承压设备损伤模式识别课件.ppt

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1、少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤少壮不努力，老大徒悲伤2023/1/18承压设备损伤模式识别承压设备损伤模式识别锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂目录目录1引言引言2腐蚀减薄腐蚀减薄3环境开裂环境开裂4材质劣化材质劣化5机械损伤机械损伤6其它损伤其它损伤锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂报告内容报告内容1引言引言2腐蚀减薄腐蚀减薄3环境开裂环境开裂4材质劣化材质劣化5机械损伤机械损伤6其它损伤其它损伤承压设备损伤模式识别承压设备损伤模式识别锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，

2、金石可镂锲而不舍，金石可镂报告内容报告内容1引言引言2腐蚀减薄腐蚀减薄3环境开裂环境开裂4材质劣化材质劣化5机械损伤机械损伤6其它损伤其它损伤承压设备损伤模式识别承压设备损伤模式识别锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂二、腐蚀减薄二、腐蚀减薄2.1 2.1 盐酸腐蚀盐酸腐蚀2.2 2.2 硫酸腐蚀硫酸腐蚀2.3 2.3 氢氟酸腐蚀氢氟酸腐蚀2.4 2.4 磷酸腐蚀磷酸腐蚀2.5 2.5 二氧化碳腐蚀二氧化碳腐蚀2.6 2.6 环烷酸腐蚀环烷酸腐蚀2.7 2.7 苯酚腐蚀苯酚腐蚀2.8 2.8 有机酸腐蚀有机酸腐蚀2.9 2.9 高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀2.1

3、0 2.10 大气腐蚀（无绝热层）大气腐蚀（无绝热层）2.11 2.11 大气腐蚀（有绝热层）大气腐蚀（有绝热层）2.12 2.12 冷却水腐蚀冷却水腐蚀2.13 2.13 土壤腐蚀土壤腐蚀2.14 2.14 微生物腐蚀微生物腐蚀2.15 2.15 锅炉冷凝水腐蚀锅炉冷凝水腐蚀2.16 2.16 碱腐蚀碱腐蚀2.17 2.17 燃灰腐蚀燃灰腐蚀2.18 2.18 烟气露点腐蚀烟气露点腐蚀2.19 2.19 氯化铵腐蚀氯化铵腐蚀2.20 2.20 胺腐蚀胺腐蚀2.21 2.21 高温硫化物腐蚀高温硫化物腐蚀(无氢气环境无氢气环境)2.22 2.22 高温硫化物腐蚀高温硫化物腐蚀(氢气环境氢气环境

4、)2.23 2.23 硫氢化铵腐蚀硫氢化铵腐蚀(碱性酸性水碱性酸性水)2.24 2.24 酸性水腐蚀酸性水腐蚀(酸性酸性水酸性酸性水)2.25 2.25 甲铵腐蚀甲铵腐蚀锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂2.1 2.1 盐酸腐蚀盐酸腐蚀损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理 金属与盐酸接触时发生的全面/局部腐蚀。Fe+2HClFeCl2+H2注：本标准中所有化学式中的金属一般以Fe作为代表给出。损伤形态损伤形态 碳钢和低合金钢：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。奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢：表现为点状腐蚀，形成直径为毫米级的

5、蚀坑，甚至可发展为穿透性蚀孔。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂2.1 2.1 盐酸腐蚀盐酸腐蚀主要影响因素主要影响因素a.盐酸浓度：腐蚀速率随着盐酸浓度的升高而增大。沉积的氯化物下可形成局部的氯化氢水溶液，水溶液的pH值低于4.5；b.温度：腐蚀速率随着温度的升高而增大；c.合金成分：奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢9.0且CO32-100ppm，或8pH400ppm；c.如果物料含氰化物时，开裂敏感性增加；d.气体净化装置中二氧化碳浓度超过2%（质量比）时，温度高于93时才会发生开裂；e.物料含水，

6、硫化氢浓度不低于50ppm，且pH不低于7.6时，设备和管线即可能发生开裂。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.23.2碳酸盐应力腐蚀开裂碳酸盐应力腐蚀开裂易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置主分馏塔塔顶冷凝系统和回流系统，及下游的湿气压缩系统，和这些工段排出的酸性水管线、设备；b)制氢装置的碳酸钾、钾碱和二氧化碳脱除系统的设备、管线；c)乙烯裂解装置：压缩系统的碱洗塔釜及塔釜碱液循环管道、塔釜废碱排出管道。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.23.2碳酸盐应力腐蚀开裂碳酸盐应力腐蚀开裂主要预防措施

7、主要预防措施a.对焊接接头(包括修补焊接接头和内、外部构件焊接接头)进行焊后消除应力热处理；b.敷设涂层，或选用奥氏体不锈钢、复合材料、镍基合金、其它耐蚀合金代替碳钢；c.热碳酸盐系统中在热处理或蒸汽吹扫前，应采用水冲洗未进行焊后热处理的管线和设备；d.在制氢装置二氧化碳脱除单元的热碳酸盐系统，可以使用偏矾酸盐来防止开裂，但须注意缓蚀剂的剂量和氧化情况。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.23.2碳酸盐应力腐蚀开裂碳酸盐应力腐蚀开裂检测检测/监测方法监测方法a)工艺的微小变化可能导致偶然性的快速开裂，对开裂本身进行监测并不可行，通常只定期检测催化裂化装置

8、酸性水中的pH值和CO32-浓度以确定开裂的敏感性；b)目视检测、磁粉检测、漏磁检测，不宜采用渗透检测；c)超声波横波检测除可以检测是否存在裂纹，还可对裂纹自身高度进行测定；d)声发射检测可以用于监测裂纹活性，确定裂纹是否处于扩展状态。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式碱应力腐蚀开裂、胺应力腐蚀开裂。环境开裂环境开裂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.43.4碱应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理暴露于碱溶液中的设备和管道表面发生的应力腐蚀开裂，多数情况下出现在未经消除应力热处理的焊缝附近，它可在几小时或几天内穿透

9、整个设备或管线壁厚。碳钢在高温下与水蒸气产生如下的化学反应：3Fe+4H2OFe3O4+4H2在这个反应中，氢氧化钠起着催化作用，反应生成的Fe3O4覆盖在钢的表面，形成一层保护膜，由于过高的局部拉伸应力会使保护膜遭到破坏，在金属表面形成最初的腐蚀裂纹，氢氧化钠富集在裂纹中，形成电化学腐蚀。裂纹的尖端区域成为阳极，而裂纹周围的保护层成为阴极，形成小阳极大阴极的结构，再加上拉伸应力的作用，使裂纹迅速扩展，最终导致断裂。损伤形态损伤形态a)碱应力腐蚀开裂通常发生在靠近焊缝的母材上，也可能发生在焊缝和热影响区；b)碱应力腐蚀开裂形成的裂纹一般呈蜘蛛网状的小裂纹，开裂常常起始于引起局部应力集中的焊接缺

10、陷处；c)碳钢和低合金钢上的裂纹主要是沿晶型的，裂纹细小并组成网状，内部常充满氧化物；d)奥氏体不锈钢的开裂主要是穿晶型的，和氯化物开裂裂纹形貌相似，难以区分。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、镍基合金。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.43.4碱应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂主要影响因素主要影响因素a.浓度：碱浓度超过5%（质量比）时开裂可能发生，随着碱浓度的增加开裂敏感性增加。存在浓缩条件时(如：干湿交替、局部加热或高温吹汽等)，50100ppm的碱浓度就足以引起开裂；b.温度：一般发生在46以上，温度上升开裂敏感性增加；c.残余应力：焊接

11、或冷加工（如弯曲和成型）导致的残余应力为开裂提供了应力条件，通常认为应力要达到屈服应力开裂才会发生；d.伴热：工厂经验表明，有伴热的管线开裂可能性较高。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.43.4碱应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)碱处理的设备和管线，包括脱H2S和脱硫醇装置，硫酸烷基化和氢氟酸烷基化装置中使用的碱中和设备；b)伴热设置不合理的设备及管线；c)经蒸汽清洗的碱处理设备；d)锅炉；e)乙烯裂解装置裂解与急冷系统：急冷水塔釜急冷水回流流程，包括急冷水塔釜及相连管道；工艺水汽提塔塔釜工艺水部分回流、部分去稀释蒸汽发

12、生系统流程，包括工艺水汽提塔釜、蒸汽发生器底部、凝液分离罐底部、换热器管壳程及流程相连管道。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.43.4碱应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂主要预防措施主要预防措施a)合理选材；b)焊后热处理；c)对未焊后热处理过的碳钢管线和设备在蒸汽吹扫前应水洗，避免直接进行蒸汽吹扫，或只使用低压蒸汽进行短时间吹扫，缩短暴露时间；d)优化设计和注入操作来使碱在进入高温原油预热系统前能够与原油充分混合。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.43.4碱应力腐蚀开裂碱应力腐蚀开裂检测检测/监测方法监测方法a)目视

13、检测、磁粉检测、射线检测、涡流检测或漏磁检测等技术来检测裂纹，检查前应对检测表面进行清理；b)通常裂纹中充满垢物，不宜采用渗透检测；c)裂纹自身高度可以采用超声波端点衍射技术等方法进行测量；d)声发射检测可以用于监测裂纹是否在扩展。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式胺应力腐蚀开裂、碳酸盐应力腐蚀开裂。环境开裂环境开裂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.63.6胺应力腐蚀开裂胺应力腐蚀开裂损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理钢铁在拉伸应力和碱性有机胺溶液联合作用下发生的应力腐蚀开裂，是碱应力腐蚀开裂的一种特殊形式。损伤形态损伤形态a)多发生在

14、设备和管线接触介质部位的焊接接头热影响区，在焊缝和靠近热影响区的母材高应力区也可能发生；b)热影响区发生的开裂通常平行于焊缝，在焊缝上发生的开裂既可能平行于焊缝，也可能垂直于焊缝；c)表面裂纹的形貌和湿硫化氢破坏引发的表面开裂相似；d)胺应力腐蚀裂纹一般为沿晶型，在一些分支中充满了氧化物。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.73.7湿硫化氢破坏湿硫化氢破坏损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理在含水和硫化氢环境中碳钢和低合金钢所发生的损伤过程，包括氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂四种形式。a)氢鼓泡：金

15、属表面硫化物腐蚀产生的氢原子扩散进入钢中，并在钢中的不连续处(如夹杂物、裂隙等)聚集并结合生成氢分子，造成氢分压升高并引起局部受压，发生变形而形成鼓泡；b)氢致开裂：氢鼓泡在材料内部不同深度形成时，相临的鼓泡会连接在一起，形成台阶状裂纹为氢致开裂；c)应力导向氢致开裂：在焊接残余应力或其他应力作用下，氢致开裂沿厚度方向不断连通并形成最终暴露于表面的开裂；d)硫化物应力腐蚀开裂：由于金属表面硫化物腐蚀过程中产生的原子氢吸附造成的一种氢应力开裂。损伤形态损伤形态a)氢鼓泡：在钢材表面形成独立的小泡，小泡与小泡之间一般不会发生合并；b)氢致开裂：在钢材内部形成与表面平行的台阶状裂纹，裂纹一般沿轧制方

16、向扩展，不会扩展至钢的表面；c)应力导向氢致开裂：一般发生在焊接接头的热影响区部位，由该部位母材上不同深度的HIC沿厚度方向的连通而形成；d)硫化物应力腐蚀开裂：在焊缝热影响区表面起裂，并沿厚度方向扩展。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.73.7湿硫化氢破坏湿硫化氢破坏主要影响因素主要影响因素a)pH值：溶液的pH值小于4，且溶解有硫化氢时易发生湿硫化氢破坏。此外溶液的pH值大于7.6，且氢氰酸浓度20ppm并溶解有硫化氢时湿硫化氢破坏易发生；b)硫化氢分压：溶液中溶解的硫化氢浓度50ppm时湿硫化氢破坏容易发生，或潮湿

17、气体中硫化氢气相分压大于0.0003MPa时，湿硫化氢破坏容易发生，且分压越大，敏感性越高；c)温度：氢鼓泡、氢致开裂、应力导向氢致开裂损伤发生的温度范围为室温到150，有时可以更高，硫化物应力腐蚀开裂通常发生在82以下；d)硬度：硬度是发生硫化物应力腐蚀开裂的一个主要因素。炼油厂常用的低强度碳钢应控制焊接接头硬度在HB 200以下。氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤与钢铁硬度无关；e)钢材纯净度：提高钢材纯净度能够提升钢材抗氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的能力；f)焊后热处理：焊后热处理可以有效地降低焊缝发生硫化物应力腐蚀开裂的可能性，并对防止应力导向氢致开裂起到一定的减缓作用，但对

18、氢鼓泡和氢致开裂不产生影响；g)如果溶液中含有硫氢化铵且浓度超过2%（质量比）会增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂的敏感性；h)如果溶液中含有氰化物时，会明显增加氢鼓泡、氢致开裂和应力导向氢致开裂损伤的敏感性。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.73.7湿硫化氢破坏湿硫化氢破坏易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)装置：常减压装置、加氢装置、催化裂化装置、延迟焦化装置，制硫装置的轻油分馏系统和酸性水系统，乙烯裂解装置的压缩系统以及裂解与急冷系统的急冷部分等；b)设备：未采用抗氢致开裂钢制造的塔器、换热器、分离器、分液罐、球罐、管线等。锲而不舍，金石

19、可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.73.7湿硫化氢破坏湿硫化氢破坏主要预防措施主要预防措施a)选用合适的钢材或合金，或设置有机防护层；b)用冲洗水来稀释氢氰酸浓度；c)采用高纯净度的抗氢致开裂钢；d)限制焊缝和热影响区的硬度，应不超过HB 200；e)焊接接头部位进行焊后消除应力热处理；f)使用特殊的缓蚀剂。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.73.7湿硫化氢破坏湿硫化氢破坏检测检测/监测方法监测方法湿荧光磁粉检测、涡流检测、射线检测、超声横波检测、硬度测定、金相分析等。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式氢脆、胺

20、应力腐蚀开裂、碳酸盐应力腐蚀开裂。环境开裂环境开裂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.103.10氢脆氢脆损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理腐蚀过程中化学反应产生的氢或材料内部的氢，以氢原子形式渗入高强度钢，造成材料韧性降低，在材料内部残余应力及外加载荷应力共同作用下发生脆性断裂。损伤形态损伤形态a)氢脆引起的开裂以表面开裂为主，也可能发生在表面下；b)氢脆发生在高残余或三向应力的部位（缺口、紧缩）；c)断裂时一般不会发生显著的塑性变形；d)强度较高的钢氢脆开裂一般形成沿晶裂纹。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、镍基合金。锲而

21、不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.103.10氢脆氢脆主要影响因素主要影响因素a)同时满足以下三个条件时氢脆易发生：钢或合金中的氢达到临界浓度，钢及合金的强度水平和微结构对脆断敏感，残余应力和外加载荷共同作用造成的应力高于氢脆开裂的临界应力；b)氢的来源：焊接、酸溶液清洗和酸洗、高温氢气环境、湿硫化氢或氢氟酸环境、电镀、阴极保护；c)温度高于82时氢脆通常不会发生；d)氢脆在静态载荷下对断裂韧性的影响较大，材料中渗入足够多的氢且承受一定的应力时，失效会迅速发生；e)渗氢量取决于环境、表面化学反应和金属中存在的氢陷阱(如微观不连续、夹杂物、原始缺陷或裂纹)；

22、f)厚壁部件更容易发生氢脆；g)材料强度增加，氢脆的敏感性增加；h)相对于同样强度的回火马氏体，珠光体材质更容易发生氢脆。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.103.10氢脆氢脆易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置、加氢装置、胺处理装置、酸性水装置和氢氟酸烷基化装置中在湿硫化氢环境下服役的碳钢管线和容器；b)采用高强度钢制造的球罐；c)高强度钢制螺栓和弹簧十分容易发生氢脆，甚至在电镀过程中渗入氢并发生开裂；d)加氢装置和催化重整装置的铬钼制反应器、缓冲罐和换热器壳体，尤其是焊接热影响区的硬度超过HB 235的部位。锲而不舍，金石可镂锲而不

23、舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.103.10氢脆氢脆主要预防措施主要预防措施a)选用低强度钢，或采用焊后热处理降低残余应力和硬度；b)在焊接过程中，选用低氢焊材，并使用干电极和预热工艺。如果氢可能渗入金属，可在焊接前采用预热至204或更高的方法把氢释放出来；c)对在高温临氢环境下工作的设备和管线，停工时必须先降压后降温，开工时必须先升温后升压；d)对设备和管线内部施加涂层、堆焊不锈钢或设置其他保护衬里。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.103.10氢脆氢脆检测检测/监测方法监测方法a)采用无损检测，如磁粉检测或渗透检测来检查有无表面

24、开裂；b)超声波横波检测可用检查材料内部有无氢脆裂纹，也可用于从设备外壁检测内壁有无裂纹。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式无。环境开裂环境开裂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.123.12连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理在停工期间设备表面的硫化物腐蚀产物，与空气和水反应生成连多硫酸(H2SxO6，x=36)，对敏化后的奥氏体不锈钢（如焊接接头热影响区）易引起应力腐蚀开裂，一般为沿晶型开裂。这种开裂与奥氏体不锈钢在经历高温阶段时碳化铬在晶界析出，晶界附近的铬浓度减少，形成局部贫铬区有关。损伤形态

25、损伤形态易发生在奥氏体不锈钢的敏化区域，多为沿晶型开裂，开裂可能在短短几分钟或几小时内迅速扩展穿透管道和部件的壁厚。多见于集聚有硫铁化物腐蚀产物的奥氏体不锈钢设备及管道上，一旦暴露在空气和水中极易产生开裂。敏感材料敏感材料奥氏体不锈钢、镍基合金。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.123.12连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂主要影响因素主要影响因素a)环境：金属部件在硫化物环境中表面形成硫化物，硫化物与空气和水反应生成连多硫酸；b)材料：材料处于敏化状态；c)应力：残余应力或载荷引起的应力较高，可促进开裂。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而

26、不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.123.12连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)加氢装置、催化装置、焦化装置、蒸馏装置等奥氏体不锈钢制设备和管道；b)反应器、换热器、炉管、工业管线、膨胀节等奥氏体不锈钢制部件或构件。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.123.12连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂主要预防措施主要预防措施a)停工过程中或停工后立即用碱液或苏打灰溶液冲洗设备，以中和连多硫酸，或在停工期间用干燥的氮气，或者氮气和氨混合气进行保护，以防止接触空气；b)加热炉保持燃烧室温度始终在露点温度以上，

27、防止在加热炉管表面形成连多硫酸；c)选用不易敏化的材质，如稳定化奥氏体不锈钢、低碳奥氏体不锈钢或双相不锈钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂3.123.12连多硫酸应力腐蚀开裂连多硫酸应力腐蚀开裂检测检测/监测方法监测方法渗透检测、金相检测。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式敏化。环境开裂环境开裂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂报告内容报告内容1引言引言2腐蚀减薄腐蚀减薄3环境开裂环境开裂4材质劣化材质劣化5机械损伤机械损伤6其它损伤其它损伤承压设备损伤模式识别承压设备损伤模式识别锲而不舍，金石可镂锲

28、而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂四、材质劣化四、材质劣化4.1 晶粒长大4.2 渗氮*4.3 球化4.4 石墨化4.5 渗碳4.6 脱碳4.7 金属粉化*4.8 相脆化4.9 475脆化4.10 回火脆化4.11 辐照脆化*4.12 钛氢化*4.13 再热裂纹4.14 脱金属腐蚀4.15 敏化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.3 4.3 球化球化损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理材料在高温长期使用过程中，珠光体中渗碳体（碳化物）形态由最初的层片状逐渐转变成球状的过程。钢材加热到一定温度时，珠光体中的片状渗碳体获得足够的能量后局部溶

29、解，断开为若干细的点状渗碳体，弥散分布在奥氏体基体上，同时由于加热温度低和渗碳体不完全溶解，造成奥氏体成分极不均匀。以原有的细碳化物质点或奥氏体富碳区产生的新碳化物为核心，形成均匀而细小的颗粒状碳化物，这些碳化物在缓冷过程中或等温过程中聚集长大，并向能量最低的状态转化，形成球状渗碳体。损伤形态损伤形态a)球化一般目视检测不可见或不明显，主要通过金相分析判断；b)碳钢中片状碳化物相聚，形成较大的球状碳化物；低合金钢中弥散的细小碳化物相聚，形成较大的球状碳化物。敏感材料敏感材料碳钢、钼钢、铬钼钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.3 4.3 球化球化主要影

30、响因素主要影响因素a)温度：温度升高，球化加速，如454时球化需数年，552时发生球化仅需几小时；b)微观组织：退火钢的抗球化性能比正火钢强，粗晶粒钢的抗球化性能比细晶粒钢强，硅镇静钢的抗球化性能比铝镇静钢强。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.3 4.3 球化球化易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置、催化重整装置和焦化装置中的高温管道和设备，锅炉或加热炉炉管；b)其他服役温度高于454的所有碳钢、低合金钢制管道和装备。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.3 4.3 球化球化主要预防措施主要预防措施

31、a)减少在高温环境中的暴露时间；b)降低金属壁温；c)使用耐球化损伤的金属材料。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.3 4.3 球化球化检测检测/监测方法监测方法a)金相检测；b)力学性能测试，主要测试抗拉强度；c)硬度测定。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式石墨化。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.4 4.4 石墨化石墨化损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理长期暴露在427596温度范围内的金属材料，其珠光体颗粒分解成铁素体颗粒和石墨的过程。损伤形态损伤形态a)石墨化损伤宏观观察不

32、易发现，仅可通过金相检测判定；b)石墨化损伤的末阶段与蠕变强度降低有关，包括微裂纹/微孔洞形成、表面及近表面开裂；c)金相分析可观察到随机分布、链状分布或局部平面分布的石墨球。敏感材料敏感材料碳钢、钼钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.4 4.4 石墨化石墨化主要影响因素主要影响因素a)温度：温度低于427时，石墨化速率极慢；温度越高，石墨化速率越快；b)应力：局部屈服和显著塑性变形的区域，易发生石墨化；c)材质：低合金钢的Mo含量1%（质量比）时易发生石墨化，添加0.7%（质量比）的Cr元素可防止石墨化；d)暴露时间：石墨化程度可分为无、轻微、中等

33、和严重四类。石墨化速率很难预测，工程使用经验：温度高于538时热影响区严重石墨化仅需5年，而454时轻微石墨化需要3040年；锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.4 4.4 石墨化石墨化易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置：热壁管道、反应器及直立废热锅炉底端管板密封焊；b)粗珠光体钢制设备或管道石墨化倾向较大，而贝氏体钢钢制设备或管道石墨化倾向较小；c)催化重整装置：低合金钢制造的反应器及中间加热器；d)延迟焦化装置；热壁管道、焦炭塔、焦化炉管。e)乙烯裂解装置：裂解炉管；f)服役温度在441至552之间的省煤器管件、蒸汽管道及其它设备。

34、锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.4 4.4 石墨化石墨化主要预防措施主要预防措施材料中添加Cr元素，可防止石墨化。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.4 4.4 石墨化石墨化检测检测/监测方法监测方法a)石墨化损伤早期主要对全厚度样品进行金相检测；b)石墨化损伤后期产生的表面开口裂纹，可进行磁粉检测；而产生的蠕变可进行金相检测。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式球化、蠕变。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.5 4.5 渗碳渗碳损伤描述及损伤

35、机理损伤描述及损伤机理高温下金属材料与碳含量丰富的材料或渗碳环境接触时，碳元素向金属材料内部扩散，产生金属碳化物，导致材料脆化的过程。3Fe+CFe3C损伤形态损伤形态a)材料表面形成具有一定深度的渗碳层；b)材料表面硬度增加，延性降低；c)渗碳部位构件壁厚或体积可能增加；d)渗碳后合金的铁磁性可能增加。敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、铸态不锈钢、高含铁镍基合金、铁铬镍耐热铸造合金。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.5 4.5 渗碳渗碳主要影响因素主要影响因素a)发生渗碳须同时满足三个条件：暴露于渗碳环境或与含碳材料接触、足

36、够高的温度使碳在金属内部可以扩散（通常大于593）、对渗碳敏感的材料；b)温度：温度越高，渗碳发展越快；c)深度：初始阶段碳扩散速率大，渗碳层发展速度快，但随着渗碳层向壁厚的深度方向移动，渗碳层发展速度减缓，并逐渐趋于停止；c)材质：提高Cr、Ni元素含量，可增加渗碳层发展阻力；d)环境：高碳活性气相（如含烃、焦炭、CO、CO2、甲烷或乙烷的气体）和低氧分压（微量O2或蒸汽）有利于渗碳损伤的发展。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.5 4.5 渗碳渗碳易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)所有火焰加热炉炉管，尤其是催化重整装置加热炉炉管、延迟焦化装置加

37、热炉炉管、乙烯裂解炉炉管、蒸汽转化炉炉管；b)其它采用蒸汽/空气除焦的加热设备。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.5 4.5 渗碳渗碳主要预防措施主要预防措施a)选择抗渗碳合金，如可形成表面稳定氧化膜或硫化膜的合金；b)降低温度，或提高氧/硫分压，以降低碳活性。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.5 4.5 渗碳渗碳检测检测/监测方法监测方法a)初始渗碳阶段，可进行表面硬度测试、金相分析、涡流检测，条件允许时可进行破坏性取样分析；b)对于磁性合金，可检测导磁率的变化程度，但存在表面氧化物时可能干扰检测结果；c)渗

38、碳终了阶段会产生开裂，可采用射线检测、超声波横波检测、涡流检测等技术检测有无裂纹。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式金属粉化。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.6 4.6 脱碳脱碳损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理热态下介质与金属中的碳发生反应，使合金表面失去碳，导致材料碳含量降低，材料的强度下降。损伤形态损伤形态a)脱碳一般仅发生在金属表面，极端情况下可能发生穿透脱碳，脱碳后的合金出现软化现象；b)脱碳层没有碳化物相，碳钢在完全脱碳后可变为纯铁.敏感材料敏感材料碳钢、低合金钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不

39、舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.6 4.6 脱碳脱碳主要影响因素主要影响因素a)介质活性：气相介质碳含量越低，钢材脱碳可能性越大；b)温度和时间：温度越高，暴露时间越长，脱碳越严重。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.6 4.6 脱碳脱碳易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)加氢装置、催化重整装置中在高温临氢环境下服役的设备和管道；b)热加工成型的设备和管道部件。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.6 4.6 脱碳脱碳主要预防措施主要预防措施a)控制气相介质的组成，尤其是化学成分；b)选择碳化物较稳定的铬钼合金

40、钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.6 4.6 脱碳脱碳检测检测/监测方法监测方法a)金相分析；b)硬度测试；c)取样进行力学性能试验。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式高温氢腐蚀。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.8 4.8 相脆化相脆化损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理奥氏体不锈钢和其它Cr含量超过17%（质量比）的不锈钢材料，长期暴露于538816温度范围内时，析出相（金属间化合物）而导致材料变脆的过程。不锈钢在高温下析出硬而脆的金属间化合物。损伤形态损伤形态a)相脆化一

41、般不明显，直至发生开裂，开裂多出现在焊接接头或高应力区域；b)铸态奥氏体不锈钢中可含大量铁素体相/相（相质量比高达40%），高温下其延展性很差。敏感材料敏感材料a)奥氏体不锈钢的锻件、焊件及铸件；b)Cr含量超过17%（质量比）的铁素体不锈钢和马氏体不锈钢；c)双相不锈钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.8 4.8 相脆化相脆化主要影响因素主要影响因素a)时间：对产生相敏感的合金，须在高温环境中暴露足够长的时间，才会发生相脆化；b)温度：铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢及双相不锈钢长期暴露在538954时可产生相，当温度降低到韧脆转变温度时易

42、发生脆断；c)材质：奥氏体不锈钢和双向不锈钢焊接熔敷金属的铁素体中，相形成速度最快；奥氏体不锈钢的基体金属（奥氏体）中，相也能形成，但形成速度通常较慢，相能达到10%15%；而铸态奥氏体不锈钢能产生更多的相；使用经验：奥氏体不锈钢在690进行焊后热处理时，几小时内便可产生相。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.8 4.8 相脆化相脆化易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置：再生器的不锈钢旋风分离器、不锈钢管道系统及不锈钢阀门；b)奥氏体不锈钢堆焊层、不锈钢制换热器的管子管板焊接部位：c)不锈钢加热炉炉管，如乙烯裂解装置的裂解炉辐射段炉管。锲

43、而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.8 4.8 相脆化相脆化主要预防措施主要预防措施a)添加合金元素，或避免材料在相脆化温度范围内服役；b)含相材料在室温下断裂韧性不足时，在停车操作时应先降低操作压力；c)1066下固溶热处理4小时，奥氏体不锈钢的相溶解，然后快速水冷形成单一奥氏体相可消除相，但对大多数奥氏体不锈钢制设备来说无法实现此热处理；d)06Cr18Ni11Nb不锈钢中铁素体含量应控制在5%9%（质量比）之间，06Cr19Ni10中铁素体含量较06Cr18Ni11Nb不锈钢略少，且焊接金属的铁素体含量应进行限制；e)采用不锈钢堆焊的铬钼合金钢制部件

44、，应限定升温到焊后热处理温度的加热时间。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.8 4.8 相脆化相脆化检测检测/监测方法监测方法a)相脆化不易发现，可进行金相分析，或从服役设备上取样进行力学性能测试，检测材质的劣化程度；b)采用渗透检测，检查表面是否存在宏观裂纹；c)催化裂化重整反应器07Cr19Ni10材质内构件中含有10%相，取样在649时进行夏比冲击试验，冲击功为53J；对含10%相的不锈钢进行试验，材料延展性在室温时可达0，649可达100%，故高温下含相材料的不锈钢锻件即使其冲击韧性降低严重，但由于延性仍良好，锻件可在操作温度下继续使用。相关或伴

45、随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式无。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.9 4754.9 475脆化脆化损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理含铁素体相的合金暴露于316540温度范围时，脆性金属间化合物析出，并逐渐累积，导致材料产生脆化，尤其在475附近时脆化最为敏感。损伤形态损伤形态a)金相组织变化不明显，金相分析不易识别；b)材料硬度增加，韧性降低。敏感材料敏感材料奥氏体不锈钢铸件或锻件、铁素体不锈钢、双相不锈钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.9 4754.9 475脆化脆化主要影

46、响因素主要影响因素a)温度：敏感材料暴露于371538温度范围内有脆化倾向；材料韧性在操作温度下变化不大，但在较低温度下显著降低；若在更高温度下进行回火，并在转变温度范围内保持或冷却时间较长均可导致材料脆化；b)时间：在脆化温度范围内，停留时间越长，材料脆化倾向越大；c)材质：降低铁素体相含量，有利于防止材料脆化；在脆化温度范围内，损伤敏感性随铁素体相含量增加而增大，且在韧脆转变温度时显著增大。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.9 4754.9 475脆化脆化易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)催化裂化装置、常减压装置及延迟焦化装置中高温下服役的分

47、馏塔塔盘及其他内构件，如对减压塔中铁素体不锈钢制塔盘进行焊接或校直时容易发生开裂；b)敏感材料制造，且暴露于脆化温度范围内的所有设备；长时间暴露于316以上的双相不锈钢换热管及其它部件。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.9 4754.9 475脆化脆化主要预防措施主要预防措施a)选用铁素体含量低的合金、无铁素体合金，或避免敏感材料在脆化温度范围内服役；b)改变合金成分，增加材料的抗脆化能力；c)在593或更高温度下进行脱脆热处理，并快速冷却，但须充分预计到其后在相同服役条件下，脱脆后的部件脆化速率比未脱脆部件更快。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲

48、而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.9 4754.9 475脆化脆化检测检测/监测方法监测方法a)在服役设备上切取试样，进行冲击或弯曲测试；b)大多数脆化部件在停车后、开车前低温情况下易发生开裂，可采用目视检测、渗透检测方法检测开裂情况；c)硬度测定。相关或伴随的其它损伤模式相关或伴随的其它损伤模式无。材质劣化材质劣化锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.10 4.10 回火脆化回火脆化损伤描述及损伤机理损伤描述及损伤机理低合金钢长期暴露在343593范围内，操作温度下材料韧性没有明显降低，但材料组织微观结构变化，降低温度后发生脆性开裂的过程。损伤形态损

49、伤形态a)目视检测不易发现回火脆化损伤；b)采用夏比V型缺口冲击试验测试，回火脆化材料的韧脆转变温度较非脆化材料升高。敏感材料敏感材料铬钼钢。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.10 4.10 回火脆化回火脆化主要影响因素主要影响因素a)材质：合金元素Mn、S、P、Sn、Sb和As可显著增加回火脆性，需控制其含量，并同时保证材料的强度水平、热处理工艺和加工工艺性能；b)温度：12Cr2Mo1R钢在482时的回火脆化速率比427至440时更快，但长期暴露于440时的回火脆化损伤可能更严重；c)时间：设备回火脆化大多数在脆化温度范围服役数年后发生，在加工热处

50、理阶段有时也会发生回火脆化；d)环境：临氢环境、存在裂纹类缺陷时会加速回火脆化损伤。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.10 4.10 回火脆化回火脆化易发生的装置或设备易发生的装置或设备a)服役温度长期高于343的各种低合金钢制装备；b)加氢处理装置：反应器、热进料/出料换热器及热高压分离器；c)催化重整装置：反应器、换热器；d)催化裂化装置：反应器；e)焦化装置：焦炭塔、换热器；f)乙烯裂解装置：甲烷化反应器、进出料换热器管壳程及相连管道，一般发生在开停车阶段。锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂锲而不舍，金石可镂4.10 4.10