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湿硫化氢造成Q345R钢腐蚀开裂的影响因素

  • 发布时间:2021-04-25 07:48:18,加入时间:2020年09月23日(距今1525天)
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Q345R钢是屈服强度达到345MPa级的压力容器专用钢板,它具有良好的综合力学性能和工艺性能,被广泛用于石油、化工、电站、锅炉等行业,一般用于制作反应器、热换器、分离器、导气管、液化气罐、锅炉气包及液化石油气瓶等。本文主要讨论湿硫化氢引起钢材开裂的影响因素。

1、MnS夹杂

MnS属于低熔点非金属夹杂物,是在金属凝固后形成的,多呈球状、带状或枝晶状。MnS在高温条件下具有一定的塑性和延展性,热轧处理时,钢中的球状MnS发生变形,从而被拉长和压扁,以扁平的条状存在。在随后的冷却过程中,MnS周围可能还会出现空隙,成为氢的聚集场所,导致晶界分离,成为微裂纹的起裂点。因为MnS夹杂与基体的结合力小于基体原子间的结合力,所以当空隙处聚集的氢压大于MnS夹杂与基体的结合力时,就会产生微裂纹,并成为HIC的起裂源。

2、H2S浓度

在环境其他参数相同的情况下,对SCC的敏感性随着H2S浓度的提高而增加,因此降低石油裂化气中H2S含量是减缓SCC的有效措施之一。

3、拉应力

拉应力的存在是发生SCC的必要条件,包括材料所受的内应力和外应力。内应力主要是焊接残余应力和冷加工残余应力,外应力主要是指工作压力。液化石油气球罐是由加工成型的球壳板在现场通过烛接组装而成,由于板壳较厚,需要多道焊接,容易在焊接接头部位产生过高的焊接残余应力,同时由于焊接产生的高温容易在晶相组织中形成高硬区域。

4、材料的表面缺陷

材料表面存在的缺陷如微裂纹、磕碰伤、焊疤等均会引起局部应力集中,在阳极溶解型开裂中会加速裂尖的溶解,在氢致滞后开裂中会促进氢的扩散与富集。

5、材料的组织状态

焊接引起的板条状马氏体组织和晶粒粗大的魏氏体组织都会成为SCC裂纹拓展的通道。同时,焊缝及热影响区硬度升高。当硬度大于HRC200时,热影响区韧性急剧下降。在温硫化氢条件下,会使碳化物界面上的氢浓度增大,从而削弱碳化物界面与基体的结合强度,促使裂纹萌生与扩展。尤其当碳化物以大片或连续网状分布时,危害更加显著。

为了预防H2S引起的Q345R钢开裂现象,主要措施有焊缝的热处理手段与涂层技术。北京志盛威华化工有限公司生产的多款耐高温陶瓷防腐涂料如ZS-711、ZS-811、ZS-1033、ZS-1041等都可以很好的解决SCC问题,需要根据实际应用工况选择合适的型号,具体的型号选择与方案设计可以咨询志盛威华唐工。

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