高温腐蚀

渗碳

当碳在高温工作环境中被吸收到材料中时(通常温度高于1100华氏度(593摄氏度)。易发生渗碳的材料包括碳钢和低合金钢、300和400系列不锈钢、铸造不锈钢、一些镍基合金和HK/HP合金。为了发生渗碳，这些材料必须暴露在渗碳环境或碳质材料中。

渗碳最常发生在燃烧的加热器管，但也可以在其他地方找到，只要满足上述条件。

防止这种破坏机制归结于合金的选择或通过较低的温度或较高的氧/硫分压来降低环境中的碳活性。

脱碳

脱碳是渗碳而且很少导致设备故障。然而，表面脱碳通常是发生更严重的事情的标志，即高温氢攻击(HTHA)。脱碳也可以表明焊接后热处理不当，并有助于识别火灾损坏的设备，因为硬度测试将显示表面软化，表明碳的损失(与结构中含有碳化物的钢相比，不含碳的铁结构相对较软)。

燃料灰分腐蚀

当某些污染物存在于高温环境时，例如在炉膛内，就会发生燃料灰腐蚀(或“灾难性氧化”)。这些污染物通常是五氧化二钒和硫氧化物或硫酸钠。当这些污染物存在于燃烧气氛中时，在超过1000F (538C)以上运行的部件上会形成液体渣，这可能会导致极高的腐蚀速率(有时高达1000mpy)。

降低燃油灰腐蚀风险的方法有很多种，包括:

• 混合或更换燃料来源(尽量减少污染物)和操作设备，使热部件低于熔融沉积物形成的温度
• 适当的燃烧器设计和管理，以减少火焰冲击和局部热点
• 用低过量氧气烧制或向燃料中注入特殊添加剂，以提高炉渣熔点。
• 在一些部件中，如管吊架和支架，改为50%Cr-50%Ni合金，如合金657，可以最大限度地减少腐蚀。

金属除尘

金属粉尘是一种严重的渗碳形式，其中由于渗碳形成的大量碳化物导致金属颗粒从管或管道中脱落，并被工艺流冲走。这留下了一个严重的坑状结构，随着管或管变薄。有时，这些凹坑仍然充满了粒状的碳化物沉积物，在检查和测试时很容易被凿掉。

氮化

在某些温度以上，含有氮化合物(如氨或氰化物)的工艺流程将在某些合金上形成坚硬、脆性的表层——这种冶金变化称为氮化。氮化在温度高于600华氏度(316℃)时开始，在温度高于900华氏度(482℃)时变得严重。其他关键因素包括时间、氮分压和合金成分。

碳钢、低合金钢和300/400系列SS受氮化影响。含30-80%镍的合金更耐腐蚀。因此，在经济上有意义的情况下，可以通过改用含镍量较高的合金来减轻污染。

氧化

所有的金属都氧化，即使在室温下，在许多情况下，缓慢的氧化过程实际上可以保护金属不被快速氧化。甚至生锈也是一个低温氧化过程。但是在较高的温度下，氧化可以快速进行，产生过多的结垢，从而抑制钢和合金在高温下的有用性。对于碳钢，氧化温度极限通常在900F (482C) - 950F (510C)附近。

对于高温抗氧化性和强度，钢与铬和钼合金化，以增加其在高温应用中的实用性，如炉管，炉出口管道，热氢工艺设备和催化反应设备。

红外热成像和表面热电偶是两种广泛使用的监测可能超过建筑材料设计条件的温度的方法。当高温氧化失效确实发生时，通常是因为结垢过多或热点不明显。它们可能在炉管上，不在炉观察口的视线范围内，也可能发生在外部绝缘的下方。耐火衬里可能会失效，导致钢保压建筑材料暴露在过高的温度下。如果外径是绝缘的，这些过高的温度可能不明显。

硫

硫化(或硫化物腐蚀)是在高温环境中由于硫化合物的存在而发生在碳钢和其他合金上的腐蚀。在炼油行业中，这是一种非常常见的损坏机制，也是几起引人注目的事故的原因。

在500华氏度(260摄氏度)范围内的含硫原油(含高硫化氢或其他活性硫化合物)中，硫酸化是一个典型的问题。

常见的工艺单元包括原油、FCC、焦化装置、真空装置、visbreaker和加氢处理装置。用石油、天然气、焦炭和大多数其他燃料来源燃烧的加热器可能会受到影响，这取决于燃料中的硫水平。暴露在酸性气体中的锅炉和其他高温设备也可能受到影响。

硫化腐蚀通常以均匀减薄的形式出现，但也可能以局部腐蚀或高速侵蚀-腐蚀损伤的形式出现。

工业硫化失败的发生，在很大程度上是由于以下三个原因之一:

1. 缺乏足够的PMI，这意味着无意中替代碳钢或低铬合金导致部件过早或意外失效
2. 由高含硅钢(“硅灭活钢”)和低含硅钢(“非灭活钢”)混合而成的管道系统。
3. 工艺蠕变，或因改变原料而引起的工艺流程中硫化氢含量随时间逐渐增加。

充分的PMI和MOC工作流程有助于防止意外的管道硫化故障。

---