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奧氏體不銹鋼的連多硫酸應(yīng)力腐蝕（PTASCC）

2022-11-29 14:18:30 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

奧氏體不銹鋼的連多硫酸應(yīng)力腐蝕（PTASCC）

連多硫酸（H2SxO6，英文縮寫PTA）和亞硫酸SCC主要是發(fā)生在煉油工業(yè)，尤其是在催化裂化、脫硫塔、加氫裂化裝置、催化重整等裝置，是在停工和檢修期間發(fā)生的。

PTA和亞硫酸會(huì)導(dǎo)致敏感的奧氏體不銹鋼和鎳基合金發(fā)生SCC。焊接態(tài)普通或高碳不銹鋼如S30408/S30409和S31608/S31609，在焊縫熱影響區(qū)對(duì)PTASCC特別敏感。低碳鋼（＜0.03%C）在低于371℃（800℉）下較不敏感。化學(xué)特性穩(wěn)定的不銹鋼牌號(hào)如S32168和S34778對(duì)PTA較不敏感，特別是它們經(jīng)熱穩(wěn)定處理時(shí)。合金和化學(xué)特性穩(wěn)定或熱穩(wěn)定處理的材料對(duì)PTA的敏感性可以在根據(jù)ASTM G35[94]通過實(shí)驗(yàn)室腐蝕實(shí)驗(yàn)來確定。

產(chǎn)生PATSCC，往往與奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕密切相關(guān)。這種腐蝕首先是引起連多硫酸晶間腐蝕，接著引起PATSCC。在形貌上，裂紋總是為晶間型，且萌生和擴(kuò)展時(shí)要求相對(duì)低的拉伸應(yīng)力。奧氏體不銹鋼在運(yùn)行中與介質(zhì)中的硫化物作用，在表面生成FeS，在停工檢修時(shí)，設(shè)備表面與大氣中的氧和水分接觸而生成連多硫酸，即：

FeS + H2O + O2 → H2SxO6（x=3、4、5）（4-51）

影響PATSCC主要因素有：

a.pH值。

介質(zhì)環(huán)境必須達(dá)到一定酸度才可能發(fā)生，對(duì)300系不銹鋼來說，環(huán)境的pH值必須小于5時(shí)才可能發(fā)生；有研究發(fā)現(xiàn)在0.38M的連多硫酸溶液中，S31603表面形成的鈍化膜能有效地隔離介質(zhì)對(duì)合金的侵蝕；

b.材料的影響。

奧氏體不銹鋼中 C質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.08%時(shí)，若焊接或操作溫度達(dá)到敏化溫度范圍，通常會(huì)發(fā)生PATSCC。低碳（質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.03%）不銹鋼鋼和穩(wěn)定化不銹鋼，由于長期暴露在敏感溫度范圍中也可能變?yōu)槊舾胁牧稀４嬖诮Y(jié)焦情況時(shí)，敏感過程更迅速。S31603長期服役在650～720℃下，鋼中σ相析出是導(dǎo)致鋼在腐蝕環(huán)境下產(chǎn)生SCC的內(nèi)因，連多硫酸中的Cl-破壞了S31603表面的鈍化膜，不僅增加敏化S31603的PATSCC傾向，同時(shí)又加速PATSCC過程。

控制措施有：

a.采取干燥氮?dú)獯祾吆头忾]工藝設(shè)備，使其與氧（空氣）隔絕的方法來預(yù)防；

b.根據(jù)NACE SP0170[94]（原NACE RP0170[95]）規(guī)程，減少或消除PTA的方法包括停機(jī)和暴露于空氣后立即用堿或純堿溶液沖洗設(shè)備以中和硫化物，或在停機(jī)期間用干氮?dú)獯祾咭苑乐贡┞队诳諝庵小２捎脡A液洗清所有設(shè)備表面，中和各處可能生成的連多硫酸。推薦的堿洗液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的Na2CO3，清洗液中的氯化物的含量應(yīng)限制150mg?L-1；也可加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%的NaNO3以防奧氏體不銹鋼由氯化物引起的SCC。適當(dāng)?shù)募尤氡砻婊钚詣梢蕴岣邏A液對(duì)金屬表面的潤濕效果，提高堿洗質(zhì)量；應(yīng)注意如果硝酸鈉過量也會(huì)引起碳鋼的SCC；

c.選用含穩(wěn)定性元素的不銹鋼，如S32168、S34778。日本研制了改進(jìn)型347AP不銹鋼，其主要特點(diǎn)是降低C含量，由原347型的C質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.08%降到小于0.02%，同時(shí)提高了Nb的含量，由原347型的Nb大于10×C，提高到15×C。為彌補(bǔ)C的降低引起合金強(qiáng)度下降，又增加了N（質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.01%）。

參考文獻(xiàn)

[94] NACE SP 0170-2012.Protection of Austenitic Stainless Steels and Other Austenitic Alloys from Polythionic Acid Stress Corrosion Cracking During Shutdown of Refinery Equipment[S]

[95] NACE RP0170-2004.Protection of Austenitic Stainless Steels and Other Austenitic Alloys from Polythionic Acid Stress Corrosion Cracking During Shutdown of Refinery Equipment[S]

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