GB_T 30579-2022 承压设备损伤模式识别.docx
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1、IcS 23 . 020 . 30ccS J 74中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GBT 30579 2022 代替 GBT30579 2014承压设备损伤模式识别Damagemodesidentificationforpressureequipments2022-03-09发布2022-10-01实施国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发 布GBT 30579 2022目 次前言 1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 一般规定 15 腐蚀减薄 26 环境开裂 437 材质劣化 638 机械损伤 849 其他损伤 100附录 A(资料性) 承压设备损伤模式索引
2、 114附录 B(资料性) 典型过程成套装置承压设备损伤分布图 118附录 C(资料性) 损伤模式识别推荐流程 146附录 D(资料性) 常用金属材料牌号 149参考文献 156GBT 30579 2022前 言本文件按照 GB/T1 . 1 2020标准化工作导则 第 1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。本文件代替 GB/T30579 2014承压设备损伤模式识别,与 GB/T30579 2014相比,除结构调 整和编辑性改动外,主要技术变化如下:a) 更改了一般规定中环境开裂的定义(见 4 . 2,2014年版的 3 . 1);b) 更改了有机酸腐蚀的名称,并增加了有关描述(见
3、 5 . 8,2014年版的 4 . 8);c) 增加了烟气露点腐蚀的主要影响因素和主要预防措施(见 5 . 18);d) 增加了电偶腐蚀损伤模式(见 5 . 26);e) 增加了含盐水腐蚀损伤模式(见 5 . 27);f) 增加了含氧工艺水腐蚀损伤模式(见 5 . 28);g) 增加了浓差电池腐蚀损伤模式(见 5 . 29);h) 增加了乙醇应力腐蚀开裂损伤模式(见 6 . 14);i) 增加了硫酸盐应力腐蚀开裂损伤模式(见 6 . 15);j) 增加了氢氣酸应力腐蚀开裂损伤模式(见 6 . 16);k) 增加了再热裂纹部分主要影响因素、易发生的装置或设备和主要预防措施(见 7 . 13);
4、 l) 增加了金属热老化损伤模式(见 7 . 16);m) 增加了热疲劳(含热棘轮)的检测或监测方法,并修改了主要影响因素(见 8 . 2,2014年版的 7 . 2);n) 增加了冲刷的损伤形态、受影响的材料和检测或监测方法(见 8 . 6);o) 增加了蠕变的检测或监测方法(见 8 . 10);p) 更改了应变时效损伤模式的相关描述(见 8 . 11,2014年版的 7 . 11);q) 增加了高含氧气体促发的燃烧、爆炸损伤模式(见 9 . 10);r) 更改了典型过程成套装置承压设备损伤分布图中的部分损伤模式(见附录 B,2014年版的附 录 B);s) 增加了煤气化装置、减粘装置损伤分
5、布图(见图 B. 23图 B. 27);t) 增加了损伤模式识别推荐流程(见附录 C);u) 更改了常用金属材料牌号中的标准号(见附录 D,2014年版的附录 C);v) 更改了蒙乃尔合金 400、C276等部分材料的名称与牌号(见附录 D,2014年版的附录 C) 。 本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。本文件起草单位:中国特种设备检测研究院、合肥通用机械研究院有限公司、北京航空航天大学、华 东理工大学、中国石油化工股份有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、中国石油化工股份有 限公司北京燕山分公司、中国石油化工股份有限公司洛阳分公司、中国石油克拉玛
6、依石化分公司、国家 能源投资集团有限责任公司。本文件主要起草人:贾国栋、史进、艾志減、张睁、轩福贞、陈学东、王建军、王辉、韩志远、寥春生、 刘小辉、顾望平、础珊珊、赵保成、谢国山、梁永智、穆澎淘、叶国庆、陈涛、李光海、陈伟、曹怀祥、减庆安、 王卫泽、郭伟灿、曹逻伟、胡久認。本文件于 2014年首次发布,本次为第一次修订。GBT 30579 2022承压设备损伤模式识别1 范围本文件给出了承压设备主要损伤模式识别的损伤描述及损伤机理、损伤形态、受影响的材料、主要 影响因素、易发生的装置或设备、主要预防措施、检测或监测方法、相关或伴随的其他损伤等。本文件适用于承压设备损伤模式识别。本文件不适用于承
7、压设备密封失效、安全连锁装置失效、压力泄放装置失效。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。GB/T35013 承压设备合于使用评价NB/T10068 含稳定化元素不锈钢管道焊后热处理规范3 术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4 一 般规定4 . 1 本文件所述的损伤是指承压设备在外部机械载荷、介质环境、热载荷等单独或共同作用下,造成的 材料性能下降、结构不连续或承载能力下降。4 . 2 本文件将损伤模式分为以下类别:腐
8、蚀减薄、环境开裂、材质劣化、机械损伤,尚未归入上述损伤类 别的列入其他损伤,承压设备损伤模式索引见附录 A。 各损伤类别划分如下。a) 腐蚀减薄:在腐蚀性介质作用下金属发生质量损失造成的壁厚减薄。b) 环境开裂:在服役环境作用下材料发生的开裂。 环境开裂主要包括应力腐蚀开裂,以及氢渗入 引起的氢鼓包和氢致开裂。c) 材质劣化:由于服役环境作用下材料微观组织、力学耐腐蚀性能发生了退化。d) 机械损伤:材料在机械载荷或热载荷作用下,发生的承载能力下降。e) 其他损伤:未归入上述四类情形的损伤模式。4 . 3 损伤个例之间存在差异性,有时不能完全与本文件中描述的典型损伤相吻合,当存在多种损伤或 损伤
9、糯合时,需要识别出主导损伤或损伤的糯合效应。4 . 4 本文件从损伤描述及损伤机理、损伤形态、受影响的材料、主要影响因素、易发生的装置和设备、主 要预防措施、检测或监测方法、相关或伴随的其他损伤共 8个方面进行了描述。 典型过程成套装置承压 设备损伤分布图见附录 B。4 . 5 从事损伤模式识别的人员或团队应具有材料学、腐蚀与防护、化工工艺、力学、监检测等相关基础1GBT 30579 2022知识,具有承压设备(如容器、管道、锅炉、储罐等)设计、制造、安装、检验等相关专业知识,以及丰富的在 役承压设备运行、检修的经验,能按照本文件提供的典型情况,结合损伤案例的个体特征,进行合理的分 析和判断。
10、 损伤模式识别推荐流程见附录 C,常用金属材料牌号见附录 D。5 腐蚀减薄5 . 1 盐酸腐蚀5 . 1 . 1 损伤描述及损伤机理金属与盐酸接触时发生的全面或局部腐蚀:Fe+2HCl一FeCl2 +H 2注:本文件中所有化学式中的金属 一 般以 Fe作为代表给出。5 . 1 . 2 损伤形态碳钢和低合金钢发生盐酸腐蚀时可表现为均匀腐蚀,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蚀,形成直径为毫米 级的蚀坑,甚至可发展为穿透性蚀孔。5 . 1 . 3 受影响的材料碳钢、低合金钢、300系列不锈钢、400系列不锈钢。5
11、. 1 . 4 主要影响因素盐酸腐蚀的主要影响因素为:a) 盐酸浓度:随盐酸浓度升高,腐蚀速率增大;在热交换器和管道中的氯化锁盐或盐酸胶盐沉积 物易从工艺物料或注入的洗涤水中吸收水分,在沉积物下可水解形成酸性溶液,水溶液的 pH 值低于 4 . 5时对碳钢和低合金钢的腐蚀性较强;b) 温度:随温度升高,腐蚀速率增大;c) 合金成分:300系列不锈钢和 400系列不锈钢耐盐酸腐蚀能力差,铁(铁合金)和镇(镇基合金) 耐盐酸腐蚀,尤其在温度不高的稀盐酸中耐腐蚀性能强;d) 催化或钝化剂:氧化剂(氧气、铁离子和铜离子)存在时,会加速镇基合金的腐蚀;在氧化性介质 环境中,铁具有优良的耐盐酸腐蚀能力。5
12、 . 1 . 5 易发生的装置或设备炼油厂中的盐酸腐蚀多与露点腐蚀有关,即在蒸馏塔、分馏塔或汽提塔塔顶工艺物料中,含水和氯 化氢的气相发生冷凝,最初析出的液滴酸性很强(pH 值低),腐蚀速率很高。 易发生的装置或设备 如下。a) 常减压装置:1) 常压塔塔顶系统中,塔顶油气冷却形成含盐酸的冷凝液,pH 值较低,可对管道和热交换 器(包括壳体、管束和管箱)造成快速腐蚀;2) 减压塔顶真空喷射器和冷凝设备也会发生盐酸腐蚀。b) 加氢装置:1) 原料径或循环氢中的有机氯化物进入装置内,反应生成盐酸;2GBT 30579 20222) 当氨和氯化氢同时存在时,装置中许多部位,如进料反应产物热交换器的反
13、应产物侧等, 均可形成氯化锁盐,这些氯化锁盐也可能在反应产物系统的水相中聚集浓缩,详见 5 . 19;3) 氯化氢也可能随着工艺流穿过分馏单元,在注水点及其下游发生严重的酸露点腐蚀。 c) 催化重整装置:1) 催化剂中被置换出来的氯化物会反应形成盐酸,流向反应产物系统、再生系统、稳定塔、脱 丁烧塔和进料预加热热交换器;2) 含氯化氢的蒸汽流经气分装置分馏工段,引发混合点腐蚀或酸露点腐蚀。d) 聚丙燎(聚乙燎)装置:催化剂中含有氯化物,如三氯化铁,在聚丙燎的聚合工艺中,与水蒸气或 水接触的设备和管道。5 . 1 . 6 主要预防措施盐酸腐蚀的主要预防措施为:a) 常减压装置:控制初馏塔进料中的氯
14、化物含量,使塔顶回流罐液体中的氯化物含量不超过20 10-6 ;改善材质适应性,可将碳钢升级为镇基合金或铁;注水稀释急冷塔顶工艺物料,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,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、中和胶和成膜胶等)注入常压塔塔顶操作温 度在露点以上的管道;b) 加氢装置:降低上游装置中氯化物盐、盐酸胶盐的夹带量;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镇基合金;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 中氯化物脱除量;采用加装特
15、殊吸附剂的脱氯设备。5 . 1 . 7 检测或监测方法盐酸腐蚀的检测或监测方法为:a) 对于均匀腐蚀,检测方法一般为目视检测和腐蚀部位壁厚测定;对于点蚀坑或蚀孔,检测方法 一般为目视检测,必要时可借助内窥镜进行观察;b) 腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时,可用超声波自动扫查、导波检测或射线成像检测查找减 薄部位,并对减薄部位进行壁厚测定;c) 介质的 pH值、铁离子含量、氯化物含量的测定和监控;d) 设置腐蚀探针、腐蚀挂片或壁厚监测系统实时监控腐蚀速率。5 . 1 . 8 相关或伴随的其他损伤氯化锁腐蚀、氯化物应力腐蚀开裂。5 . 2 硫酸腐蚀5 . 2 . 1 损伤描述及损伤机理金属与硫酸接
16、触时发生的腐蚀:Fe+H 2 SO4(稀)一FeSO4 +H 25 . 2 . 2 损伤形态硫酸腐蚀的损伤形态为:3GBT 30579 2022a) 稀硫酸引起的金属腐蚀多为均匀腐蚀或点蚀,若腐蚀速率高且流速快,不会形成锈皮;碳钢焊 缝热影响区会发生快速腐蚀,在焊接接头部位形成沟槽;b) 储罐及铁路罐车等低流速区或滞留区会形成氢槽;c) 硫酸能腐蚀焊缝的夹杂。5 . 2 . 3 受影响的材料按耐腐蚀性从弱到强排列:碳钢、316L不锈钢、904L不锈钢、铁镇基合金 20、高硅铸铁、高镇铸铁、 哈氏合金 B-2和哈氏合金 C276。5 . 2 . 4 主要影响因素硫酸腐蚀的主要影响因素为:a) 酸
17、浓度:对于碳钢,硫酸浓度低于 70%(质量分数)时,腐蚀速率随浓度增高而减小;浓度在 70%85%范围区间时,腐蚀速率随浓度增高而增大;浓度在 85%98%范围区间时,腐蚀速 率随浓度增高而减小;浓度在 98%100%范围区间时,腐蚀速率随浓度增高而增大;对于发 烟硫酸,腐蚀速率随浓度增高而减小;b) 流速:流速超过 0 . 6m/s时,碳钢腐蚀速率较大;c) 温度:硫酸浓度一定时,随温度升高,腐蚀速率增大;浓硫酸与水混合时产生热量,混合点温度 升高导致腐蚀速率增大;d) 合金成分:碳钢、316L不锈钢、904L不锈钢、铁镇基合金 20、高硅铸铁、高镇铸铁、哈氏合金B-2 和哈氏合金 C276
18、(按耐腐蚀性从弱到强排列);e) 腐蚀杂质:存在氧化剂时腐蚀速率增大。5 . 2 . 5 易发生的装置或设备易发生硫酸腐蚀的装置或设备为:a) 废水处理装置可能发生硫酸腐蚀;b) 硫酸烧基化系统易受硫酸腐蚀,如反应器流出物管道、再沸器、脱异丁烧塔塔顶系统和苛性碱 处理工段;c) 硫酸通常在分馏塔和再沸器的底部蓄积,使该部位硫酸变浓,腐蚀性较强。5 . 2 . 6 主要预防措施硫酸腐蚀的主要预防措施为:a) 使用铁镇基合金 20、904L不锈钢、哈氏合金 C276等材料时,可在表面形成 一 层保护性硫酸铁 膜,抵抗稀硫酸腐蚀;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) 注入适
19、量苛性碱中和酸值。5 . 2 . 7 检测或监测方法发生硫酸腐蚀的检测或检测方法为:a) 检测方法一般为目视检测和腐蚀部位壁厚测定,重点应关注高温和揣流部位;b) 若腐蚀发生在内壁而只能从外部检测时,可用超声波自动扫查、导波检测或射线成像查找减薄 部位,并对减薄部位进行壁厚测定;c) 介质的 pH值、铁离子含量测定和监控;4GBT 30579 2022d) 设置腐蚀探针、腐蚀挂片,或在线壁厚监测系统实时监控腐蚀速率。5 . 2 . 8 相关或伴随的其他损伤无 。5 . 3 氢氯酸腐蚀5 . 3 . 1 损伤描述及损伤机理金属与氢氣酸接触时发生的腐蚀:Fe+2HF一FeF2 +H 25 . 3
20、. 2 损伤形态氢氣酸腐蚀的损伤形态为:a) 碳钢腐蚀表现为局部区域减薄,可能会形成明显的氣化亚铁垢皮;b) 蒙乃尔合金 400发生腐蚀时为均匀腐蚀减薄,但不会产生明显的氣化亚铁垢皮;c) 腐蚀发生时也可能伴随氢脆、氢鼓包和或氢致开裂以及应力导向氢致开裂,详见 6 . 8;如未消 除应力的蒙乃尔合金 400在接触含氧的氣化氢潮湿蒸汽时,容易发生氢氣酸应力腐蚀开裂,见 6 . 16 。5 . 3 . 3 受影响的材料易发生氢氣酸腐蚀的材料为:a) 碳钢、铜镇合金、蒙乃尔合金 400、哈氏合金 C276;b) 低合金钢、300系列不锈钢和 400系列不锈钢对氢氣酸腐蚀和或开裂敏感,一 般不能用于氢
21、 氣酸使用环境。5 . 3 . 4 主要影响因素氢氣酸腐蚀的主要影响因素为:a) 流速:碳钢在无水的浓氢氣酸中形成一层保护性的氣化物垢皮,在高流速或强紊流作用下垢皮 被破坏,使腐蚀速率增大;b) 浓度:水的存在会破坏氣化物垢皮的稳定性,并将其转变为非保护性垢皮;根据实验室测定的 结果,低流速或滞流状态下,温度在2138范围内,氢氣酸浓度不超过35%时,碳钢的腐 蚀速率随氢氣酸浓度增高而增大;浓度超过 35%后,碳钢的腐蚀速率随氢氣酸浓度增高而 减小;c) 温度:根据实验室在滞流状态的无水氢氣酸中100h内测定的数据,在60188温度范围 内碳钢在液态无水氢氣酸中的腐蚀速率随温度升高而增大,在
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