承压设备损伤模式识别.pdf

ICS 77.040.20 H 26 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 GB/T 承压设备损伤模式识别 Damage Modes Identification for Pressure Equipments （征求意见稿）-发布-实施 发布 GB/T I 目 次 前 言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 腐蚀减薄.2 5 环境开裂.33 6 材质劣化.46 7 机械损伤.61 GB/T II 前 言 GB/T 承压设备损伤模式识别与 API RP 571炼油设备中的失效机理（英文版）的一致性程度为修改。本标准第 1 章根据 GB/T 1.1-2009 的相关要求重新起草。本标准第 2 章根据 GB/T 1.1-2009 的相关要求重新起草。本标准第 3 章根据 API RP 571炼油设备中的失效机理 第 3 章 术语、定义和缩写（英文版）重新起草。本标准第 4 章根据 API RP 571 炼油设备中的失效机理 第 4 章 常见损伤机理所有工厂（英文版）和 API RP 571炼油设备中的失效机理 第 5 章 炼油厂损伤机理（英文版）重新起草，其中 4.10“高温硫化物腐蚀(无氢气环境)”跟据 API RP 580 基于风险的检验 附录 A表 1“减薄”重新起草，其中 4.27“甲酸腐蚀”、4.28“乙酸腐蚀”、4.29“乙二酸腐蚀”、4.30“对苯二甲酸腐蚀”、4.31“微振腐蚀”根据国标的相关要求重新起草。本标准第 5 章根据 API RP 571 炼油设备中的失效机理 第 4 章 常见损伤机理所有工厂（英文版）和 API RP 571炼油设备中的失效机理 第 5 章 炼油厂损伤机理（英文版）重新起草，其中 5.12“氰化物应力腐蚀开裂”跟据 API RP 580 基于风险的检验 附录 A表 2“应力腐蚀开裂”重新起草，其中 5.11“硝酸盐应力腐蚀开裂”、5.13“高温水应力腐蚀开裂”根据国标的相关要求重新起草。本标准第 6 章根据 API RP 571 炼油设备中的失效机理 第 4 章 常见损伤机理所有工厂（英文版）和 API RP 571炼油设备中的失效机理 第 5 章 炼油厂损伤机理（英文版）重新起草，其中 6.2“晶粒长大”跟据 API RP 580 基于风险的检验 附录 A表 3“环境冶金失效”重新起草，其中 6.16“辐照脆化”、6.17“应变时效脆化”根据国标的相关要求重新起草。本标准第 7 章根据 API RP 571 炼油设备中的失效机理 第 4 章 常见损伤机理所有工厂（英文版）和 API RP 571炼油设备中的失效机理 第 5 章 炼油厂损伤机理（英文版）重新起草，其中 7.2“机械磨损”、7.3“超压”、7.4“过载”、7.16“应力断裂”跟据 API RP 580 基于风险的检验 附录 A表 4“机械失效”重新起草，其中 7.17“粘着磨损”、7.18“磨粒磨损”、7.19“接触疲劳”、7.20“微动磨损”根据国标的相关要求重新起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会在役承压设备分技术委员会（SAC/TC 262/SC 6）提出并归口。本标准主要起草单位：略。本标准主要起草人：略。GB/T 1 承压设备损伤模式识别 1 范围 本标准规定了承压设备主要损伤模式的定义、机理、形态、影响因素、敏感材料、易发装置和设备、主要预防措施、检测方法、相关或伴随的其他损伤模式等。本标准适用于承压设备的安全管理、检修、事故分析与统计，为承压设备的事故调查分析和确定我国各类承压设备通用失效数据库提供依据。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适应于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适应于本文件。API RP 571 炼油设备中的失效机理 API RP 580 基于风险的检验 3 术语和定义 GB/T XXXX.1-XXXX承压设备系统基于风险的检验实施导则 第 1 部分：基本要求和实施程序界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 腐蚀减薄 corrosion thinning 构件材料在腐蚀介质或腐蚀环境的作用下，材料被腐蚀，造成的厚度减薄。3.2 环境开裂 environmental cracking 构件材料在介质或环境作用下发生的开裂，包含应力腐蚀开裂和非应力导向开裂。3.3 材质劣化 material deterioration 构件材料在温度或介质等因素作用下，金相组织或材料组成结构发生变化，导致耐腐蚀性能下降，或冲击韧性等力学性能指标降低的过程。3.4 机械损伤 mechanical damage 机械载荷作用下材料发生组织连续性被破坏或功能丧失等损伤的过程。3.5 奥氏体钢 austenitic stainless steel 300 系列不锈钢或一种镍基合金(金相组织为奥氏体)，包括 304304L304H309310316316L316H321321H347 及 347H。“L”和“H”后缀分别为低和高含碳量的受控范围。3.6 碳素钢 carbon steel 未人为添加合金元素的钢，可能含有少量材料规范所允许的、可能会影响耐腐蚀性、焊后强度以及韧性的元素，这些少量元素包括CrNiMoCuSSiPAlV及B。GB/T 2 3.7 双相不锈钢 duplex stainless steel 含有奥氏体铁素体混合组织的不锈钢族，包括合金22052304及2507等。300系列不锈钢的焊缝亦可能出现双相组织。3.8 铁素体不锈钢 ferritic stainless steel 使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢，包括405409430442及446型等。3.9 低合金钢 low alloy steel 含有达到9%铬元素和其它合金添加成分，以提高材料高温强度抗蠕变性能的钢族，包括C-0.5MoMn-0.5Mo1Cr-0.5Mo1.25Cr-0.5Mo2.25Cr-1.0Mo5Cr-0.5Mo及9Cr-1Mo。3.10 马氏体不锈钢 martensitic stainless steel 可以通过热处理（淬火、回火）对材料性能进行调整的不锈钢，包括410410S416420440A440B及440C型。3.11 镍基合金 nickel-based alloy 以镍作为主要合金元素（30%）的合金族，包括合金200400K-500800800H825600600H617625718X-750和C276。3.12 不锈钢 stainless steel 以铬作为耐蚀性的基本元素，含铬量达到12%左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（自钝化膜），可阻止钢材基体进一步腐蚀，能够耐受一定的空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。按在室温下金相组织分为四类：奥氏体不锈钢铁素体不锈钢马氏体不锈钢双相不锈钢。4 腐蚀减薄 4.1 盐酸腐蚀 4.1.1 定义 金属与盐酸接触时发生的全面腐蚀/局部腐蚀。4.1.2 损伤机理 M+2HClMCl2+H2（1）4.1.3 损伤形态 碳钢和低合金钢盐酸腐蚀时可表现为均匀减薄，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。300 系列不锈钢和 400 系列不锈钢发生盐酸腐蚀时可表现为点状腐蚀，形成直径为毫米级的蚀坑，甚至可发展为穿透性蚀孔。4.1.4 敏感材料 常见金属材料，一般指碳钢、低合金钢、300 和 400 系列不锈钢。4.1.5 主要影响因素 a)盐酸浓度：腐蚀速率随着盐酸浓度的升高而增大。在换热器和管道中的氯化铵盐或盐酸胺盐沉积物易从工艺流或注入的洗涤水中吸收水份，在沉积物下可形成局部的氯化氢水溶液，水溶液的pH值GB/T 3 低于4.5时对碳钢和低合金钢的腐蚀性较强；b)温度：腐蚀速率随着温度的升高而增大；c)合金成分：300系列不锈钢和400系列不锈钢抗盐酸腐蚀能力较差，合金400、钛（含钛合金）和镍（含镍合金）对盐酸具有较好的抗腐蚀能力，尤其对温度不高的稀盐酸有优良的抗蚀性；d)催化/钝化剂：氧化剂(氧气、铁离子和铜离子)存在时，会加速合金 400 和合金 B-2 的腐蚀；氧化性氛围中的钛具有优良的抗盐酸腐蚀能力。4.1.6 易发装置和设备 a)常减压装置：常压塔塔顶系统中，塔顶蒸汽流降温形成含盐酸的冷凝液，pH值较低，可对管道和换热器（包括壳体、管束和管箱）造成快速腐蚀；b)加氢装置：反应产物含有HCl，在冷凝后形成盐酸腐蚀；废气系统含有氨和盐酸，对热进料/出料交换器形成氯化铵盐的垢下腐蚀；蒸馏工段可发生严重的盐酸露点腐蚀；c)催化重整装置：催化剂中氯被置换形成盐酸，对废气系统、再生系统、稳定塔、脱丁烷塔和进料/预热交换器造成腐蚀；含盐酸蒸汽流经分馏工段，可导致盐酸露点腐蚀；d)氯丙烯装置：盐酸吸收塔塔底进入的HCl气体吸收后成为盐酸，塔体及氯化氢气体入口及盐酸出口管易发生盐酸腐蚀。4.1.7 主要预防措施 a)常减压装置：控制原油塔进料中的氯化物，使塔顶回流罐液体中的氯化物含量不超过20ppm；改善材质适应性，如碳钢升级为镍基合金或钛；进行注水稀释，急冷塔顶工艺物料，通过稀释降低盐酸浓度；按pH值情况在脱盐装置下游注入适量苛性碱，但须控制碱液温度、浓度和注入量，避免进料预热系统的碱应力腐蚀开裂和积垢；将缓蚀剂（氨、中和胺和成膜胺等）注入常压塔塔顶操作温度在露点以上的管线；b)加氢装置：降低上游装置中氯化物盐、盐酸胺盐的夹带量；降低氢气中盐酸夹带量，可安装专用洗涤器或保护床；易发生盐酸腐蚀的部位采用耐蚀镍基合金；c)催化重整装置：采用与上述加氢装置相同的措施；降低进料中的水和/或含氧物质，减少催化剂中氯化物脱离量；采用加装特殊吸附剂的脱氯设备；d)氯丙烯装置：内衬橡胶类非金属材料；内衬环氧树脂类非金属材料；采用整体石墨塔体。4.1.8 检测方法 a)盐酸腐蚀主要对碳钢/低合金钢造成均匀减薄为主的损伤，对300/400系列不锈钢造成点蚀为主的。前者一般表现为壁厚减薄，检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；后者一般表现为点蚀坑/蚀孔，检测方法一般为宏观检查；b)腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)介质的pH值、氯化物含量的测定和监控；d)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。4.1.9 相关或伴随的其他损伤模式 H2SHClH2O 腐蚀、氯化铵腐蚀、氯化物应力腐蚀开裂、湿硫化氢破坏。4.2 电化学腐蚀 4.2.1 定义 两种材料连接处浸入电解质液中，由于材料电极电位的不同，形成同时进行的阳极反应和阴极反应过程的腐蚀，这两种材料分别称为阳极材料和阴极材料。4.2.2 损伤机理 阳极：GB/T 4 M-neMn+ne（2）阴极：Sk+keS （3）4.2.3 损伤形态 多发生在两种材料连接处，损伤形态与材料组合、电解质流体导电性和阳极/阴极相对暴露面积等有关，阳极材料可能发生均匀腐蚀或局部腐蚀，形成蚀坑、蚀孔、沟槽或裂缝等。4.2.4 敏感材料 除贵重金属外的所有材料。4.2.5 主要影响因素 a)介质：介质须为电解质流体，可传导电流；b)材料组合：两种不同的材料，均与同一个电解质流体接触，材料的电极电位差值越大，电化学腐蚀越严重；c)电气闭合回路：阳极材料和阴极材料之间可发生电荷移动；d)相对暴露面积：阳极材料在同一个电解质流体暴露面积相对阴极越小，腐蚀速率越快；e)表面状态：单一材料，存在表面涂层、钝化膜或结垢等情况时，其自身即可构成电化学腐蚀。4.2.6 易发装置和设备 a)电化学腐蚀可发生在任何电解质流体中存在电气连接的不同材料间；b)使用不同材质制造的设备、设备钝化膜或涂层发生破损处、埋地管道、江河或海洋中的管道等。4.2.7 主要预防措施 a)设计：优化设计，避免形成电化学腐蚀的材料组合，选择同一材料或电极电位相近的材料，或者采用电绝缘的方法是不同材料间不能形成电气闭合回路；b)相对暴露面积：增大阳极/阴极相对暴露面积，减缓阳极的腐蚀速率；c)涂层：为阳极材料与电解质流体接触面设置涂层或钝化膜；d)阴极保护：外部设置合理的保护电极。4.2.8 检测方法 a)电化学腐蚀可能造成均匀减薄或在不同材料连接处及材料不连续处局部腐蚀，前者一般表现为壁厚减薄，检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；后者一般表现为点蚀坑、蚀孔、沟槽或裂缝，检测方法一般为宏观检查；b)若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)定期测量阴极保护装置。4.2.9 相关或伴随的其他损伤模式 土壤腐蚀 4.3 硫酸腐蚀 4.3.1 定义 金属与硫酸接触时发生的腐蚀。4.3.2 损伤机理 M+H2SO4（稀）MSO4+H2（4）M+2H2SO4（浓）MSO4+2H2O+SO2 （5）GB/T 5 4.3.3 损伤形态 由稀硫酸引起的钢腐蚀通常表现为全面减薄或点蚀，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。浓硫酸多在与金属接触部位形成局部腐蚀，但可引起钢制容器或构件的钝化。4.3.4 敏感材料 常见金属材料，包括碳钢、316L不锈钢、合金20、高硅铸铁、高镍铸铁、合金B-2和合金C276。4.3.5 主要影响因素 a)酸浓度：酸浓度低于65%，则碳钢腐蚀速率较大；、合金含量、污染物和有无氧化剂；b)流速：流速超过0.6m/s，碳钢腐蚀速率较大；c)温度：与水混合的混合点会导致热量释放致温度升高，腐蚀速率较大；d)合金含量：按耐蚀能力从低到高：碳钢、316L不锈钢、合金20、高硅铸铁、高镍铸铁、合金B-2和合金C276；e)腐蚀杂质：氧化剂的存在可大大加快腐蚀速率。4.3.6 易发装置和设备 a)硫酸烷基化装置：易受硫酸腐蚀部位包括反应器废气管线、再沸器、脱异丁烷塔塔顶系统和苛性碱处理工段；b)废水处理装置：硫酸通常在分镏塔和再沸器的底部蓄积，在此部位硫酸变浓，腐蚀性较强。4.3.7 主要预防措施 a)合金20、合金904L和合金C-276等合金可抗稀酸腐蚀并在表面形成一层保护性硫酸铁膜；b)根据硫酸的实际浓度、流速和温度等选择对应等级的材质；c)利用浓硫酸的钝化作用，用钢制储罐储运浓硫酸；d)注入适量苛性碱中和酸值。4.3.8 检测方法 a)检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；b)若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)介质的pH值的测定和监控；d)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。4.3.9 相关或伴随的其他损伤模式 碳钢和合金 400 的环境开裂，主要有氢应力开裂、氢鼓包、氢致开裂、应力导向氢致开裂。4.4 氢氟酸腐蚀 4.4.1 定义 金属与氢氟酸接触时发生的腐蚀。4.4.2 损伤机理 M+2HFMF2+H2 （6）4.4.3 损伤形态 腐蚀表现为碳钢的全面减薄或严重局部减薄，腐蚀形成的氟化亚铁垢皮较为常见，还可能伴有氢应力开裂、鼓包、氢致开裂、应力导向氢致开裂损伤；合金 400 遭受腐蚀时多表现为全面减薄，且很少有积垢现象。GB/T 6 4.4.4 敏感材料 碳钢、铜-镍合金、合金400。4.4.5 主要影响因素 a)流速：碳钢在干浓酸中会形成一层保护性的氟化物垢皮。由于高速度或强紊流而引起的保护性结皮损失会导致腐蚀速率大大加快；b)浓度：水的存在会破坏氟化物垢皮的稳定性，并将其转变为大量非保护性垢皮。高浓度的氢氟酸其腐蚀速率随着氢氟酸浓度减小(含水量增大)而增大；c)温度：腐蚀速率随着温度升高而增大。d)腐蚀杂质：介质中如果含有Cu、Ni、Cr的离子可能会加速氢氟酸腐蚀，总腐蚀杂质元素(RE)当量可按经验公式计算RE=Cu%+Ni%+Cr%。如果介质具有氧化性会增大碳钢的腐蚀速率。4.4.6 易发装置和设备 氢氟酸烷基化装置：临氢氟酸环境的设备和管道，以及含酸火炬气管道。除氢氟酸再蒸馏塔/再生塔和除酸中和容器通常部分或全部采用合金400外，大多数设备都由碳钢制成。一般高腐蚀速率主要发生在以下部位：操作温度高于66的管道和设备，包括泄压阀入口、小口径放气口和排气口的盲管段，以及位于异构体汽提塔、脱丙烷塔和氢氟酸汽提塔/丙烷汽提塔塔顶部位的管道和换热器、酸汽化器等。4.4.7 主要预防措施 a)监测操作温度超过66的碳钢管道和设备的壁厚减薄，对不能满足使用要求的提高材料等级如可采用合金400；b)控制进料中水、氧和其它腐蚀杂质加以预防，如将RE含量限制为不超过0.20%。4.4.8 检测方法 a)检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；b)若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。4.4.9 相关或伴随的其他损伤模式 碳钢和合金 400 的环境开裂，主要有氢应力开裂、氢鼓包、氢致开裂、应力导向氢致开裂。4.5 磷酸腐蚀 4.5.1 定义 金属与磷酸接触时发生的腐蚀。4.5.2 损伤机理 2M+2H3PO42MPO4+3H2（7）4.5.3 损伤形态 碳钢和低合金钢遭受磷酸腐蚀时多呈全面减薄或局部减薄。4.5.4 敏感材料 碳钢、304L不锈钢、316L不锈钢和合金20。4.5.5 主要影响因素 a)酸浓度：若不存在自由水，固体磷酸（如含磷酸催化剂）不具有腐蚀性；b)温度：腐蚀速率随着温度上升而加快；GB/T 7 c)腐蚀杂质：氯化物等可增强磷酸腐蚀能力。4.5.6 易发装置和设备 a)聚合装置：水与催化剂混合的管道和设备；b)易发于介质低速区或流动死角，例如管道集合管、盲管、釜式再沸器底部和换热器局部熔透焊缝等，在这些部位有足够的滞留时间使酸滴沉降或聚集。4.5.7 主要预防措施 a)水份：在水份无法完全脱除的部位，选择耐腐蚀能力足够的材质；b)温度：对于温度不超过49，即使浓度为100%的磷酸，304L不锈钢亦具有很好的耐腐蚀性能；对于温度在49107范围内的磷酸，宜用316L不锈钢；c)浓度：浓度不超过85%的磷酸可用316L不锈钢和合金20。4.5.8 检测方法 a)检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；b)若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。4.5.9 相关或伴随的其他损伤模式 湿硫化氢破坏。4.6 苯酚腐蚀 4.6.1 定义 苯酚腐蚀（又称石碳酸）腐蚀，即金属与苯酚接触时发生的腐蚀。4.6.2 损伤机理 2M+2C6H5OH2MC6H5O+H2(8)4.6.3 损伤形态 a)碳钢遭受腐蚀时可表现为全面腐蚀或局部腐蚀；b)存在流体冲刷时多引起局部减薄。4.6.4 敏感材料 碳钢、硬度较低的奥氏体不锈钢（如304L、316L等）、合金C276。4.6.5 主要影响因素 a)温度：低于121时腐蚀速率较小；碳钢和304/304L奥氏体不锈钢在232以上的苯酚环境中腐蚀速率较大；b)浓度：稀释水溶液(5-15%苯酚)腐蚀性较强；c)材质：按材料耐苯酚蚀性从弱到强为碳钢、硬度较低的奥氏体不锈钢（如304L、316L等）、合金C276；d)流速：介质高流速可促进局部腐蚀。4.6.6 易发装置和设备 a)润滑油装置中的苯酚提取设施；b)苯酚丙酮装置的苯酚塔再沸器和废苯酚回收工段的加热器；c)双酚A装置的苯酚回收塔再沸器、苯酚提纯塔再沸器。GB/T 8 4.6.7 主要预防措施 a)流速：苯酚回收工段苯酚介质流动速度控制在30 fps；b)温度：苯酚回收塔塔顶温度保持在高于露点温度至少17；c)选材：316L奥氏体不锈钢可用于处理含有苯酚的水的干式塔、苯酚闪蒸塔和各种冷凝器壳体以及分离汽锅的顶部；萃取炉中的管和联管箱亦宜用316L奥氏体不锈钢；对于316L奥氏体不锈钢不能满足耐蚀要求的场合，如介质流速较高时宜用合金C276。4.6.8 检测方法 a)检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；b)若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时，可用自动超声波扫查/导波法或断面射线检查法查找局部减薄部位，并对减薄部位进行壁厚测定；c)设置腐蚀探针/腐蚀挂片监控实时腐蚀速率。4.6.9 相关或伴随的其他损伤模式 无。4.7 大气腐蚀 4.7.1 定义 未敷设保温层等覆盖层的金属在大气中发生的腐蚀。4.7.2 损伤机理 阳极反应：Me Men+ne(9)阴极反应：O2+2H2O+4e4OH-（中性或碱性溶液）(10)O2+4H+4e2H2O （酸性溶液）(11)4.7.3 损伤形态 a)碳钢和低合金钢遭受腐蚀时主要表现为均匀减薄或局部减薄；b)奥氏体不锈钢遭受腐蚀时可能发生表面应力腐蚀，主要因大气中含有的 Cl 离子引起；c)铝、镁和钛等金属因新鲜金属与大气接触后可在表面生成一层氧化膜，并失去表面金属光泽；d)铜在遭受大气腐蚀时易在金属表面生成绿色腐蚀产物。4.7.4 敏感材料 碳钢、低合金钢、铝、镁、铜等部分有色金属及其合金。4.7.5 主要影响因素 a)大气成分：含有氯离子的海洋大气和含有强烈污染的潮湿工业大气是最严重的大气腐蚀环境；b)湿度：干燥的大气腐蚀能力很弱，而湿度较大的大气环境，尤其时容易凝结水滴的大气环境腐蚀能力较强。以碳钢为例，当空气中相对湿度超过60%以上时，碳钢腐蚀速率呈指数曲线上升，而空气相对湿度低于50%，腐蚀速率则较低；c)温度：材料表面温度宜高出环境露点温度 至少3以上，否则易在材料表面形成冷凝水造成腐蚀。4.7.6 易发装置和设备 所有暴露在大气环境中的装置和设备。GB/T 9 4.7.7 主要预防措施 a)防腐涂层：可使用有机、无机涂层和金属镀层；b)选材：可选用耐候钢、不锈钢或者在材料冶炼过程中加入Cu、P、Cr、Ni等合金元素；c)控制湿度：一般认为湿度在50%以下腐蚀速率较低，湿度在30%以下腐蚀速率极低；d)环保：增强大气环境保护，减少大气中的污染物含量。4.7.8 检测方法 a)检测方法一般为宏观检查腐蚀部位壁厚测定；b)自动超声波扫查/导波法可对架空管道或无支撑部位容器壁进行检测。4.7.9 相关或伴随的其他损伤模式 氯离子应力腐蚀开裂。4.8 层下腐蚀 4.8.1 定义 敷设保温层等覆盖层的金属在覆盖层下发生的腐蚀。4.8.2 损伤机理 阳极反应：Me Men+ne (12)阴极反应：O2+2H2O+4e4OH-（中性或碱性溶液）(13)O2+4H+4e2H2O （酸性溶液）(14)4.8.3 损伤形态 a)碳钢和低合金钢遭受腐蚀时主要表现为覆盖层下局部减薄；b)奥氏体不锈钢遭受腐蚀时可能发生覆盖层下金属表面应力腐蚀，因覆盖层与材料表面间容易在覆盖层破损部位渗水，随着水汽蒸发，雨水中氯化物会凝聚下来，有些覆盖层本身含有的氯化物也可能溶解到渗水中，在残余应力作用下（如焊缝和冷弯部位），容易产生应力腐蚀开裂；c)铝、镁和钛等金属发生层下腐蚀后可在表面生成一层氧化膜，并失去表面金属光泽；d)铜在遭受层下腐蚀时易在金属表面生成绿色腐蚀产物。4.8.4 敏感材料 碳钢、低合金钢、铝、镁、铜等部分有色金属及其合金。4.8.5 主要影响因素 a)大气成分：含有氯离子的海洋大气和含有强烈污染的潮湿工业大气易导致严重层下腐蚀；b)覆盖层防护质量：如果覆盖层防护不严密，覆盖层的间隙处或破损处容易容易渗水，水的来源比较广泛，可能来自雨水的泄漏和浓缩、冷却水塔的喷淋、蒸汽伴热管泄漏冷凝等。渗水可导致碳钢和低合金钢的腐蚀，如果渗水中含有氯离子并浓缩聚集，也可导致奥氏体不锈钢的层下表面开裂；c)温度：多发生在-12120温度范围内，尤以5093区间最为严重。4.8.6 易发装置和设备 a)所有敷设保温层等覆盖层的装置和设备中覆盖层破损处；b)用蒸汽等进行加温伴热的设备和管道；c)法兰和其它管件的覆盖层端口；d)年降雨量较大地区或沿海区的设备。GB/T 10 4.8.7 主要预防措施 a)防腐涂层：可使用有机、无机涂层和金属镀层；b)选材：可选用耐候钢、不锈钢或者在材料冶炼过程中加入Cu、P、Cr、Ni等合金元素；c)控制覆盖层质量：一般认为覆盖层良好的情况下几乎不会发生层下腐蚀，对于覆盖层破损的部位应及时进行修复；d)环保：增强大气环境保护，减少大气中的污染物含量；e)操作温度：如果工艺允许尽量避开层下腐蚀敏感温度区间运行。4.8.8 检测方法 a)检测方法一般为覆盖层宏观检查覆盖层破损部位/有怀疑部位壁厚测定；b)导波法可对未拆除覆盖层部位进行一定条件下的截面腐蚀减薄量检测；c)管道自动爬行检测器可以对满足仪器检测条件的管道进行覆盖层下腐蚀检测。4.8.9 相关或伴随的其他损伤模式 氯离子应力腐蚀开裂。4.9 土壤腐蚀 4.9.1 定义 金属接触到土壤时发生的腐蚀。4.9.2 损伤机理 阳极反应：Me Men+ne(15)阴极反应因土壤性质而异。4.9.3 损伤形态 土壤腐蚀多表现为局部腐蚀，形成蚀坑甚至蚀孔，腐蚀的严重程度取决于局部的土壤条件和设备金属表面环境条件的变化。4.9.4 敏感材料 碳钢、铸铁、球墨铸铁。4.9.5 主要影响因素 a)土壤电阻率：电阻率大的土壤对金属的腐蚀性较低；b)水分含量：水分含量大的土壤对金属的腐蚀性能较强；c)溶解盐浓度：溶解盐浓度大的土壤对金属的腐蚀性较强；d)酸度：酸度大的土壤对金属的腐蚀性较强；e)温度：土壤的腐蚀速率随金属温度的增加而增加；f)位置：土壤和空气的界面区域湿度和氧气有利于土壤腐蚀的发生；g)保护层：保护层良好的部位腐蚀情况轻微，保护层破损处或效果较差的位置腐蚀情况较严重；h)阴极保护：保护良好的部位腐蚀情况轻微，保护效果较差的位置腐蚀情况较严重；i)其他：包括土壤多样性、杂散电流、微生物、氧浓差等。4.9.6 易发装置和设备 a)埋设于地下并与土壤直接接触的设备；b)埋设于地上，但但设备的底部或其他某部位与土壤直接接触；c)埋地或半埋地管道；GB/T 11 d)设立在地面上且有一部分与土壤相连的金属支撑结构。4.9.7 主要预防措施 a)采用特殊回填填料或回填方式，改善设备周围的土壤条件；b)保护层：可使用有机、无机涂层和金属镀层；c)阴极保护：设置有效的阴极保护。4.9.8 检测方法 a)参考电极法：地下结构可测量附近专用参考电极；b)压力试验：验证遭受腐蚀后结构的强度；c)导波检测：应用于管涌、埋地或半埋地管道检测；d)管道自动爬行检测：对满足检测条件的管道可进行管内壁和覆盖层下腐蚀检测。4.9.9 相关或伴随的其他损伤模式 微生物腐蚀。4.10 高温硫化物腐蚀(无氢气环境)4.10.1 定义 无氢气环境中碳钢或低合金钢等与硫化物反应发生的腐蚀。4.10.2 损伤机理 MRSMSR(16)4.10.3 损伤形态 a)多为均匀减薄，有时表现为局部腐蚀，高流速时局部腐蚀明显；b)腐蚀发生后部件表面多覆盖硫化物膜，膜厚度跟材料、介质腐蚀性、流速和杂质浓度有关。4.10.4 敏感材料 a)所有铁基材料，包括碳钢、低合金钢、300 系列不锈钢和 400 系列不锈钢；b)镍基合金会不同程度地发生硫化物腐蚀，腐蚀速率取决于材料合金元素，尤其是 Cr 含量；c)和碳钢相比，铜基合金发生硫化物腐蚀的起始温度更低。4.10.5 主要影响因素 a)合金元素：硫化物腐蚀取决于反应产生的保护性硫化物膜的钝化能力，一般而言，Cr含量越高，耐硫化物腐蚀能力越强；b)温度：铁基合金的硫化物腐蚀通常在金属温度超过 260时开始发生，温度越高，腐蚀越快；c)硫含量：物料中的硫腐蚀是指在高温下能够发生热分解生产硫化氢的硫化物和其他活性含硫物引起的腐蚀，与介质中的总硫含量不具有完全对应性。d)流速：反应产生的硫化物保护膜可以提供不同的防护效果，保护膜的钝化能力除受合金成分影响外，还跟介质的流速有关，高流速下保护膜容易被破坏掉，使腐蚀速度加剧。4.10.6 易发装置和设备 a)处理含硫物料的设备和管道的高温段；b)在常减压、FCC、焦化炉、加氢裂化和加氢精制装置中较常见；c)使用油、气、焦和其它燃料的加热炉，腐蚀程度取决于燃料中的硫含量；d)暴露在含硫气体中的锅炉和高温设备。4.10.7 主要预防措施 a)材质升级：提高材料中 Cr 的含量；GB/T 12 b)复合层防护：采用 300 系列或 400 系列不锈钢复合材质；c)低合金钢渗铝：可降低硫化速率，但无法提供彻底防护。4.10.8 检测方法 a)监测工艺条件：温度和硫含量的变化；b)测厚：条件允许的情况下采用超声波测厚检测壁厚变化；c)射线检测：射线检测可有效检出局部腐蚀区域；d)系统分析：可能发生硫化物腐蚀的环境中采用预先控制或可追溯的 PMI 系统来检查和确定合金组成。4.10.9 相关或伴随的其他损伤模式 高温硫化物腐蚀（氢气环境）4.11 高温硫化物腐蚀(氢气环境)4.11.1 定义 氢气环境中碳钢或低合金钢等与硫化物反应发生的腐蚀。4.11.2 损伤机理 MRSMSR(17)4.11.3 损伤形态 a)通常表现为均匀减薄，同时生成 FeS 保护膜，膜层大约是被腐蚀掉的金属体积的 5 倍，并可能形成多层膜；b)金属表面保护膜因结合牢固且有光泽的灰色膜容易误认为是没有发生腐蚀的金属。4.11.4 敏感材料 碳钢，低合金钢，400 系列不锈钢，300 系列不锈钢 4.11.5 主要影响因素 a)温度：铁基合金的硫化物腐蚀通常在金属温度超过 260时开始发生，温度越高，腐蚀越快；b)合金元素：硫化物腐蚀取决于反应产生的保护性硫化物膜的钝化能力，氢的存在会破坏保护膜的稳定性，一般而言，Cr 含量越高，耐硫化物腐蚀能力越强。合金中 Cr 含量低于 7-9Cr，耐腐蚀性能提高很少。按耐蚀性能由低到高排列：碳钢，低合金钢，400 系列不锈钢，300 系列不锈钢；含 Cr 的镍基合金和奥氏体不锈钢类似，Cr 含量相近的材料其耐腐蚀能力相近；c)氢分压：存在明显的氢分压时，氢气环境下的高温硫化物腐蚀速率比无氢环境下的高温硫化物腐蚀高得多；d)硫化氢分压：腐蚀速率随硫化氢分压的增加而增大。4.11.6 易发装置和设备 a)处理高温氢气/硫化氢介质的设备和管道中易发生这种腐蚀，包括所有的加氢装置，典型的有加氢脱硫，加氢精制和加氢裂化装置，其腐蚀速率高达石脑油脱硫装置腐蚀速率的 2 倍；b)注氢点下游的设备和管道腐蚀速率较高。4.11.7 主要预防措施 a)使用 Cr 含量高的合金，在服役温度下 300 系列不锈钢如 304L，316L，321 和 347 耐蚀能力较强；b)优化工艺，降低氢分压。GB/T 13 4.11.8 检测方法 a)监测工艺条件：实际操作温度的变化；b)测厚：条件允许的情况下采用宏观检查超声波测厚检测壁厚变化；c)射线检测：射线检测可有效检出局部腐蚀区域；d)系统分析：定期进行工艺模拟以确认实际的硫化氢含量是否增加。4.11.9 相关或伴随的其他损伤模式 高温硫化物腐蚀（不含 H2）4.12 环烷酸腐蚀 4.12.1 定义 在 204到 400温度范围内，环烷酸对合金钢进行的腐蚀。4.12.2 损伤机理 2RCOOH2M2MRCOOH2(18)4.12.3 损伤形态 a)高流速区可形成局部腐蚀，如孔蚀，甚至形成带锐缘的沟槽；b)低流速凝结区，一些合金包括碳钢、低合金钢和 400 系列不锈钢的腐蚀表现为均匀腐蚀或孔蚀。4.12.4 敏感材料 碳钢，低合金钢，300 系列不锈钢，400 系列不锈钢，镍基合金。4.12.5 主要影响因素 a)酸值：腐蚀速率随烃相酸值的增加而增大，烃相指不含游离水的热干烃，酸值通常用中和值或总酸值表征。原油中不同环烷酸其腐蚀性不一，腐蚀速率与总酸值的关系不能完全对应，是由实际介质成分决定的；b)温度：通常发生在温度范围为 218400的烃相介质中，随着温度的升高腐蚀加剧，超过这个温度范围偶见腐蚀发生；c)硫含量：烃相中的硫可反应生成硫化亚铁保护膜，对环烷酸腐蚀有减缓作用，硫含量越低，对环烷酸腐蚀越有利；d)流速：流速越高，腐蚀速率越大；e)相态：两相流（气相和液相）、湍流区、蒸馏塔的气相露点部位腐蚀严重；f)材料：合金中 Mo 含量增高可以提高耐蚀性，Mo 含量下限为 2-2.5%，具体 Mo 含量可根据原油及侧线中的总酸值确定；4.12.6 易发装置和设备 a)常减压装置加热炉炉管，常压和减压转油线，减底管线，AGO 循环系统，HVGO 和 LVGO 循环系统。以一次加工为高酸原油产品为原料的延迟焦化装置 LCGO 和 HCGO 系统中可能发生环烷酸腐蚀；b)管道高流速、湍流、流向改变的部位容易发生环烷酸腐蚀，以泵的内构件、阀门、弯头、三通、减压器，及焊缝和热偶套管这些流场受到扰动的部位；c)常减压塔内构件在闪蒸区、填料和高酸物流凝结或高速液滴冲击的部位易发生腐蚀；d)常减压装置的下游装置内注氢点之前热烃物料系统。GB/T 14 4.12.7 主要预防措施 a)掺炼：原设计不耐环烷酸腐蚀的装置或系统部件，原料油混合掺炼，降低酸值或提高硫含量；b)材质选用：使用高 Mo 含量的合金来提高耐蚀性，严重腐蚀时宜采用 317L 奥氏体不锈钢；c)缓蚀剂：选用合适的缓蚀剂；4.12.8 检测方法 a)监测工艺条件：原油和侧线物流中的酸值和硫含量，确定酸在不同馏分中的分布；b)测厚：条件允许的情况下采用宏观检查超声波测厚检测壁厚变化；c)射线检测：射线检测可有效检出局部腐蚀区域；d)探针或挂片：设置电阻腐蚀探针和腐蚀挂片架；e)腐蚀产物监测：检测物流中的 Fe 和 Ni 含量来评估系统的腐蚀程度；f)氢通量监测：使用氢探针监测氢通量。4.12.9 相关或伴随的其他损伤模式 硫化物腐蚀。4.13 氧化腐蚀 4.13.1 定义 高温下金属与氧气发生反应生成金属氧化物的过程。4.13.2 损伤机理 a)在高温下，氧气和碳钢及合金钢反应生成氧化物膜。b)通常发生在用于加热炉和锅炉燃烧的氧环境中（大约占空气的 20%）。4.13.3 损伤形态 a)多数合金，包括碳钢和低合金钢，氧化腐蚀表现为均匀减薄，腐蚀发生后在金属表面生成氧化物膜；b)300 系列不锈钢和镍基合金在高温氧化作用下易形成暗色的薄氧化物膜，温度极高时腐蚀比较严重，金属损失明显。4.13.4 敏感材料 a)所有铁基材料，包括铸态或者锻态的碳钢和低合金钢；b)所有 300 系列不锈钢、400 系列不锈钢和镍基合金会发生不同程度的氧化腐蚀。4.13.5 主要影响因素 a)影响高温氧化的主要因素是金属温度和合金成分。b)温度：538以上碳钢的氧化腐蚀明显，随温度升高腐蚀加剧；c)合金成分：碳钢和其它合金的耐蚀性通常取决于材料的 Cr 含量，300 系列不锈钢在 816以下有良好的耐蚀性。4.13.6 易发装置和设备 氧化腐蚀易发生在加热炉、锅炉和其它火焰加热器等高温环境中运行的设备，尤其是在温度超过538的设备和管道中。4.13.7 主要预防措施 a)材质升级：首选 Cr 含量高的材质，次选添加 Si 和 Al 的材料；b)保护层：敷设表面保护层将金属表面与高温氧化性氛围隔离开。GB/T 15 4.13.8 检测方法 a)监测工艺条件：温度监测，防止运行超温；b)厚度测量：超声波测厚。4.13.9 相关或伴随的其他损伤模式 无。4.14 冷却水腐蚀 4.14.1 定义 冷却水中由溶解盐、气体、有机化合物或微生物活动引起的碳钢和其它金属的腐蚀。4.14.2 损伤机理 溶解氧氛围：阳极为 FeFe2+2e（19）阴极为 O2+2H2O+4e4OH-（20）溶解盐氛围：Fe2H2OFe(OH)2H2（21）或 2FeO2+2H2O2Fe(OH)2（22）有机化合物或微生物的存在会直接造成点蚀，典型情况有铁细菌或者硫酸盐还原菌的点蚀。4.14.3 损伤形态 a)溶解氧下冷却水对碳钢的腐蚀多为均匀腐蚀；b)冷却水腐蚀主要推动因素为垢下腐蚀、缝隙腐蚀或微生