在一定的材料—介质的组合条件下发生应力腐蚀断裂； 若无应力作用，金属在介质中腐蚀速度微小。
2）一定的拉应力
拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。 应力越大，发生开裂的时间越短。 而小于某一应力值就不会发生开裂，此应力值是应力腐蚀
的门槛值。
恒负荷实验法——描述膜应力状态； 三点弯曲实验法——描述弯曲及应力集中等
状态； 慢拉伸实验法——加速实验方法；
断裂力学实验法——描述有缺陷的状态。
材料应力腐蚀性能的评价（H2S介质） 1）恒载拉伸试验
材料在膜应力状态下的 应力腐蚀特性
试件形式 标准5拉伸试样
1）恒载拉伸试验
试验方法
H2S溶解度 大的温度。
1-5应力腐蚀开裂
1-5 应力腐蚀开裂概述因介质对材料的腐蚀而造成的结构破裂称腐蚀破裂。
金属材料的腐蚀有多种，按腐蚀机理可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀；按腐蚀介质可分为：氧腐蚀、硫腐蚀、酸腐蚀、碱腐蚀等；按腐蚀部位和破坏现象，可分为：均匀腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等。
金属材料在特定腐蚀环境下，受拉应力共同作用时所产生的延迟开裂现象，称为“应力腐蚀开裂”。
应力腐蚀开裂属于环境敏感断裂范畴。
并非任何环境都会产生应力腐蚀开裂，应力腐蚀是特殊的腐蚀现象和腐蚀过程，一定的金属材料只在某一特定的腐蚀环境中才会产生应力腐蚀开裂。
有拉伸应力存在，是应力腐蚀开裂的先决条件，焊接剩余拉应力有着极为重要的影响！在锅炉压力容器部件的腐蚀中，应力腐蚀及其造成的破裂是最常见、危害最大的一种！已成为工业（特别是石油化工）中越来越突出的问题（参见：化工设备损伤事例统计表），石油化工焊接结构的破坏事故中，约有半数为应力腐蚀开裂。
化工设备（低于300ºC）损伤事例统计表①包括腐蚀疲劳开裂，一般约占8% 。
因此，必须从结构设计及施工制造方面考虑洚低剩余拉应力，以提高结构的抗应力腐蚀开裂性能。
当然，还应从生产管理方面考虑降低介质的腐蚀作用。
本节主要是了解应力腐蚀开裂的特征，以防止、控制应力腐蚀开裂。
一. 应力腐蚀开裂特征：1. 应力腐蚀开裂条件：（1）合金----纯金属不发生应力腐蚀，但几乎所有的合金在特定的腐蚀环境中都会产生应力腐蚀裂纹。
极少量的合金或杂质都会使材料产生应力腐蚀。
各种工程实用材料几乎都有应力腐蚀敏感性。
（2）拉应力-----引起应力腐蚀的应力必须是拉应力，且应力可大可小，极低的应力水平也可能导致应力腐蚀破坏（不管拉应力多么小，只要能引起变形滑移，即可促使产生应力腐蚀开裂）。
应力既可由载荷引起，也可是焊接、装配或热处理引起的残余应力。
（3）腐蚀性介质----产生应力腐蚀的材料和腐蚀性介质之间有选择性和匹配关系，即当二者是某种特定组合时才会发生应力腐蚀。
第五章-应力腐蚀开裂
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.2 应力腐蚀的环境因素
2） 温度的影响
一般来说，环境温度越高，开裂越 快，有的应力腐蚀体系存在一个临界开 裂温度。
316L不锈钢在1%NaOH溶液中慢应变 速率试验时，当温度由200℃提高到 280℃ ，试样的延伸率、断裂时间和最 大断裂应力均明显下降。
短则几天，长则数年。
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.4 应力腐蚀开裂的过程
2）应力腐蚀失效过程
裂纹从腐蚀坑萌生后，在应力和阳极溶 解的共同作用下进行亚稳定扩展。
裂纹的扩展方向总体是与外加拉应力垂 直，但存在很多的分叉现象，即多裂纹扩展，
黄铜季裂后，裂纹是沿晶扩展，在主裂纹的 侧面形成一些侧裂。
（4）拉应力能引起应力腐蚀，压应力较小时会阻止或延缓应力腐蚀。但压 应力过大时，也会引起应力腐蚀。 （5）有些体系存在一临界开裂应力σth，临界应力强度因子KISCC或临界应
变率范围c。当σ >σth、 KI>KISCC或 < c 时，体系发生应力腐蚀开裂。
（6）发生应力腐蚀的材料主要是合金，纯金属极少发生。
温度对316不锈钢应力腐蚀的影响
第5章 应力腐蚀开裂
5.1 应力腐蚀开裂概述
5.1.2 应力腐蚀的环境因素
3）介质成分和浓度
对应腐蚀开裂起特定作用的“特性介质”浓度，往往在适当范围内时， 发生应力腐蚀可能性较大，开裂时间较短。
浓度很低时，往往开裂时间很长，有时甚至不开裂。但浓度影响究竟如 何，需视具体的“合金-环境”组合体系而言。
1967年12月，美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥俄大桥突然倒 塌，死46人。事故调查的结果就是因为应力＋大气中微量H2S导致钢梁产生 应力腐蚀所致。
应力腐蚀断裂
应力腐蚀断裂一．概述应力腐蚀是材料、或在静(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。
它常出现于用钢、黄铜、高强度铝合金和中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显着。
常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。
由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。
加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。
这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。
应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。
一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。
应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。
为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。
其次应合理设计零件和构件，减少。
改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。
采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。
此外，采用阴极保护法见也可减小或停止应力腐蚀。
本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。
，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。
二．应力腐蚀开裂特征（1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。
这种拉应力的来源可以是：1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。
2．加工，制造，热处理引起的内应力。
3．装配，安装形成的内应力。
4．温差引起的热应力。
5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。
（2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。
应力腐蚀断裂
裂纹扩展速率(da/dt)与K1的关系——三阶段：
lg da dt
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
K1SCC
K1C K1
图2 裂纹扩展速率(da/dt)与K1的关系
试验原理
疲劳裂纹扩展速率da/dN表达式
② 当整体金属仍是弹性 变形状态时，裂纹尖 端的前沿为塑性区。
③ 裂纹尖端前具有三向 拉伸应力区，氢可在 此处富集。
裂纹尖端易于继续阳 极溶解，裂纹壁上阴 极反应析出的氢易于 进入金属。
位错与氢结合；运动 的位错快速输送氢。
指出富集部位，三向 拉伸区较疏松，富集 氢可降低应变能。
硫化物应力（SSC）腐蚀
K1
=
P
C3
(a W
B a
)
3）硫化氢环境门限应力强度因子KISCC的测定
材料在硫化氢环境下的 抗断裂特性
实验方法 用螺栓对试样加载P0 ，
用引伸计测量加载过程 中试样裂纹开口位移， 记录中止时位移量V0
试件放入H2S溶液中，经过一定 时间，试件裂纹扩展 ，螺栓力
松弛，载荷下降， 则KI下降，
三向受拉处，物质最稀松，有空穴产生，氢集中 在空穴中。
焊接时，氢离子结合呈氢原子或氢分子，形 成107的大气压。高的压力使钢材表面出现 氢鼓包，内部产生裂纹。
要求焊接时焊条要烘干，不得受潮。
3.硫化物应力腐蚀性能试验方法
美国腐蚀工程协会NACE TM0177—2005规定了四种标准 方法：
W - a 2.5( Ke )2 0.2
K1SCC/s>0.3，视为合格
埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4667-45 埋地钢质管道应力腐蚀开裂及其预防(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
下载后就可自由编辑。
摘要：阐述了埋地钢质管道应力腐蚀开裂的影响因素和类型，总结了国内外典型的管道应力腐蚀开裂事故和研究状况，提出了预防措施。
关键词：应力腐蚀开裂；埋地钢质管道；腐蚀环境；应力Stress Corrosion Cracking of Buried Steel Pipelineand Its PreventionCHE Li-xin，DUAN Chang-gui(Haerbin Institute of Technology，Haerbin 150090，China)Abstract：The influencing factors and types of stress corrosion cracking(SCC)of buriedsteel pipeline are described，the domestic and foreign typical accidents and the research status of SCC on pipeline are summarized，and the precaution measures are put forward．Key words：stress corrosion cracking；buried steel pipeline；corrosion environment；stress1 概述目前，我国现有油气长输管道超过3×10的4次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持)km，其中60％已进入事故多发期。
不锈钢管道的应力腐蚀开裂及对策
条 选 川 ｒ 的钢 材 Ｉ 果』 丁 样 府 ｆ 措 施 ． 料 较 虾 ｎ 奎 １ ｌ ｌ ： ｊ 取 ０盘果。 关 键 词 ：１锈 钢 箭 遁 ． ｆ 、 府 橱蚀 ： 材 选 中 图 分 类 号 ： Ｅ１ ￣ Ｔ ｝ ， ８ 文 献标 识码 ：Ｈ 文章 编 号 ：１０ ４ Ｘ（０ ２ Ｉ ：７ ３ ０ ５ ７８ ２０ ｌ １ ６＇ Ｉ ８ ２， ３
钢 板 卷 制经 埋 弧 自动 焊 而 成 ， 子 焊 后 经 过 ９ ０ 管 ２ ℃ 消 除应 力热 处 理 及 ８ ０ ９ ０ 稳 定 化 处 理 对 照 ０ ～ ０℃ ＪＳ标 准 ， 发 生 应 力 腐 蚀 的 管 道 母 材 和 焊 缝 取 样 Ｉ 对 进 行 分 析 ， 果 表 明 材 料 的 化 学 成 分 是 符 合 标 准 要 结
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刘 建 忠
和 油 化 Ｉ罐 川 Ｌ Ｉ １ ＂ 公 司 ． 披 １ ８ ３ ｌＨ ｆ ３ 宁 ￣ ．０）
摘
要 ： 引 ｉ ｛ ｌ ｒ
锈钢管地 的开裂， ｆ 嘲ｊ析 ． Ｉ 进 ｉ ， － 勾应 力 腐 蚀 干 选 材 不 、是 丰要 原 因 撤 据 Ｔ ＾ 『 Ｊ 况
兰个 厂 分别 对 裂 纹部 位进 行 取 样 分 析 和 金 相 显 微 观察 ， 果 如 下 ： 结 （ ）裂纹 特 征 大 部 分 裂 纹 产 生 在 管 内焊 缝 根 １ 部 附 近 ， 处 焊 缝 加 强 高 度 较 大 ． 应 力集 中 特 征 ． 此 有
管道的腐蚀与防护方法.doc
管道的腐蚀与防护方法一、碱线腐蚀与防护1．概况大庆石化总厂炼油厂输转车间81单元碱管道用于向生产装置提供浓度30%～40%的碱液，管道材质为碳钢，连接采用焊接方式，工作压力为0.6～0.7Mpa,工作方式为间歇式。
冬季操作时需用0.3Mpa压力的蒸气伴热，由于碱液温度高，造成管道焊口开裂，碱液经常泄漏，生产很被动。
同时泄漏出的碱液腐蚀其它管道，每年维修费用很大，这种现象94年前一直没有得到解决。
2．腐蚀原因分析普通碳钢在碱液中会形成一层以Fe３O４或Fe２O３为主要成分的表面膜，同时由于晶界上有碳化物和氮化物析出，使晶界上的表面膜不稳定，易溶解。
在外应力的作用下产生了晶界裂纹，使新暴露出来的铁产生FeO2－的选择性溶解，形成应力腐蚀。
碳钢在NaOH溶液浓度5%以上的全部浓度范围都可能产生碱脆，而以30%左右的浓度最危险，发生碱脆的最低温度为50℃，在沸点附近的高温区最易发生。
见图一。
管道使用过程中，夏季或管道不加热时，浓度在30～40%的碱液不发生碱脆；而在冬季，管道加热时，温度超过50℃，碱浓度仍为30～40%时则发生碱脆，因为实际碱管道在加热的情况下往往都高于50℃。
另外，碱性溶液只有在非常富集的情况下，才会通过如下反应溶解铁：3Fe+7NaOH→Na3FeO3·2Na2FeO2+7HNa3FeO3·2Na2·2Na2FeO2+4H2O→7NaOＨ+Fe3O4+H7H+H→4H23Fe+4H2O→Fe3O4+4H2该管道每10日左右送一次碱，容易在焊口处沉积碱液。
管道一般为单面焊，内壁常有未焊透处，存有间隙。
随时间延长，碱液浓缩，造成碱液在焊口处富集，使焊口处首先腐蚀，而且使焊道不存在金属钝化膜，常露出新鲜的金属表面。
根据电化学腐蚀原理，该处的金属表面常处于阳极处，处于腐蚀状态。
原管道的接头为焊接，焊口附近的金相组织比基体的金相组织晶粒大，加之焊接组织不均匀性及焊接后存在较多的缺陷，这样焊道与基体金属的表面机械性能及化学成分存在较大的差异。
压力管道开裂腐蚀
压力管道开裂腐蚀摘要：压力管道开裂腐蚀是压力管道的主要损伤模式，处在开裂腐蚀环境中压力管道危险性很大，本文对压力管道开裂腐蚀机理进行了归纳总结，提出了压力管道检验和安全使用的关键控制点。
关键词：压力管道开裂腐蚀敏感性材质腐蚀性介质拉应力随着我国经济的快速发展，石化企业数量众多，成为国民经济的重要基础，压力管道是石化企业重要设备，数量大，类别多，在使用中事故频发，其安全状况直接关系到安全生产和经济效益，已成为影响人民生命财产的严重隐患。
压力管道腐蚀是引起压力管道事故的主要原因，在压力管道腐蚀中，开裂腐蚀隐患大，后果严重，在正常检测中不易发现，隐蔽性强。
开裂腐蚀主要包括：氯化物应力腐蚀开裂、碳酸盐应力腐蚀开裂、硝酸盐应力腐蚀开裂、碱应力腐蚀开裂、氨应力腐蚀开裂、湿硫化氢破坏、氢脆。
开裂腐蚀是敏感性材质在拉应力和相应腐蚀性介质作用下产生的使材质开裂的一种腐蚀。
开裂腐蚀的发生必须同时具备三个条件：敏感性材质、相应介质、拉应力。
一旦条件具备，开裂腐蚀就发生，速度快，不易控制，不易察觉。
有效控制开裂腐蚀发生条件，是保证压力管道安全的重要基础。
奥氏体不锈钢及镍基合金钢、碳钢、低合金钢、高强度钢在压力管道中使用普遍，对相应介质来说都是开裂腐蚀的敏感性材质；氯化物、碳酸盐、硝酸盐、碱、氨、湿硫化氢、氢是相应的腐蚀性介质；压力管道承受的内压力较高，特别是压力管道现场焊接时，绝大多数未进行消除应力的热处理，在焊接部位存在更高的拉应力集中。
这就造成许多使用的压力管道处在开裂腐蚀环境中。
具体腐蚀机理如下：1 氯化物应力腐蚀开裂奥氏体不锈钢及镍基合金在拉应力和氯化物溶液的作用下，氯离子易吸附在金属表面的钝化膜上，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。
第五章6应力开裂腐蚀
饱和期：裂纹互相连接，内部脱碳直到碳耗尽。 体积不再膨胀
38
氢腐蚀的影响因素
• 温度 • 氢分压 • 冷加工变形：加速腐蚀（应变易集中在铁素体和碳化物界
面上，在晶界形成高密度微孔，增加了组织和应力的不均 匀性，增加气泡形核位置，并有利于裂纹的扩展。） • 碳化物的球化处理：使界面能降低而有利于孕育期的延长。 • 稳定化元素
机理：C+2H2 → CH4
Fe3C+2H2 → 3Fe+CH4
或4H + Fe3C → 3Fe+CH4
反应生成的高压气体，在高压、高温、含氢条件下氢
分子扩散到钢中，并生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很
低，这样甲烷量不断增多，形成局部高压，造成应力集中
使该处发展为裂纹。（脱碳）
37
氢腐蚀过程
孕育期：晶界碳化物及其附近有大量亚微型充满甲烷的 鼓泡形核。 力学性能和显微组织均无变化
39
2、氢鼓泡（Hydrogen Blistering） 氢鼓泡是指过饱和的氢原子在缺陷位置（如夹杂、气孔、
微缝隙处）析出后，形成氢分子，在局部区域造成高氢压 （106MPa），引起表面鼓泡或形成内部裂纹，使钢材撕裂 开来的现象，称氢诱发开裂（HIC）或氢鼓泡（HB）。
40
3、氢化物脆裂 （ Hydrogen Embrittlement） 氢化物脆裂脆（HE）是指由于氢扩散到金属中以固溶态
材料因素 力学因素
SCC
环境因素
2、发生应力腐蚀断裂的主要是合金，几乎所有金属的 合金在特定的环境中都有一定的应力腐蚀敏感性。例如， 纯度达9999%的铜在含氨介质中不会腐蚀断裂，但含有 004%磷或001%锑时，则发生开裂。
应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂王博浩过控1201学号：201209300319摘要：工业上广泛应用的材料是金属，而金属无可避免的会面临腐蚀问题，而在设备的腐蚀中，应力腐蚀是在其中占有相当大比例的一种腐蚀类型。
应力腐蚀广泛存在于材料受到静应力条件下，这种腐蚀对于材料是毁灭性的腐蚀。
因此，了解应力腐蚀的机理和原因以及预防的方法是十分必要的。
一．引言腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。
从国内石油化工生产企业统计，1999年泸天化年总产值8.284亿元，而直接与间接腐蚀经济损失共计6010万元，占年生产总值的7.25%。
仪征化纤厂大修周期从1年改为2年，创净利润（22~23）亿/年。
通常认为间接腐蚀损失比直接腐蚀损失大。
根据现有数据，石油工业的间接腐蚀损失是直接腐蚀损失的3倍。
2000年，上海医药集团腐蚀损失是8114万元；华东电网因锅炉“四管”腐蚀爆漏导致非计划停车115次，损失电量29亿千瓦·小时，经济损失7.7亿元。
汽车行业1999年的腐蚀损失约为242亿元。
以重庆汽车腐蚀调查为例，重庆市系内陆盆地，夏季闷热，冬天潮湿，年平均气温较高，其环境大气中的Cl-、SO2和H2S等含量高，下雨频率高，酸雨、大雾天气时有发生。
车辆受大气环境的腐蚀十分严重，通常新车运行1年后就产生锈斑，2年左右就有腐蚀穿孔现象发生。
由于大面积腐蚀和腐蚀穿孔，通常车辆每年都要进行外涂装；2年要进行换顶；4年要进行面板、车顶的更换，大梁、车身骨架的维护，重庆市车辆年均总的腐蚀损失为16057.1万元。
应力腐蚀、氢脆、孔蚀等局部腐蚀破坏的发生难以预测，极易引起生产设备的爆炸、火灾等突发性灾难事故，危及职工及生产装置的安全。
如国内某天然气管线曾因硫化氢应力腐蚀破坏多次发生爆炸，其中一次引爆起特大火灾，造成20多人伤亡；某天然气井口设备因硫化氢酸性气体腐蚀造成井喷，大火烧了二十多天，经济损失惨重；某化肥厂废热锅炉进口管因氢腐蚀引发爆炸，造成7人死亡等。
奥氏体钢炉管的应力腐蚀开裂及防护措施探讨
奥氏体钢炉管的应力腐蚀开裂及防护措施探讨张铁峰(洛阳石油化工工程公司,河南洛阳 471003) 摘 要:介绍了氯离子应力腐蚀开裂、连多硫酸应力腐蚀开裂、碱致应力腐蚀开裂等奥氏体钢炉管的主要应力腐蚀开裂形式,并给出了三个破裂实例。
对防止奥氏体钢炉管应力腐蚀开裂,从腐蚀环境、炉管选材、降低应力三个方面进行了探讨。
关键词:奥氏体钢炉管;氯离子应力腐蚀开裂;连多硫酸应力腐蚀开裂;碱致应力腐蚀开裂;环境;材料;应力中图分类号:TE963 文献标识码:B 文章编号:100628805(2002)06200212051 概述〔1～3〕随着高硫原油加工量的进一步扩大,奥氏体钢炉管在石油化工管式炉中的应用日益普遍。
奥氏体钢炉管具有优良的抗氢及硫化氢腐蚀能力,同时又有非常好的高温力学特性和焊接性能,广泛用于各类加氢脱硫和加氢裂化等装置,但由于现有牌号的奥氏体钢炉管对应力腐蚀开裂较敏感,炼油厂环境中又经常存在造成应力腐蚀的各类腐蚀介质,如不引起注意,极易造成事故。
金属材料在拉应力和腐蚀环境的联合作用下所引起的腐蚀破裂称为应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Craking,简称为SCC)。
在特定的腐蚀环境中,材料不受力或仅受压应力时,一般不发生应力腐蚀开裂,但当受一定的拉应力后,即使此应力值大大低于材料的屈服极限,经过一段时间,也可能发生脆性断裂,断裂裂纹没有局部的屈服或塑性变形现象。
引起开裂的拉伸应力包括材料加工或焊接引起的残余应力以及机械束缚或操作荷载引起的应力。
应力腐蚀开裂是一种渐进型的破坏,其从使用到发生开裂的时间较短,大多在装置投用后一年内开裂,对一些腐蚀环境苛刻、应力水平高的工况可能几天就会开裂。
一般应力腐蚀开裂不是单条裂纹,而是细微的、羽状或树枝状裂纹网络。
根据腐蚀介质和材料状态的不同,可以有穿晶开裂、穿晶开裂及沿晶开裂、沿晶开裂等不同形式。
应力腐蚀开裂是复杂的力学2化学破坏的过程,对其机理有各种理论,但由于涉及的学科领域很广,目前尚不能对各种各样的实际情况得出完全精确的结论。
管道的应力腐蚀断裂(2020版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改管道的应力腐蚀断裂(2020版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes管道的应力腐蚀断裂(2020版)四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中H2S大大超过规定的含量，曾发生多次爆破事故。
据国外文献介绍，美国1955年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏，六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越来越多地为管道工作者所关注，并成为研究的课题。
应力腐蚀断裂简称为SCC，这系由英文名词StressCorrosionCracKing而来的，其定义为：在应力和介质联合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀，由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。
当原始缺陷的长度2a小时临界裂纹长度2ac时，管线是不会断裂的，但由于疲劳或(和)环境的作用，裂纹长度可以增长，当原始缺陷长度逐渐增长，最后达到2ac 时，则管道产生断裂。
这里只将讨论后者，即在环境和应力相互作用下引起的应力腐蚀断裂。
一、应力腐蚀的机理为说明应力腐蚀需先简单的介绍腐蚀反应。
大家知道，钢铁放在潮湿的空气中，就会生锈，锈不断脱落，就会导致截面减小和重量减轻，这称为钢铁受到了腐蚀。
腐蚀是一种电化学过程，它又可分为阳极过程和阴极过程，这二者是共存的。
金属原子是由带正电的金属离子，对钢来说，就是二价的铁离子F2+和周围带负电的电子云(用e-来表示）构成的，如下所示：Fe→Fe2++2e-上式是一个可逆反应。
工业管道应力腐蚀裂纹的检验
（ ）应力 腐蚀一 般是局部 腐蚀 。 ４
根据应 力 腐蚀 具有 的这 些特 点 ， 检验 时首 先应
化学腐蚀和电化学腐蚀 ； 按腐蚀介质可分为氧腐蚀、 硫腐蚀、 酸腐 蚀 、 腐蚀等 ； 碱 按腐蚀 部位 和破 坏现 象 ，
可 分 为均 匀腐 蚀 、 点腐 蚀 、 晶间腐蚀 、 应力腐 蚀 、 腐蚀 疲 劳等 。在工业 管 道及 部 件 的腐 蚀 中， 力 腐 蚀及 应
作 者简 介 ： 建运 （９ ５ ）男 ，辽 宁大 连 市人 ， 王 １５ 一 ， 高级 工 程 师 。主 要
从 事特 种 设 备 （ 承压 类 ） 验 。 检
２ １ 年 ６月 ０１
王 建运 ．工 业 管道 应 力腐 蚀 裂 纹 的检 验
・６ ・ ３
如， 对奥 氏体不 锈钢 管道 ， 了其大 量 的合金元 素形 除
道 检 修 和 设 计 时 应 采取 必要 的 改进 措 施 ， 惠于 未 然 。 防 关 键 词 ：工 业 管道 ； 应 力腐 蚀 裂 纹 ； 检 验 及预 防措 施
中 图 分 类 号 ：Ｑ０ ０９ Ｔ ７ Ｔ ５ ． ； Ｈ １
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ： ０９３ ８ （０ １０ －０ ２ ３ １０ —２ １ ２ １ ） ３０６ － ０
必要 条件 除 Ｃ 一 ， 需 要 溶 解 在水 中 的氧 或 其 他 ｌ外 还
产生应力腐蚀裂纹 ， 因过高的应力将加剧应力腐蚀
裂纹 的发 生 。
工业 管道 的应力 腐蚀 裂纹虽 产生 在管道 的不 同 部位 ， 纹 的形 貌 各 式 各 样 ， 它 们 有 其 共 同 的 裂 但
特征 ：
其 造成 的破裂是 最 常 见 、 害最 大 的一 种 。所 以在 危 工业 管道 定检 中一定 要 引起 高 度 重视 ， 做 到及 早 要
管道内的应力腐蚀开裂
管道内的应力腐蚀开裂
Bubenik;T.A.;Nestleroth;J.B.;谢恒;孙伯英
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】1997(16)8
【摘要】应力腐蚀开裂是应力和电化学环境的协同作用的结果。
应力腐蚀开裂分两种形式,一种是高pH值应力腐蚀开裂,环境pH值接近9;另一种是低pH值应力腐蚀开裂,环境pH值在5.5至7之间。
管道的高pH值应力腐蚀开裂电化学反应形成氧化铁膜粘附在钢表面,可保护管子不受裂纹环境影响,但氧化铁膜破裂将促使裂纹形成或增大。
对腐蚀开裂的检测应集中在裂纹密集区,或异形和分支裂纹区。
【总页数】2页(P58-59)
【关键词】管道;应力腐蚀;裂缝;检测;油气管
【作者】Bubenik;T.A.;Nestleroth;J.B.;谢恒;孙伯英
【作者单位】胜利石油管理局勘察设计院
【正文语种】中文
【中图分类】TE985.8
【相关文献】
1.输送管道应力腐蚀开裂和氢致开裂 [J], 门长峰;帅健
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3.中温变换装置不锈钢管道应力腐蚀开裂分析 [J], 张新朝; 田建阳
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管道的应力腐蚀断裂
四川省的天然气管线由于介质未处理好，在被输送的天然气中
H2S大大超过规定的含量，曾发生多次爆破事故。
据国外文献介绍，美国 1955 年第一次发生由于氢脆而产生的氢应力破坏，六十年代出现了其他形式的应力腐蚀断裂，以后随着时间的延续，这类破坏事故越来越多，而应力腐蚀断裂也越
来越多地为管道工作者所关注，并成为研究的课题。
应力腐蚀断裂简称为SCC，这系由英文名词StressCorrosionCracKing而来的，其定义为：在应力和介质联
合作用下，裂纹的形成和扩展的过程叫做应力腐蚀，由于应力腐蚀而产生的断裂称为应力腐蚀断裂。
当原始缺陷的长度2a 小时临界裂纹长度2ac 时，管线是不会断裂的，但由于疲劳或( 和 ) 环境的作用，裂纹长度可以增长，当原始缺陷长度逐渐增长，最后达到2ac 时，则管道产生断裂。
这里只将讨论后者，即在环境和应力相互作用下引起的应力腐蚀
断裂。
一、应力腐蚀的机理
为说明应力腐蚀需先简单的介绍腐蚀反应。
大家知道，钢铁
放在潮湿的空气中，就会生锈，锈不断脱落，就会导致截面减小
和重量减轻，这称为钢铁受到了腐蚀。
腐蚀是一种电化学过程，
它又可分为阳极过程和阴极过程，这二者是共存的。
金属原子是由带正电的金属离子，对钢来说，就是二价的铁离子 F2+和周围带负电的电子云 ( 用 e- 来表示）构成的，如下所
示：
Fe→ Fe2++2e-上式是一个可逆反应。
当铁遇到水，铁离子Fe2+
和水化合的倾向比 Fe2+与 e- 结合成金属的倾向还要强，因此金
属铁遇到水后就会发生如下反应：
上式放出电子e- ，故称为阳极反应。
阳极反应所放出的电子必须通过阴极过程( 即吸收电子的过
程) 被取走，式的反应才能继续存在，否则该式将是可逆的。
一种常见吸收电子的阴极过程是吸氧过程，见下式：
O2+2H2O+4e→- 4OH-氢氧根 OH-和铁离子F e2+结合，就会产生铁锈，即 Fe2O3
2Fe2++60H-→ Fe2O3·3H2O综合阳极过程和阴极过程，即联合上两式，可写出下式：
4Fe+nH2O+3O2→ 2Fe2O3·nH2O 由上式可以看出，钢管生锈的条件为第一要接触水( 或潮湿的空气 ) ，第二要接触空气，以提供
O2前者是阳极过程，后者是阴极过程。
实验表明，和腐蚀介质相接触的阳极金属介面上会形成一层
致密的复层，即纯化膜，它能阻碍阳极金属进一步溶解。
但金属
构件，如钢管受到一定大小的拉伸应力作用时，由于应力集中，在
裂纹尖端附近存在很高的拉伸应力场，它能阻碍裂纹尖端表面形成纯化膜，从而把新鲜的金属暴露在腐蚀介质面前，并造成裂纹的
扩展，这就是应力腐蚀。
如果作用在构件上的是压应力或是拉应力，但数值很小时，这就无法使裂纹尖端的纯化膜膜破裂，因此裂纹也就不会扩展，故应
力腐蚀除腐蚀所需要的条件之外，还得存在一定大小的拉伸应力。
正由于阳极溶解过程中除裂纹尖端表面外，其余部分全被纯
化覆盖，故应力腐蚀时，仅是裂纹尖端向前扩展。
应力腐蚀中一个重要的分枝，即氢应力腐蚀，简写为 HSC，系由英文 HydrogenStressCracKing 而来。
吸收电子的阴极过程除了吸氧反应外，还有放氢过程，如：
在阴极形成的氢原子 [H] 有两条去路，一是原子氢结合成分子氢，并放出来：
[H]+[H] →H2↑另一条去路是氢原子通过扩散进入金属内部，进
入金属内部的 [H] 使金属原子的结合力下降，基体脆化，这种以
阴极放氢导致的破坏称为氢脆。
氢的来源除上述的阴极放氢反应外，对于管道来说，主要来。