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  • 大口徑厚壁不銹鋼管應力腐蝕破裂的預測和防止措施

        在實際裝置上往往很難或者不可能預測應力腐蝕破裂的發生。從以前所述的各項實例來看,在大多數場合中對應其使用條件并不能說應力腐蝕破裂危險度都很高。大口徑厚壁鋼管廠為采取防護措施,需要花費或多或少的人力和物力,因此,要求必須以盡可能低的費用來解決問題是有困難的。

        以下介紹與大口徑厚壁不銹鋼管應力腐蝕破裂的預測和防止措施關系密切的若干事項:

        (1)冷卻水含Cl-濃度  在熱交換器之類設備的傳熱面上,由于冷卻水而引起的應力腐蝕破裂,如圖25曲線所示,冷卻水含Cr濃度以及被冷卻側的溫度都有很大影響。被冷卻側的溫度高時,必須特別小心。過去一直無事故正常運轉的裝置,也發現過由于冷卻水水質變化而引起事故的實例。

        (2)表面附著物一般都希望不形成表面附著物,特別是對傳熱面的冷卻側很有害。在熱交換器中,冷卻水側的附著物有泥土、鈣鹽、生物、腐蝕產物等各種各樣的沉積物。流速是決定形成附著物的因素之一。

        (3)形狀應該避免應力集中和縫隙的形成。例如,大口徑厚壁不銹鋼管對接焊時熔深不足,就有可能造成應力集中和縫隙同時存在的狀況。

        (4)殘余應力  根據實際經驗,在構成應力腐蝕破裂原因的應力之中主要是殘余應力(3],而殘余應力主要是由于冷加工以及焊接時引起的內應力。當然,這種內應力愈小愈好,例如焊后應采取消除應力退火,但它不僅增加費用并且在采取措施時還有一些困難,即變形、碳化物沿晶界析出、形成氧化皮以及內應力的消除程度等問題。所以應該根據必要程度和這些難點,加以全面考慮來決定是否采取消除應力退火。

        (5)碳化物沿晶界析出  有時也成為應力腐蝕破裂的原因。

        焊接區 殘余應力、應力集中以及碳化物沿晶界析出等,提供了引起大口徑厚壁鋼管應力腐蝕破裂的條件。從實際經驗來看,在焊接處附近產生的應力腐蝕破裂事例也不少。

        (6)冷加工的影響根據實驗室的試驗數據來看,有時增高附加應力也能保持同樣長的破斷時間,因此在這樣的情況中可以認為這種附加應力的作用方向是適宜的。但在實際上,由于殘余應力的積累,還是應該認為有害的場合較多。

        (7)大口徑厚壁鋼管材質的選擇   在選擇鋼種時。首先要考慮到各個元素的作用。有關的研究報告頗多,但在這里從實用的觀點出發僅就兩三種元素加以說明。Ni是提高抗應力腐蝕性最重要的元素。從圖2-26也可以看出,增加Ni含量效果很大。Mo,根據42%氯化鎂溶液腐蝕試驗(譬如日本工業標準JIS G0576)證明它有不良影響,但在實際使用當中卻往往表現出有益的效果。

        作為大口徑厚壁不銹鋼管應力腐蝕破裂試驗方法,沸騰42(45)94MgCl。溶液中的腐蝕試驗沿用已久,并已積累了豐富的實驗數據,并且還有試驗時間較短等優點,所以目前普遍采用此法,但這種方法的腐蝕條件卻與大多數實際情況差異過大。各種材質之間耐應力腐蝕性能的優劣,往往隨著腐蝕條件之不同而可能改變。因此,不能按照特定條件下所獲得的結果,來衡量其它場合,對于大多數實用環境來講,濃鹽水(例如NaCl20% +Na2Cr7O22H2O 1%的水溶液)腐蝕試驗較之42%MgCl2溶液的腐蝕試驗更適合實用。

        在選擇鋼種時,不僅要針對大口徑厚壁不銹鋼管應力腐蝕破裂問題,最好是根據與實際裝置運行條件完全相同的現場實驗結果。如果可能的話,還希望采取在實際裝置中用附加應力的試片等進行試驗的手段。

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