化工设备临氢腐蚀的原因分析与预防措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施氢腐蚀是指在金属材料表面与氢环境相连时,由于氢进入了金属晶体内并产生氢化反应而引起的腐蚀现象。
氢腐蚀常常会在冶金化工设备中出现,造成不良影响,因此需要采取相应的抑制措施。
氢的渗透是导致氢腐蚀的关键因素。
在冶金化工设备中,渗透氢主要来源于原料、反应物、介质中的水分以及设备表面的腐蚀产物。
渗透氢进入金属晶体后,与空穴和空腔结合形成氢原子,进一步与金属结构中的微观缺陷相结合,产生氢化反应。
针对氢腐蚀,常见的抑制措施包括以下几种:1. 选用合适的材料对于易受氢腐蚀影响的设备部件,应选用抗氢腐蚀性能较好的材料。
例如,在强酸环境下应选用高合金不锈钢、镍基合金或钦钢等材料。
2. 控制环境条件尽可能避免设备在高温、高压和酸性、碱性等腐蚀性环境下运行,以减少设备受到氢腐蚀的影响。
同时,在操作时应严格控制反应物、原料和介质中的水分含量,减少渗透氢的来源。
3. 表面处理采用表面处理技术可以提高设备表面的抗氢腐蚀性能。
例如,在镀铜等金属材料表面涂覆氧化铬或氢氧化铝等抗氢腐蚀涂层。
4. 加入抑制剂在工业生产中,可以加入一定的抑制剂来降低设备的氢腐蚀率。
抑制剂可以分为两类:氧化还原型和吸附型。
氧化还原型抑制剂通过与渗透氢结合,抑制氢化反应的进行,例如硝酸等氧化剂。
吸附型抑制剂则是通过吸附在金属表面形成一层保护膜来抑制氢的渗透。
5. 定期保养定期保养设备可以有效降低氢腐蚀的影响。
例如,清洗设备内部的沉积物和腐蚀产物,更换老化的设备部件等。
总之,氢腐蚀是冶金化工设备中常见的问题,需要采取有效的抑制措施来降低其影响。
选用合适的材料、控制环境条件、表面处理、加入抑制剂和定期保养等是降低氢腐蚀的有效手段。
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施【摘要】氢腐蚀是冶金化工设备中常见的一种腐蚀形式,它会对设备的性能和安全性造成严重影响。
本文通过对氢腐蚀的原理、影响因素、检测方法、抑制措施以及在冶金化工设备中的应用进行分析和探讨。
在氢腐蚀的抑制措施方面,采用合适的材料选择、表面处理、设计改进等方法可以有效减少氢腐蚀的发生。
结合实际案例探讨氢腐蚀对设备的影响和应用技术。
未来的研究方向包括开发更有效的氢腐蚀抑制技术、提高设备的耐腐蚀性能等。
通过本文的研究,可以为冶金化工设备的设计与维护提供重要参考,提高设备的使用寿命和安全性。
【关键词】氢腐蚀、冶金化工设备、氢腐蚀原理、氢腐蚀影响因素、氢腐蚀检测方法、氢腐蚀抑制措施、氢腐蚀应用、研究背景、研究意义、研究目的、总结与展望、研究成果的意义、未来研究方向.1. 引言1.1 研究背景氢腐蚀是金属材料在含氢环境中受到腐蚀的现象,在冶金化工设备中是一个常见且严重的问题。
随着工业化程度的不断提高和设备工作条件的不断变化,氢腐蚀造成的损失日益严重,对设备的安全性和稳定性构成了严重威胁。
目前,虽然已有一些关于氢腐蚀的研究成果,但在冶金化工设备中对于氢腐蚀的理论研究和实际应用仍存在一定的不足。
进一步深入研究氢腐蚀的原理,探讨其影响因素,寻找有效的检测方法和抑制措施,对于在冶金化工设备中避免或减少氢腐蚀带来的损失具有重要的意义。
本文旨在通过对氢腐蚀进行深入分析,探讨其在冶金化工设备中的具体表现和影响因素,介绍常用的检测方法和抑制措施,以期为相关领域的研究提供参考和借鉴,减少氢腐蚀对设备的危害。
1.2 研究意义氢腐蚀是冶金化工设备中一个严重的问题,研究该问题的意义在于能够深入了解氢腐蚀的机理,找到有效的防治措施,从而保障设备的安全运行。
氢腐蚀会导致材料的脆化和损坏,影响设备的性能和寿命,甚至可能引发安全事故。
对于氢腐蚀问题的深入研究具有重要的实践意义和应用价值。
通过对氢腐蚀的原理分析和影响因素的研究,可以为有效预防和控制氢腐蚀提供理论基础和技术支持。
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施【摘要】本文主要讨论了冶金化工设备中氢腐蚀的问题及其抑制措施。
在介绍了研究背景和研究目的。
接着在详细分析了氢腐蚀的形成原因、影响和常见类型,以及针对氢腐蚀的抑制措施和监测方法。
最后在对文章进行总结并展望未来研究方向。
通过本文的研究,可以更好地认识氢腐蚀的机理,有效应对氢腐蚀给冶金化工设备带来的问题,保障设备的安全运行。
【关键词】氢腐蚀、冶金化工设备、形成原因、影响、类型、抑制措施、监测方法、总结、展望1. 引言1.1 研究背景在冶金化工设备中,氢腐蚀是一种常见的腐蚀现象,它对设备的安全运行和使用寿命造成了严重影响。
氢腐蚀是指在含氢环境下金属材料发生的腐蚀现象,其主要原因是金属表面结合了氢原子而导致金属的性能发生变化。
氢腐蚀不仅会加速金属材料的腐蚀速度,还会导致金属材料的脆性增加,从而影响设备的安全运行。
由于氢腐蚀对设备的影响巨大,因此对氢腐蚀的研究已经引起了研究者的广泛重视。
在冶金化工领域,设备的氢腐蚀问题更是备受关注。
分析冶金化工设备的氢腐蚀问题,探究氢腐蚀的形成原因、影响、抑制措施和监测方法,对于提高设备的安全稳定运行具有重要意义。
本文将对冶金化工设备的氢腐蚀问题进行深入探讨,旨在为相关领域的研究和工程实践提供参考依据。
1.2 研究目的氢腐蚀是分析冶金化工设备中一个常见且严重的问题,会对设备的安全性和使用寿命造成影响。
本文旨在深入分析氢腐蚀的形成原因、影响以及抑制措施,以期提供更有效的解决方案,并最终减少氢腐蚀给生产带来的损失。
具体地,我们将探讨氢腐蚀形成的机制、常见的氢腐蚀类型,以及目前应用较广泛的抑制措施和监测方法。
通过本研究,我们希望为相关行业提供更全面和实用的参考,从而有效减少氢腐蚀的发生,提高设备的安全可靠性和使用寿命。
2. 正文2.1 氢腐蚀的形成原因1. 金属晶体结构破坏:氢分子在金属晶体中的扩散会破坏金属晶体的结构,导致金属的脆性增加,从而容易发生腐蚀现象。
临氢设备腐蚀分析、检验与预防措施
临氢设备腐蚀分析、检验与预防措施
临氢设备腐蚀分析、检验与预防措施
摘要:本文介绍了设备临氢环境下氢损伤的基本形式,氢脆和氢腐蚀的基本概念,以及氢脆和氢腐蚀现象的机理、特征、检验方法和预防措施。
关键词:氢脆氢腐蚀机理特征检验防护措施
临氢环境使用引起的氢损伤是压力容器失效的一种形式。
它是由于氢渗入金属内部而造成金属性能的恶化。
压力容器的氢损伤,通常分为两类:一类是由于扩散到金属中位错处的氢或生成金属氢化物所造成的材料脆化现象称为氢脆。
另一类是在高温(一般为220℃以上)高压下,钢中的氢和碳及fe3c反应,生成甲烷,结果造成材料内裂纹和鼓泡,称之为氢腐蚀。
临氢腐蚀造成的失效包括快速破裂引起的爆炸、有毒物质或易燃物质的泄露引起的中毒、燃烧或爆燃,往往危及人身和财产安全,甚至发生巨大的灾害性事故,必须引起高度重视。
一、氢脆
氢脆是由于氢进入到金属内部,在位错和微小间隙处集聚而达到过饱和状态,使位错不能运动阻止滑移的进行,使金属表现出脆性。
金属材料在某一低应力作用下,经过一段孕育期,在内部产生裂纹,在应力的持续作用下,裂纹扩展,最后突然发生脆性断裂。
这种断裂现象叫做延迟破坏。
1.氢脆产生的机理
由于氢渗入金属内部在位错和微小间隙处集聚而达到过饱和状。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工生产过程中,设备表面与介质之间发生物理或化学反应,导致设备损坏或性能下降的现象。
化工设备腐蚀的原因主要包括介质腐蚀性、材料选择不当以及操作条件不恰当等。
为了有效降低腐蚀对设备的影响,需要采取相应的防护措施。
一、介质腐蚀性化工生产过程中,存在各种腐蚀性介质,如强酸、强碱、氧化剂、氯化物等。
这些介质能引起金属的直接化学腐蚀,导致设备的腐蚀失效。
对于腐蚀性介质,需要选用适当的材料,并进行相应的防护处理。
针对腐蚀性介质,通常采用以下几种方式进行防护:1.选用耐蚀材料:根据介质的腐蚀性质,选择具有较好耐蚀性能的材料,如不锈钢、镍基合金、塑料等。
这些材料具有较高的耐腐蚀性,能够有效地抵抗腐蚀介质的侵蚀。
2.涂层保护:在设备表面涂上一层对介质有较好抵抗性的涂料,形成保护膜,以阻挡腐蚀介质的进一步侵蚀。
常用的涂层有橡胶涂层、陶瓷涂层、环氧涂层等。
3.衬里材料:对于腐蚀性介质较为强烈的设备,可以在内壁衬上一层抗蚀材料,形成防腐层,以保护设备不被介质腐蚀。
常用的衬里材料有橡胶、塑料、陶瓷等。
4.控制介质浓度和温度:控制介质的浓度和温度,避免过高的浓度和温度对设备造成腐蚀,是一种有效的防护措施。
二、材料选择不当化工设备的材料选择不当,也是造成腐蚀的重要原因。
材料的选择需根据介质的腐蚀性质以及工艺要求进行合理选择。
如果材料的耐蚀性能不匹配工艺要求,容易导致设备受腐蚀而失效。
材料选择不当的主要原因有以下几点:1.未对介质进行全面的腐蚀性评估:在选用材料之前,需要对介质的腐蚀性质进行全面的评估,包括腐蚀程度、腐蚀速率等。
只有了解介质的腐蚀性质,才能选择适合的材料。
2.忽略材料的焊接性能:很多材料在焊接过程中容易发生浸渍、应力腐蚀等问题,导致焊接部位易受腐蚀。
在选材时,需要综合考虑材料的焊接性能,选择有良好焊接性能的材料。
3.忽略材料的可加工性:一些材料的加工性能较差,容易导致处理不当而引起腐蚀问题。
临氢设备的腐蚀与防护以及检修期间的注意事项
临氢设备的腐蚀与防护以及检修期间的注意事项一、反应器的腐蚀与防护:1、堆焊层氢致剥离现象的特征加氢装置中,用于高温高压场合的一些设备(主要是加氢反应器),为了抵抗H2S的腐蚀,在内表面都堆焊了几毫米厚的不锈钢堆焊层(多为奥氏体不锈钢)。
主体材料2.25Cr-1Mo,堆焊层E309L、E347。
在在此类反应器上曾发现了不锈钢堆焊层剥离损伤现象。
堆焊层剥离现象有如下主要特征:1)堆焊层剥离现象也是氢致延迟开裂的一种形式。
高温高压氢环境下操作的反应器,氢会侵入扩散到器壁中。
由于制作反应器本体材料的Cr-Mo钢(如21/4Cr-lMo钢)和堆焊层用的奥氏体不锈钢(如E309和E347)的结晶结构不同,因而氢的溶解度和扩散速度都不一样,使堆焊层界面上氢浓度形成不连续状态,而且由于母材的溶解度与温度的依赖性更大,当反应器从正常运行状态下停工冷却到常温状态时,在过渡区界面上的堆焊层侧聚集大量的氢而引起脆化。
另外,由于母材和堆焊层材料的线膨胀系数差别较大,在反应器制造时会形成相当可观的残余应力。
上述这些原因就有可能使堆焊层界面发生剥离,而且经过超声检测和声发射试验的监测,发现剥离并不是从操作状态冷却到常温时就马上发生,而是要经过一段时间以后(需要一定的孕育期)才可观察到这种现象。
尽量避免非计划紧急停车;在正常停工时要采取使氢尽可能释放出去的停工条件,以减少残留氢量。
2.氢脆现象所谓氢脆,就是由于氢残留在钢中所引起的脆化现象。
产生了氢脆的钢材,其延伸率和断面收缩率显著下降。
这是由于侵人钢中的原子氢,使结晶的原子结合力变弱,或者作为分子状在晶界或夹杂物周边上析出的结果。
但是,在一定条件下,若能使氢较彻底地释放出来,钢材的力学性能仍可得到恢复。
氢脆是可逆的,也称作一次脆化现象。
对于操作在高温高压氢环境下的设备,在操作状态下,器壁中会吸收一定量的氢。
在停工的过程中,若冷却速度太快,使吸藏的氢来不及扩散出来,造成过饱和氢残留在器壁内,就可能在温度低于150℃时引起亚临界裂纹扩展,对设备的安全使用带来威胁。
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施氢腐蚀是指在含氢环境中金属受到的腐蚀现象。
在冶金化工设备中,氢腐蚀是一种常见的问题,因为很多工艺中都会产生氢气,并且在高温高压条件下,金属的抗氢能力会下降,导致氢腐蚀的发生。
本文将对冶金化工设备中的氢腐蚀进行分析,同时探讨氢腐蚀的抑制措施,以期为相关领域的工作者提供参考和帮助。
一、冶金化工设备中的氢腐蚀冶金化工设备中的氢腐蚀主要来自于工艺中的氢气。
在加氢反应、裂化反应、水煤气变换等反应过程中都会产生大量氢气,同时在高温高压的条件下,金属的抗氢能力会下降,导致氢腐蚀的发生。
氢腐蚀的主要特点是金属表面呈现出透明的脆性断裂,容易发生片状剥落。
冶金化工设备中容易发生氢腐蚀的金属主要包括碳钢、不锈钢和镍基合金等。
这些金属在高温高压的条件下都会发生氢腐蚀,对设备的安全性和稳定性产生严重影响。
二、氢腐蚀的抑制措施针对冶金化工设备中的氢腐蚀问题,可以采取多种抑制措施,包括材料选择、工艺改进、表面处理等方面。
1.材料选择在设计冶金化工设备时,应针对具体的工艺条件选择抗氢能力强的材料。
一般来说,不锈钢和镍基合金的抗氢能力较强,可以在一定程度上抵抗氢腐蚀的发生。
可以通过改变金属的化学成分和加工工艺来提高金属的抗氢能力,减少氢腐蚀的发生。
2.工艺改进在冶金化工设备的设计和运行过程中,可以采取一些工艺改进措施来减少氢腐蚀的发生。
在氢气环境下,可以采用降温、降压等方式来减少氢腐蚀的影响;同时可以采用一些非氢化学物质或者添加腐蚀抑制剂来降低氢腐蚀的影响等。
3.表面处理对于已经投入使用的冶金化工设备,可以采取一些表面处理措施来抑制氢腐蚀的发生。
例如可以采用防腐涂层、氢气渗透层等方式来提高金属表面的抗氢能力,减少氢腐蚀的发生。
除了以上几种抑制措施外,冶金化工设备中的氢腐蚀还可以通过监测和维护来加以控制。
通过对设备运行状态的实时监测,对设备进行定期的检查和维护,可以及时发现氢腐蚀的问题并采取相应的措施来解决。
浅谈化工设备腐蚀与防护
浅谈化工设备腐蚀与防护化工设备在生产过程中经常遭受腐蚀,这不仅会影响设备的使用寿命,还可能造成安全隐患。
了解化工设备腐蚀的原因及相应的防护方法对于化工生产非常重要。
本文将就化工设备腐蚀的原因、常见的防腐材料、防腐涂装和设备防腐维护进行浅谈。
一、化工设备腐蚀的原因1. 化学腐蚀化工设备通常运行在酸、碱、盐等腐蚀性介质中,这些介质会与设备材料发生化学反应,从而导致设备腐蚀。
硫酸会腐蚀碳钢,氢氟酸会腐蚀不锈钢等。
2. 电化学腐蚀在一定条件下,金属表面会形成微小电化学电池,在介质的电解作用下发生电化学腐蚀。
这种腐蚀主要受到介质成分、温度、流速、PH值等因素的影响。
3. 氧化腐蚀在高温、高压、氧气、水汽等条件下,金属表面会形成氧化膜,并且氧化物会与金属发生化学反应,造成设备腐蚀。
4. 磨擦腐蚀设备在运行过程中受到物料的磨擦,会造成表面的磨损和腐蚀,例如管道弯头、阀门座等部位容易受到磨擦腐蚀。
二、常见的防腐材料1. 不锈钢不锈钢具有较好的耐腐蚀性能,特别是在一些强腐蚀介质中具有较好的稳定性和耐久性,因此在化工设备中广泛应用。
2. 腐蚀性塑料一些功能性塑料如聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等具有较好的耐腐蚀性能,适合用于化工设备的制造。
三、防腐涂装除了选择耐腐蚀材料外,化工设备的防腐涂装也是非常重要的一环。
常见的防腐涂装包括:1. 防腐涂料防腐涂料是最常见的防腐措施之一,能够有效隔离设备表面和介质之间的化学反应,延长设备的使用寿命。
2. 防腐瓦斯防腐瓦斯是一种特殊的防腐涂料,具有较好的耐化学腐蚀性能,适合用于一些特殊介质的设备表面防护。
四、化工设备防腐维护化工设备防腐维护是保证设备长期运行的关键。
常见的防腐维护措施包括:1. 定期检查定期对设备进行检查,发现问题及时修复,避免腐蚀扩大。
2. 清洗定期对设备进行清洗,清除设备表面的腐蚀产物和杂质,保持表面的光洁度。
3. 涂装维护对设备的防腐涂装进行定期检查和维护,确保涂层的完整性和耐久性。
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施
化工设备的腐蚀与预防腐蚀措施化工设备在生产过程中经常接触到各种腐蚀介质,例如酸、碱、盐等。
长期的接触导致设备表面发生化学反应,产生的腐蚀物会严重危害化工设备的安全运行。
本文将介绍化工设备的腐蚀类型、腐蚀原因、腐蚀对设备的影响及预防腐蚀的措施。
化工设备的腐蚀类型化工设备腐蚀按照腐蚀物质分类,可以分为酸性腐蚀、碱性腐蚀、氧化性腐蚀、小分子有机物腐蚀、硫化物腐蚀、高温氧化腐蚀、晶间腐蚀等多种类型。
其中,酸性腐蚀主要由于酸与金属表面发生反应而导致;碱性腐蚀是由于纯碱、氢氧化钠和氢氧化银等碱性物质长期与设备表面接触;氧化性腐蚀则是空气氧气、硝酸等氧化剂对设备表面的化学反应;小分子有机物腐蚀是由于乙醇、甲醛等小分子有机物与设备发生反应;硫化物腐蚀主要是由于硫酸盐等硫化物对设备表面的腐蚀。
高温氧化腐蚀是由于高温下氧气对设备表面的化学反应;晶间腐蚀则是由于设备金属表面的晶间产生电极腐蚀。
化工设备腐蚀的原因化工设备表面发生腐蚀的原因主要有以下几个方面:1.化学反应:化工设备表面直接接触的化学物质发生反应,导致设备表面发生腐蚀作用。
2.电化学反应:当两种不同金属通过电解质连接在一起时,产生电化学反应,就会导致更何况的金属腐蚀。
3.湿度:在潮湿环境中,水分会引起金属的氧化腐蚀,导致设备表面的腐蚀。
4.机械划伤:设备表面发生划痕或割伤后,便容易受到腐蚀,因为划痕处的金属常常暴露在空气或介质中。
腐蚀对设备的影响腐蚀会导致化工设备的表面形成凹凸不平的斑点,设备寿命缩短,安全性变差。
此外,腐蚀还会固定腐蚀产物,堵塞设备中的管道以及细孔,形成泄漏和阻塞设备等问题。
对于一些重要的化工设备,腐蚀往往是一个很大的问题。
化工企业要根据设备的使用环境、介质特性等因素,制定相应的腐蚀防护措施。
预防化工设备腐蚀的措施1.选用适当的材料:对于使用酸性介质的化工设备,应选用具有一定耐酸性能的耐酸钢材质;对于碱性介质,应选用具有良好的碱性稳定性的材质。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工工艺中,器材内部或外部发生了化学反应,导致器材表面受到破坏和腐蚀的现象。
腐蚀的原因多种多样,包括化学反应、物理作用和环境条件等因素。
为了保护化工设备免受腐蚀的影响,需要采取一系列的防护措施。
化工设备腐蚀的主要原因包括以下几个方面:1. 化学成分:化工设备在工作过程中接触到各种化学物质,这些物质可能具有强氧化性、酸性或碱性,容易与器材表面发生化学反应,从而导致腐蚀。
2. 温度:高温环境下的化工设备容易发生腐蚀,因为高温会加速化学反应的速率,增加物质与器材表面的接触性,从而增加腐蚀的可能性。
3. 电位差:化工设备中不同金属之间可能存在电位差,当介质中含有电解质时,就会形成电解质腐蚀体系,使金属发生电化学反应,导致腐蚀。
4. 流体条件:流体中的流速、压力、浓度等参数也会影响化工设备的腐蚀情况。
高流速、高压力、浓度大的介质容易给设备带来腐蚀,因为这些条件会增加对设备表面的冲刷和侵蚀作用。
5. 设备材料选择不当:选择不适合工作条件的材料作为设备的构造材料也会导致腐蚀。
金属材料表面可能会形成一层氧化物膜,起到防锈的作用,但如果使用了不适合的材料,这层膜可能会被破坏,加剧腐蚀的发生。
为了防止化工设备腐蚀,需要采取以下防护措施:1. 材料选择:根据介质的性质选择适当的材料。
在酸性介质中使用耐酸材料,而在碱性介质中使用耐碱材料。
2. 表面处理:采用表面处理方法来增加设备表面的抗腐蚀性。
如电镀、喷涂等方法可以在器材表面形成一层保护膜,减少对器材表面的侵蚀。
3. 耐蚀涂层:在化工设备的表面涂覆一层耐蚀涂层,使其具备较好的耐腐蚀性能。
4. 轻磨除锈:定期对设备进行轻磨除锈处理,去除设备表面的氧化物和锈垢,避免腐蚀的进一步发展。
5. 保持清洁:保持设备内部、外部的清洁,防止污染物质对设备表面的侵蚀。
6. 控制温度和流体条件:合理控制设备的工作温度、流速和压力等参数,减少对设备的腐蚀影响。
简析化工设备腐蚀原因及腐蚀防护措施
简析化工设备腐蚀原因及腐蚀防护措施关键词:化工设备腐蚀,化工设备腐蚀原因,化工设备腐蚀防护在化工行业中腐蚀破坏到处可见,腐蚀事故频频发生。
这除了因腐蚀本身所具有的自发性质外,很大程度上是因为人们对腐蚀的危害性认识不足,对腐蚀防护的重要意义认识不深,没有采取有效腐蚀防护措施所致。
本篇文章小编主要从化工设备腐蚀原因及腐蚀防护措施为大家展开讲解。
什么原因导致化工设备腐蚀?1. 化工生产过程中存在并产生许多腐蚀性的介质,如酸、碱、盐、水、氧等,这是产生腐蚀的最主要原因。
2. 介质的种类、化学成分、浓度、pH值、杂质、水分和含氧量都是造成腐蚀的外在原因。
3. 选材不当,如果设备表面接触腐蚀介质,而设备本身又不耐腐蚀,就会产生表面腐蚀。
4. 表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态:无膜的腐蚀很危险,腐蚀过程以一定的速度进行,这主要是选材错误造成的。
成膜的腐蚀其钝化膜通常具有保护作用的特性,但有些设备所用的材料,如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中容易被破坏,在缺氧条件下新膜很难生成使电偶腐蚀加剧。
5. 缺乏防腐措施或施工质量低劣等,都为腐蚀破坏提供了环境。
6. 操作中的超温、超压,设备管理不完善,思想不重视,也是产生腐蚀破坏的原因之一。
7. 通常情况下,介质的温度越高,压力越高,腐蚀越快。
如何采取有效的化工设备腐蚀防护措施?化工设备一旦遭受腐蚀,不仅会在其色泽、外形以及基本的性能方面发生变化,缩短设备使用寿命,还会对化工企业产品的生产以及资源节约、成本控制等带来不利影响,甚至还有可能造成严重的安全和环境事故。
涂覆防腐涂层是常用的化工设备腐蚀防护措施,索雷CMI重防腐涂层比较有代表性的一种防腐涂层。
其优势如下:采用独特的聚合物技术制造而成,可对众多种类的腐蚀性化学品进行防护,包括强酸、强碱、气体、溶剂和氧化剂;几乎不可渗透的薄膜涂层可最大程度地减少货物吸收并确保货物的纯度;对金属基材、复合材料和混凝土具有优异的粘合度和附着力;可耐冷热循环性能,范围从-40°F至+400°F(- 40°至204°C);耐磨性能;优异的柔韧性;可蒸汽清洗;可在线修复;可耐水力清砂。
石油化工机械设备腐蚀原因及应对措施分析
石油化工机械设备腐蚀原因及应对措施分析石油化工行业的机械设备在使用过程中经常遭受腐蚀的侵袭,对设备的正常运行和寿命造成了一定的影响。
本文将对石油化工机械设备腐蚀的原因进行分析,并给出相应的应对措施。
石油化工机械设备腐蚀的原因主要有以下几点:1.化学腐蚀:石油化工过程中涉及到各种腐蚀性物质,如酸、碱、盐等,这些物质与金属设备接触后会发生化学反应,导致设备表面腐蚀。
在高温、高压下,这些物质的腐蚀性更加明显。
2.电化学腐蚀:在石油化工过程中,金属设备表面会形成一层无机氧化物膜,这种膜具有一定的保护性能,能够防止设备受到腐蚀。
当设备表面的膜受到污染、损伤、缺陷等因素的影响时,设备就容易发生电化学腐蚀。
3.高温腐蚀:石油化工过程中,许多工艺要求高温条件,这使得设备在高温环境中长期运行。
高温会加速金属材料的氧化,进而导致设备的腐蚀。
1.选择合适的材料:根据设备在石油化工过程中所处的环境条件和工艺要求,选用能够抵抗腐蚀的材料。
常用的腐蚀抵抗材料有不锈钢、耐腐蚀合金等。
2.涂层保护:对设备表面进行涂层保护是一种常见的防腐措施。
涂层可以增加设备表面的硬度和抗腐蚀性能,提高设备的使用寿命。
3.质量控制:在设备制造过程中,严格控制材料的质量,加强设备的工艺流程控制,确保设备的表面光洁度和无缺陷、无损伤,以减少腐蚀的可能性。
4.定期检查和维护:定期对设备进行检查和维护是防止腐蚀的有效手段之一。
在设备正常运行期间,及时发现并处理设备表面的污染、损伤、缺陷等问题,以减少腐蚀的发生和发展。
石油化工机械设备腐蚀是一个复杂的问题,涉及到多方面的因素。
只有从材料选择、涂层保护、质量控制和定期检查等方面做好防腐措施,才能保证设备的正常运行和长期使用。
对于已经发生腐蚀的设备,也需要及时进行修复和更换,以防止腐蚀进一步扩大和影响设备的安全性和可靠性。
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施氢腐蚀是指金属在氢的作用下出现的一种腐蚀现象。
在冶金化工设备中,氢腐蚀是一个非常严重的问题,可能导致设备的失效和损坏。
本文将从氢腐蚀的原因、影响以及抑制措施等方面进行分析和探讨。
一、氢腐蚀的原因1.氢的渗入在冶金化工设备中,金属材料往往会受到高温、高压和化学介质的影响,从而产生氢。
这些氢很容易渗入到金属表面内部,使金属材料产生氢脆和氢致开裂的问题。
2.金属的应变在设备运行过程中,金属受到应力和应变的影响,会产生微裂纹和位错,导致氢能够更容易地渗入金属内部,并加速腐蚀的发生。
在一些特定的环境中,金属与化学介质发生反应,产生一些活性物质,这些活性物质会加速金属腐蚀,进而增加氢脆和氢致开裂的风险。
1.设备损坏氢腐蚀会导致金属材料的腐蚀加速,使设备表面出现腐蚀坑洞,甚至发生腐蚀穿孔,从而导致设备的失效和损坏。
2.安全隐患氢腐蚀造成设备的损坏会影响设备的使用寿命和安全性能,可能导致生产事故的发生,对人员和设备造成严重的伤害和损失。
3.生产成本增加氢腐蚀对设备的损坏会导致维修和更换设备的成本增加,对生产企业的生产经营造成一定的影响。
三、氢腐蚀的抑制措施1.合理选择材料对于易受氢腐蚀影响的设备部件,应该合理选择材料,选择具有抗氢腐蚀性能的金属材料,如不锈钢、合金钢、镍基合金等,以减少氢腐蚀的风险。
2.加强防护措施可通过采用特殊的防腐涂层、镀层或者合金化处理等方式,对金属表面进行保护,降低氢的渗透和金属腐蚀的风险。
3.控制环境条件对于易受氢腐蚀影响的设备部件,可以通过合理设计和控制操作过程,减少金属受到应力和应变的影响,降低氢腐蚀的风险。
4.定期检测和维护对于冶金化工设备,应该定期进行检测和维护,及时发现和修复设备的腐蚀和损坏问题,保证设备的安全运行。
五、结语在冶金化工设备中,氢腐蚀是一个非常严重的问题,可能导致设备的失效和损坏。
针对氢腐蚀的原因和影响,对设备部件进行合理选择材料、加强防护措施、控制环境条件和定期检测和维护等措施进行了分析和探讨,以期对氢腐蚀问题有一个更深入的了解,提供一定的参考和指导。
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
氢腐蚀是一种在高温、高压或高酸度条件下,由氢离子和电子的化学反应引起的金属
腐蚀现象。
在冶金化工设备中,一些高温、高压和酸性环境下的工艺液体和气体会导致氢
腐蚀。
为了避免氢腐蚀对设备的损坏,需要采取措施来预防和控制氢腐蚀。
氢腐蚀的机理主要是由于金属表面的氢离子还原,并产生氢气,导致金属表面的脆性
破裂。
这种脆性破裂会导致设备的失效和事故的发生。
所以需要采取一些措施来抑制氢腐蚀。
抑制氢腐蚀的方法有:
1. 选择合适的材料:可以选择不易发生氢腐蚀的材料,如钢铬合金、耐酸不锈钢等。
2. 设计合理的设备:可以采用防腐涂料来覆盖金属表面,或者采用内衬塑料等防腐
材料来保护设备表面,从而防止酸液或者气体直接接触金属表面。
3. 约束酸性环境:控制设备内部的酸性环境,如加入螯合剂等,从而降低酸性环境
下的氢离子浓度。
4. 接地处理:将设备接地可以避免静电等原因导致氢气的累积和腐蚀的发生。
除上述方法外,还可以采用局部放电抑制氢腐蚀。
局部放电会产生氧,从而抑制氢的
生成。
此外,还可以采用防腐剂,如环氧树脂等,来保护设备的表面。
在冶金化工设备的使用过程中,要及时进行检测和维护,及时发现和修复潜在的氢腐
蚀问题。
同时,还应该增强员工的安全意识,加强培训,以避免因操作不当而导致氢腐蚀
的发生。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工生产过程中,设备受到化学、电化学、机械等方面因素的影响导致表面产生物理或化学变化,引起设备性能下降甚至失效的现象。
腐蚀不仅会造成设备损坏、生产过程中断甚至产生事故,而且还会带来严重的环保问题。
分析化工设备腐蚀的原因并采取有效的防护措施,对于保障化工生产安全稳定和设备寿命延长至关重要。
一、化工设备腐蚀的原因1. 化学腐蚀化工设备在生产过程中可能接触到各种化学物质,比如强酸、强碱、盐溶液等,这些物质会与设备表面产生化学反应,导致设备腐蚀。
强酸对金属设备具有强烈的腐蚀作用,长时间暴露在强酸环境下的设备会逐渐被腐蚀破坏。
电化学腐蚀是指金属表面在存在电解质的条件下发生的腐蚀现象。
在化工生产设备中,可能会产生电化学腐蚀的环境,比如在盐溶液中金属具有电化学的反应,在电场作用下产生腐蚀。
3. 磨擦腐蚀设备在使用过程中经常会受到机械磨擦,当金属表面发生磨擦时,容易产生金属微观结构的变化,破坏金属表面的保护膜,导致设备的腐蚀。
4. 温度腐蚀高温环境下,金属晶界易受到腐蚀物的侵蚀,金属晶界会发生化学反应导致金属表面氧化、脱碳等反应,从而加剧金属的腐蚀速度。
1. 选用耐腐蚀材料在设计化工设备时,应该根据生产环境的特点和设备所承受的介质,选择耐腐蚀性能好的材料。
比如对于强酸环境,可以选择耐酸不锈钢材料;对于强碱环境,可以选择耐碱材料等。
选用耐腐蚀材料是预防设备腐蚀的首要措施。
2. 增加材料的保护膜在金属表面添加防腐蚀的保护膜,能够有效阻隔腐蚀介质与金属直接接触,减缓设备的腐蚀速度。
常用的方法包括涂层、热浸镀锌、镀镍等。
3. 控制腐蚀介质的浓度和温度合理控制化工生产中的腐蚀介质的浓度和温度,能够减缓设备的腐蚀速度。
对于特定的腐蚀介质,可以通过控制浓度和温度来减少对设备的腐蚀作用。
4. 开展腐蚀监测和预测化工生产过程中,应加强对设备腐蚀的监测和预测,定期检测设备表面的腐蚀情况,预测设备腐蚀的趋势,及时采取修复或更换措施,延长设备的使用寿命。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备是化学工程领域中的重要组成部分。
它们在生产过程中承受着高温、高压、酸碱等多种环境,很容易遭受各种腐蚀。
为了保障工作效率,延长生命周期,化工设备的腐蚀防护成为了一个亟待解决的问题。
该文将从原因和防护方法两方面进行分析。
1.介质腐蚀在化学工程中,设备内部的介质是异常复杂。
酸、碱、氧化物、腐蚀性气体以及其他化学物质相互作用,导致设备表面腐蚀。
例如,在硫酸工业中,设备常常遭受硫酸腐蚀,尤其在低浓度、高速流动的情况下,易形成氧化膜,使腐蚀不断加剧。
2.金属腐蚀高温、高压、高氧化电位等条件对金属的影响都是有害的,可能使得金属表面出现氧化、腐蚀现象。
而金属本身具有的特性也会影响腐蚀程度。
例如,不锈钢属于不锈铁系列,具有耐腐蚀的特性,但在含氯环境中还是容易被腐蚀。
3.水垢腐蚀化工设备使用水作为冷却剂时,常常遭受水垢腐蚀,即产生钙、镁等水垢。
水垢会破坏设备表面的保护膜,使得金属表面脱屑,导致金属表面腐蚀加剧。
4.微生物腐蚀微生物腐蚀是指由微生物引起的腐蚀现象,主要包括腐蚀细菌、真菌和海洋生物等。
微生物会产生酸和吸附物质等物质,导致对设备金属表面的腐蚀加剧。
1.材料选择选择抗腐蚀性能较好的材料,如不锈钢、钛合金、玻璃钢等。
这些材料的耐腐蚀性强,能从根本上解决腐蚀问题。
2.涂层防护在金属表面涂上耐腐蚀的涂料,形成保护层,提高金属表面的抗腐蚀能力。
例如,Epoxy涂层、氧化铝涂层等。
通过调整设备内部的条件,减小介质对设备表面的腐蚀。
例如通过降低温度,减小介质浓度、减少流速等。
4.设备维护定期对化工设备进行维护,清洗设备内部,保持表面清洁,防止腐蚀发生。
5.设计考虑综上所述,化工设备腐蚀防护是一项非常重要的工作,需要考虑到各种因素。
只有选择合适的防护措施,才能确保设备在较长时间内部位特性不发生任何变化。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指在化工生产过程中,由于化学反应、物理作用和环境条件等因素的影响,导致设备表面发生物质的腐蚀和材料的破坏。
化工设备腐蚀主要是由于腐蚀介质的存在和作用引起的。
腐蚀介质是指在化工生产过程中存在的能引起设备腐蚀的物质。
根据腐蚀介质的性质和作用方式,可以将化工设备的腐蚀分为以下几种类型。
一、酸性介质腐蚀:酸性介质是导致化工设备腐蚀的主要原因之一。
酸性介质多为酸性溶液、酸蒸汽等,它们可以直接溶解金属表面的阳极物质,导致设备表面出现腐蚀痕迹。
酸性介质中还可能存在着一些杂质,如氧气、水和其他金属离子等,它们与酸性介质进行反应,产生一系列的腐蚀性物质,加速设备的腐蚀。
三、气体腐蚀:气体腐蚀是指气体对金属表面产生化学反应,导致设备表面腐蚀的现象。
氧气与金属表面发生氧化反应,产生金属氧化物,导致设备的腐蚀。
气体中也可能存在一些有害物质,如二氧化硫、氯气和氟气等,它们能够与金属表面发生化学反应,导致设备的腐蚀。
针对以上几种腐蚀类型,化工设备的防护措施可以从以下几个方面进行考虑。
一、材料选择:选用耐腐蚀性能好的材料制造化工设备是防护的首要措施。
常用的耐腐蚀材料有不锈钢、镍基合金、塑料等。
这些材料具有较强的抗腐蚀性能,能够在恶劣的工作环境下保持较好的稳定性。
二、涂层防护:在设备表面涂覆一层耐腐蚀的涂层,可以保护设备表面免受腐蚀。
常用的涂层材料有耐酸涂料、耐碱涂料、合成树脂涂料等。
涂层应具有良好的化学稳定性和机械强度,能够抵抗腐蚀介质的侵蚀。
三、阴极保护:阴极保护是通过在设备表面施加电流,使金属处于负电位,以减缓腐蚀反应的进行。
常用的阴极保护方法有电镀、热浸镀和物理涂层等。
阴极保护能够延缓设备的腐蚀速度,延长设备的使用寿命。
四、环境控制:通过控制工艺参数和环境条件,减少腐蚀介质的存在和作用,可以有效防止设备的腐蚀。
在酸性介质中,可以加入缓蚀剂、控制温度和压力等,减少腐蚀的发生。
化工设备腐蚀的原因主要是由腐蚀介质的存在和作用引起的。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备腐蚀是指金属在化学介质中发生氧化或与其他物质发生化学反应,从而造成金属表面的损坏和腐蚀的现象。
化工设备腐蚀不仅损坏设备,同时也可能对生产和环境造成严重影响。
了解化工设备腐蚀的原因以及有效的防护措施对于化工生产具有重要意义。
本文将从腐蚀的原因和防护措施这两个方面进行浅析。
一、腐蚀的原因1. 化学介质的影响化工设备腐蚀的主要原因之一是化学介质的影响。
化学介质对金属材料的腐蚀主要是因为介质中存在腐蚀性物质,例如酸、碱、盐等。
这些腐蚀性物质会与金属表面发生化学反应,导致金属材料的腐蚀和破坏。
在使用化工设备时,需要充分了解介质的性质,选择合适的金属材料或进行防护措施,减少介质对设备的腐蚀影响。
2. 温度和压力的影响温度和压力也是影响化工设备腐蚀的重要因素。
高温和高压会加速金属材料的腐蚀速度,特别是在一些特定的化学介质条件下,金属材料的腐蚀速度会更快。
为了减少腐蚀的影响,需要根据实际情况选择耐高温、耐高压的金属材料,并合理控制温度和压力的变化。
3. 流体流动状态的影响流体在化工设备中的流动状态也会对金属材料的腐蚀产生影响。
如果流体的流速过大或过小,都会对金属表面产生不同程度的腐蚀影响。
需要根据流体的特性和设备的工作条件,合理选择流速和流动状态,减少对金属表面的腐蚀影响。
4. 材料本身的缺陷金属材料本身的缺陷也是引起腐蚀的重要原因之一。
例如金属材料表面的缺陷、内部的微观组织不均匀等都会导致金属材料的腐蚀和破坏。
在选择金属材料时,需要注意材料的质量和性能,尽量避免使用有缺陷的金属材料,减少腐蚀的影响。
二、防护措施1. 选择合适的金属材料在设计化工设备时,需要根据介质的性质和工作条件,选择合适的金属材料。
一般来说,耐腐蚀的金属材料有不锈钢、钛合金、镍基合金等。
这些材料具有较好的耐腐蚀性能,能够在不同的化学介质条件下保持相对稳定的性能,减少腐蚀的影响。
2. 表面涂层和防护层为了进一步加强金属材料的耐腐蚀性能,可以在金属表面进行涂层和防护层的处理。
浅析化工设备腐蚀的原因及防护
浅析化工设备腐蚀的原因及防护化工设备作为化工生产中的关键设备之一,承担着许多重要的工作任务,如反应、分离、传热等。
但随着化工生产的不断发展,化工设备腐蚀问题也越来越严重,严重影响了化工生产的安全性和稳定性。
因此,分析化工设备腐蚀的原因及防护措施是非常必要的。
1.介质腐蚀化工设备在工作过程中往往会接触到各种介质,如酸、碱、盐类等。
这些介质与设备材料的化学性质不同,很容易发生化学反应,导致设备腐蚀。
例如,碱性介质会腐蚀不锈钢、铜、铝等材料;酸性介质会腐蚀碳钢等材料。
由于介质的复杂性,不同的介质对不同材料的腐蚀作用也不同。
2.氧化腐蚀氧化腐蚀是一种由氧气引起的腐蚀现象。
化工设备中许多金属材料在存在氧气的环境下,易被氧化,发生氧化腐蚀。
氧化膜的形成会导致材料表面的破坏和物理性能的降低。
高温氧化腐蚀是高温环境中由氧气和其他介质引起的腐蚀。
在高温下,有些材料的化学性质会发生变化,如形成新的化学物质、析出金属渣等,从而引起腐蚀现象。
此外,在高温环境中,金属材料的力学性能也会发生变化,使得设备抗腐蚀能力进一步降低。
4.微生物腐蚀微生物腐蚀是一种由微生物引起的腐蚀现象。
在化工设备中,由于环境的潮湿和温度的变化,微生物很容易滋生。
这些微生物产生的代谢产物或酶类会对设备材料进行腐蚀,导致设备的破坏和磨损。
1.选择合适的材料选择合适的材料是防止化工设备腐蚀的最有效的措施之一。
在选择材料时,需要根据介质的特性,选择能够耐受介质腐蚀作用的材料。
例如,对于腐蚀性较强的介质,需要选择不锈钢、玻璃钢等材料;对于高温环境下的设备,需要选择高温合金材料。
2.涂层保护涂层保护是一种常见的化工设备腐蚀防护方法。
通过在设备表面施加一层涂层,可以有效地隔绝介质与材料的接触,从而达到防腐蚀的目的。
常见的涂层材料有热喷涂、喷漆、涂膜等。
其中,厚度较大的涂层,如热喷涂和涂膜,具有较好的防腐蚀效果,但成本较高,涂层质量也不易控制。
3.电化学保护电化学保护是一种通过外加电源,在设备表面形成保护电位的方法,从而达到防止腐蚀的目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
临氢设备腐蚀分析、检验与预防措施
郭来法于风涛山东省特种设备检验研究院淄博分院
摘要:本文介绍了设备临氢环境下氢损伤的基本形式,氢脆和氢腐蚀的基本概念,以及氢脆和氢腐蚀现象的机理、特征、检验方法和预防措施。
关键词:氢脆氢腐蚀机理特征检验防护措施
临氢环境使用引起的氢损伤是压力容器失效的一种形式。
它是由于氢渗入金属内部而造成金属性能的恶化。
压力容器的氢损伤,通常分为两类:一类是由于扩散到金属中位错处的氢或生成金属氢化物所造成的材料脆化现象称为氢脆。
另一类是在高温(一般为220℃以上)高压下,钢中的氢和碳及Fe3C反应,生成甲烷,结果造成材料内裂纹和鼓泡,称之为氢腐蚀。
临氢腐蚀造成的失效包括快速破裂引起的爆炸、有毒物质或易燃物质的泄露引起的中毒、燃烧或爆燃,往往危及人身和财产安全,甚至发生巨大的灾害性事故,必须引起高度重视。
一、氢脆是由于氢进入到金属内部,在位错和微小间隙处集聚而达到过饱和状态,使位错不能运动阻止滑移的进行,使金属表现出脆性。
金属材料在某一低应力作用下,经过一段孕育期,在内部产生裂纹,在应力的持续作用下,裂纹扩展,最后突然发生脆性断裂。
这种断裂现象叫做延迟破坏。
氢脆产生的机理:由于氢渗入金属内部在位错和微小间隙处集聚而达到过饱和状态,成为氢气。
由于氢气的作用,使材料受力后的晶格位错不能移动,从而使金属表现为脆性。
氢脆引起的破坏主要有分层、鼓包开裂及龟裂等型式。
氢脆的特征:
(1)对含氢量敏感,随着钢中氢浓度的增加,钢的临界应力下降,延伸率减少。
(2)对缺口敏感,在外加应力相同时,缺口曲率半径越小,越容易发生氢脆。
(3)室温下最敏感,氢脆一般发生在-100℃~100℃(或150℃)的温度范围内,其中以室温附近(-30℃~30℃)最为严重。
(4)发生在低应变速率下,应变速率越低,氢脆越敏感。
(5)通过电阻法、声发射仪或位移传感器等监测,氢脆裂纹的扩展是不连续的。
检验方法:
(1)宏观检查法:由于氢脆,使材料脆化,并伴有裂纹出现,利用宏观检查法简单易行,但只作为一种粗检法适用。
(2)表面探伤法:用MT或PT的方法进一步检查氢脆的程度。
防护措施:
1、限制外氢的进入:
(1)通过物理、化学、电化学、冶金等方法在基体上施以镀层,镀层应具有低氢扩散性和低溶解度。
如覆盖Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金属,表面热处理生成致密氧化膜、喷砂或喷丸造成压应力层,此外表面还可以涂覆有机涂料。
(2)通过加入某些合金元素延缓腐蚀反应或生成的产物有抑制氢进入基体的作用,如含Cu钢在H2S水介质中生成Cu2S致密产物,降低了氢诱发开裂的倾向。
此外、在液体介质中添加某些阳离子,使其在金属表面生成低渗透性的膜,阻碍氢的进入。
(3)降低外氢的活性。
用于气相的H2S、H2中可以通过加入氧,属于液相的可以通过加入某些促进氢原子复合的物质,减少外氢的危害。
2、设备本身及材料的处理:
(1)采用适当的工艺及烘烤处理,降低钢中的含氢量。
(2)若有可能,降低材料的强度或采用局部回火,降低关键部位的局部强度。
(3)降低导致回火脆性的杂质,如硫、磷。
二、氢腐蚀
钢受到高温高压氢作用后,引起钢的金相组织发生化学变化,结果是刚的强度和塑性下降,断口呈脆性断裂,这种现象称为氢腐蚀。
产生的机理:
氢原子或离子扩散进入钢中后,在晶界附近、夹杂物与基体相的交界面处的微隙中结合成氢分子,并部分与微隙壁上的碳或碳化物反应生成甲烷。
氢分子与渗碳体反应
2H2+Fe3C →3Fe+CH4
氢原子与碳反应
4H+C →CH4
氢腐蚀的特征:
(1)反应生成的甲烷体积较大,不能溶入钢中或向外扩散,实际上被封闭在微隙中。
微隙中聚集许多氢分子和甲烷分子,就会产生局部高压,使微隙壁承受很大应力,当这一应力克服晶格间微隙表面能后,形成甲烷空穴—裂源。
如果这些微隙靠近材料表面将形成表面鼓泡,而在材料内部则会发展成裂纹,严重降低钢的力学性能。
(2)从对材料性能的影响来看,氢腐蚀可分成三个阶段:孕育期、快速腐蚀期和腐蚀终止期。
介质中的氢分子被钢表面吸附,离解成原子,渗入钢中,在钢中扩散,进入钢中聚集于晶格之间的亚微观缺陷处,甲烷压力逐渐增大,裂纹成核,附近的碳不断向反应处迁移使反应继续进行,裂纹核长大并聚集形成小的气泡链,形成裂纹,这整个过程属孕育期。
孕育期的长短决定了钢材的使用寿命,提高钢材的抗氢腐蚀能力实质就是延长孕育期。
孕育期后由于甲烷反应的持续进行,甲烷空穴(微裂纹)中的压力不断提高,裂纹迅速发展,钢材的性能急剧下降,这就是快速腐蚀期。
如果钢材一直置于氢介质中,甲烷反应将耗尽钢中的碳,甲烷反应不再进行,裂纹也不再因为氢腐蚀的原因而继续发展,钢材的性能成为一个稳定值,就进入腐蚀终止期。
如果钢中含碳很少,孕育期在进入快速腐蚀期之前,就进入了腐蚀终止期,这时氢腐蚀只有两个阶段,不出现破坏性强的快速腐蚀期。
(3)钢产生氢腐蚀后,金相组织上可观察到沿晶界出现许多微裂纹。
氢原子或氢离子扩散进入钢中以后,会在晶界附近以及夹杂物与基体相的交界面处的微隙中结合成氢分子,并部分地与微隙壁上的碳或碳化物反应生成甲烷所以裂纹大多在夹杂物、特别是硫化锰夹杂位置上成核,有时裂纹在铁素体和珠光体界面上成核。
(4)钢产生氢腐蚀后,机械性能发生明显变化,强度和塑性下降,断口呈脆性断裂,呈晶间型断裂。
(5)甲烷的扩散能力很低,反应继续进行,甲烷集聚在空穴内,形成局部高压,造成应力集中而发展成裂纹。
检验方法:
(1)硬度:由于脱碳和氢腐蚀,使渗碳体减少,故材料的HB下降,故可通过测定硬度的方法来检验。
(2)测厚:测厚时,若发现壁厚出现了“增值”,则考虑氢腐蚀的可能性。
由于氢腐蚀,使材料的渗碳体减少,那么材料的弹性模量也发生了变化,致使声速发生了变化,故用测厚仪测出的数值增大了,但实际上壁厚的数值没有增大。
(3)利用金相检查方法对氢腐蚀进行微观检查。
(4)在压力容器定检过程中,对盛装液化石油气的容器要注意氢鼓包的检查;对氧合成塔、加氢反应器、焦炭塔等要注意氢腐蚀的检查。
防护措施:在经济核算的前题下,防护高温高压氢腐蚀的措施可分成以下五类:
(1)合理选材—Nelson曲线
氢腐蚀的严重性是随温度和氢分压的增加而增加的,在碳钢中加入能形成稳定碳化的合金元素,可以提高钢材的抗腐蚀能力。
从Nelson曲线可以知道钢材
能够安全使用的温度和氢分压的上限。
但是Nelson曲线只是选材的基础,还需要合适的制造工艺来保证,特别是要十分重视选择合适的焊缝成分,并且焊后要进行适当的热处理。
(2)衬里或覆层
不锈钢衬里并不能防止氢扩散进入基体,但可以降低氢的渗透率。
采用堆焊或覆层的工艺,也可以获得抗氢腐蚀的保护层⑶降低容器内壁的温度
(3)根据Nelson曲线,在合适的范围内降低温度可避免氢腐蚀。
(4)从设计上考虑
把容器壁作为传热面,不仅可以降温,还可以回收热量。
采用内部隔热如耐火材料(冷壁加氢)。
从设计或工艺上防止局部过热。
(5)加强管理
避免误用钢种,可以用便携式光谱仪现场检验,严格执行工艺,憨厚适当热处理,尽量避免冷加工,避免过热和温度波动,开停车严格按照操作规程。
三、结语:
1.展望未来,氢损伤问题越来越被化工生产企业和检验检测机构所重视是不容质疑的,并且氢损伤会造成不可忽视的危害,需要我们时刻注意并且加以控制和解决。
2.对于生产产企业了解氢损伤的机理、特征、检验和防护是十分必要的,对于企业的安全生产运行,提高企业的生产效益,保障职工的人身权益具有重要意义。
参考文献:
[1]魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M]北京:化学工业出版社.2004.94
[2]GB/T3138-1995.金属镀覆和化学处理与有关过程术语[S]
[3]任凌波任晓蕾. 压力容器腐蚀与控制化学工业出版社, 2003。