承压设备损伤模式识别

承压设备损伤模式识别

第01讲承压设备损伤模式识别（一）

√一、损伤、失效及检验方法概述

√二、常见损伤模式、案例及检验策略

1.腐蚀损伤

2.材质劣化

3.机械损伤

4.其他损伤

√三、小结

一、损伤、失效及检验方法概述

几个概念：

损伤

损伤模式

失效

失效分析

事故

事故调查

检验技术＝检测技术＋评价技术

检测技术＝无损检测＋性能试验——发现和量化缺陷。

——想办法找出缺陷

评价技术＝应用断裂力学、损伤力学等应用科学，分析设备的安全性。

——能不能用？能用多久？解决方案？

关于检验种类及评定方法

>>依据法规的检验

>>基于失效模式的检验（或针对性检验、预知检验）

>>基于风险的检验（RBI）

>>在线检验

>>基于安全状况等级的评定方法

>>基于损伤寿命的评定方法

>>可靠性、失效概率评定方法等等

第02讲承压设备损伤模式识别（二）

二、常见损伤模式、案例及检验策略

GB/T30579－2014《承压设备损伤模式识别》（5类73种）

第1类：腐蚀减薄（25）

①全面腐蚀（均匀腐蚀）：盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、二氧化碳（碳酸）、环烷酸、苯酚、有机酸、高温氧化、大气（有、无隔热层）、冷却水、土壤、苛性碱、氯化铵、胺、高温硫化物、酸性水、甲铵腐蚀等

②局部腐蚀（非均匀腐蚀、局部减薄）：微生物腐蚀、锅炉冷凝水腐蚀、燃灰腐蚀、烟气露点腐蚀等等

第2类：环境开裂（13）

氯化物应力腐蚀开裂、碳酸盐、硝酸盐、碱、氨、胺、湿硫化氢破坏（氢鼓包、氢致开裂、应力导向型氢致开裂、硫化物应力腐蚀开裂）、氢氟酸致氢应力开裂、氢氰酸致氢应力开裂、氢脆、高温水、连多硫酸、液体金属脆断等

第3类：材质劣化（15）

晶粒长大、渗氮、球化、石墨化、渗碳、脱碳、金属粉化、σ相脆化、475°C脆化、回火脆化、辐照脆化、钛氢化、再热裂纹、脱金属腐蚀、敏化—晶间腐蚀等等

第4类：机械损伤（11）

机械疲劳、热疲劳、振动疲劳、接触疲劳、机械磨损、冲刷、汽蚀、过载、热冲击、蠕变、应变时效等等

第5类：其他损伤（9）

高温氢腐蚀、腐蚀疲劳、冲蚀、蒸汽阻滞、低温脆断、过热、耐火材料退化、铸铁石墨化腐蚀、微动腐蚀等等

1.腐蚀损伤（腐蚀减薄＋环境开裂）

腐蚀概述

金属与周围介质间由于化学或电化学作用而引起的破坏称为腐蚀。腐蚀是冶金的逆过程。

金属腐蚀是一个十分复杂的过程：环境介质的组成、浓度、压力、温度、pH值等千差万别；金属材料的化学成分、组织结构、表面状态等各种各样；由于受力状态不同，也会对腐蚀损伤造成很大的影响。

腐蚀的分类方法

>>按作用的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀；

>>按腐蚀的形态分为全面腐蚀和局部腐蚀；

>>按腐蚀发生的环境和条件可分为大气腐蚀，工业水腐蚀，土壤腐蚀，酸碱盐腐蚀，海水腐蚀，高温腐蚀，应力腐蚀等等。

>>按作用的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀；

>>按腐蚀的形态分为全面腐蚀和局部腐蚀、应力腐蚀等。

化学腐蚀

电化学腐蚀基础（原理、表征、影响因素等）

极化曲线

电化学阻抗谱

楚南：《电化学阻抗谱导论》

电化学阻抗谱

《承压设备损伤模式识别》国家标准中，腐蚀减薄、环境开裂和其他中都涉及到腐蚀的容本讲按下面的大类介绍常见的腐蚀：

>>全面腐蚀

>>局部腐蚀（以上两种类同于腐蚀减薄）

>>应力腐蚀（环境开裂）

>>氢损伤（环境开裂）

>>腐蚀疲劳

>>土壤腐蚀

1.1 全面腐蚀（均匀腐蚀或局部的均匀腐蚀）

全面腐蚀是在整个金属表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀现象。

当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。检验过简单的测厚可发现它。

盐酸、硫酸、氢氟酸、二氧化碳（碳酸）、环烷酸、苯酚、有机酸、高温氧化、大气（有、无隔热层）、冷却水、土壤、碱、氯化铵、胺、高温硫化物、酸性水、甲铵腐蚀等。

1.1.1 盐酸腐蚀

>>损伤描述及损伤机理

金属与盐酸接触时发生的全面或局部腐蚀。

Fe＋2HCl→FeCl2＋H2

>>损伤形态

√碳钢和低合金钢表现为均匀减薄，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。

>>奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢表现为点蚀，形成直径为毫米级的蚀坑，甚至可发展为穿透性蚀孔。

>>受影响的材料

碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。

>>主要影响因素

盐酸浓度：随盐酸浓度升高，腐蚀速率增大。

温度：随温度升高，腐蚀速率增大；

合金成份，催化或钝化剂。

常压塔顶油气线壁及压力引出口盐酸腐蚀形貌

1.1.2 硫酸腐蚀

>>损伤描述及损伤机理

金属与硫酸接触时发生的腐蚀。

Fe＋H2SO4（稀）→FeSO4＋H2

>>损伤形态

通常表现为壁厚均匀减薄或点蚀，碳钢焊缝和热影响区易遭受腐蚀，在焊接接头部位形成沟槽。>>受影响的材料

按耐腐蚀性从弱到强排列：碳钢、316L不锈钢、铸铁

>>主要影响因素

酸浓度（65%质量比）

流速（超过0.6米/秒）

温度等

硫磺装置管线弯头及直管壁酸性气腐蚀形貌