Environment-Assisted开裂

胺应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

胺应力腐蚀开裂(或更常见的“胺开裂”)是影响碳和低合金钢的碱性应力腐蚀开裂的一种形式。这种损伤机制与精益而富胺中的裂化实际上是湿式H2S裂化。

造成这种损伤机制的关键因素是拉应力水平(焊接、冷加工或未通过适当PWHT去除的制造产生的残余应力)、胺浓度和温度。

胺裂解主要发生在MEA和DEA服务中，但也可以在MDEA和DIPA服务中发现。一些胺在环境温度下就会发生开裂。

处理贫胺溶液的设备没有减压或可能减压不足。这包括接触器、吸收器、脱模器、再生器和蓄能器，以及任何在准备维护时无意中携带胺或蒸汽清洗的设备。

在相邻母材中，胺裂纹沿焊缝平行扩展，但也可能发生在焊缝沉积物或热影响区(HAZ)。裂缝在外观上与潮湿H2S损伤引起的裂缝相似。

焊后热处理(PWHT)是缓解胺开裂的有效途径。固体或包层不锈钢，合金400，或其他耐腐蚀合金可用于代替碳钢，以提供抗胺开裂。对于裂纹检测，执行WFMT, EC, RT或ACFM是最有效的。PT无效。AET可用于裂纹扩展监测和扩展裂纹定位。

氨应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

氨应力腐蚀开裂是应力腐蚀开裂的一种形式，通常发生在冷却水服务中由于生物生长或其他污染而被氨污染的黄铜管中。当有人不知道氨对黄铜管的潜在影响，故意将氨作为中和剂添加到工艺流程中时，也会发生这种开裂。铜凝汽器管在氨应力腐蚀开裂的情况下，如果弯曲会发生脆性断裂。

氨应力腐蚀开裂也会影响到碳钢设备，但与黄铜在水溶液中发生的开裂机制不同，钢设备的开裂发生在无水氨中。空气/氧气污染的系统也往往特别容易受到这个问题的影响。不过值得庆幸的是，有几种方法可以防止钢设备中的氨应力腐蚀开裂。首先，未经过焊后热处理(PWHT)的系统更容易受到影响，因此适当的PWHT是必不可少的。在无水氨水中加入极少量的水(0.2%)也能抑制钢的开裂。

在检查黄铜管氨应力腐蚀裂纹时，一些最好的技术涉及到涡流的使用，如脉冲涡流测试或涡流阵列测试。为了检查钢管中的氨裂纹，湿式荧光磁粉测试是最好的表面接触方法;当它不是，横波超声波检测往往工作得最好。

铜镍合金通常不容易受到氨应力腐蚀开裂的影响，所以如果所有这些都失败了，升级到新材料是另一种预防形式。奥氏体不锈钢同样能抵抗这种形式的腐蚀，所以使用它们是另一种选择。

碳酸盐应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

碳酸盐应力腐蚀开裂(“碳酸盐开裂”)是一种碱性应力腐蚀开裂形式，在“湿”碳酸盐服务中影响碳酸盐和低合金钢。在较高的pH值和较高浓度的碳酸盐溶液中，它往往发生得更猛烈。

碳酸盐岩开裂需要水的存在才能形成。当酸性水的pH值在8到10之间时，大多数失效都发生了。可能存在一定量的H2S，尽管没有确定的阈值。此外，氨(NH3)提高了pH值，因此增加了开裂的可能性。

在fccu中，较高水平的饲料氮和较低水平的饲料硫与开裂易感性相关。在大多数情况下，饲料氮硫比范围从0到70。

在fccu的架空系统(存在水的地方)、SWS脱除器以及制氢装置的Catacarb和CO2去除设施中观察到碳酸盐开裂。裂纹在相邻金属中平行地向焊缝扩展，但也可能发生在焊缝沉积物或热影响区。裂纹可能被误认为是SSC或SOHIC，尽管它们通常离焊缝脚趾更远，并且有多个平行裂纹。

有效的PWHT通常是防止碳酸盐裂缝的好方法，但如果在足够的浸泡时间和高于正常温度的情况下处理不当，那么在更换设备时可能会再次出现裂缝。合金化或应用有效的屏障涂层来保护钢材也是有效的。对于裂纹检测，执行WFMT或ACFM是最有效的。PT无效。AET可用于裂纹扩展监测和扩展裂纹定位。

苛性应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

碱应力腐蚀开裂是碱应力腐蚀开裂的一种形式。它有时被错误地称为苛性脆化;然而，这种损伤机制实际上并没有发生脆性。对于苛性应力腐蚀开裂，裂纹在邻近母材中平行扩展，但也可能发生在焊缝沉积物或热影响区

腐蚀性环境导致这种类型的裂纹最常见的焊接，因为高残余应力，但具有高残余应力的贱金属也会受到影响。受影响的材料包括碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢(镍基合金更耐腐蚀)。苛性应力腐蚀开裂可以在处理苛性的管道和设备中发现，包括H2S和硫醇去除装置。在硫酸烷基化装置和HF烷基化装置中使用苛性碱进行中和的设备中也发现了它。

对于苛性应力腐蚀开裂，适当的碳钢PWHT、修补焊、内、内附焊是防止其发生的有效途径。对于裂纹检测，执行WFMT, EC, RT或ACFM是最有效的。PT无效。AET可用于裂纹扩展监测和扩展裂纹定位。

氯化物应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

氯化物应力腐蚀开裂(Cl-SCC)是应力腐蚀开裂(SCC)的一种类型，是炼油和化学加工行业中最著名的SCC形式之一。它可能对奥氏体不锈钢有害，这是这些钢不被认为是解决腐蚀问题的万灵药的主要原因之一。由Cl-SCC引起的损伤很容易通过高度分支的蛛网状和闪电阵列型网络来识别。

尽管我们对这一机制了解甚多，并且在过去也出现过许多失败案例，但它仍然困扰着整个行业。这通常是由于氯化物无意中污染了设备，这是设计工程师没有预料到的，他们没有意识到使用可能存在氯化物的奥氏体不锈钢的潜在后果。

幸运的是，由于不锈钢的韧性非常高，Cl-SCC的灾难性故障很少发生，尽管它们可能发生。大多数泄漏的后果本质上都是经济上的，尽管由于更换设备的高昂成本，这对一些工厂来说仍然是毁灭性的。

• 300系列不锈钢的氯化物开裂继续发生在一些地方，包括:
• 含有少量氯化物或大气中存在氯化物的绝缘下腐蚀(CUI)造成的开裂;
• 当工序被不知情的人无意中污染氯化物时;
• 用氯化物污染的水进行加氢测试，然后晾干(将氯化物浓缩成小池的高腐蚀性盐溶液)，这会导致启动时开裂;
• 不锈钢死腿，收集氯化物污染的水;
• 仪器管通常不焊接，但含有高残余应力与氯化物污染的大气接触;而且
• 不锈钢波纹管通常具有较高的应力水平，特别是在停机时间接触氯化物污染的环境。

腐蚀疲劳

的基本概念

乏力

腐蚀疲劳与机械疲劳和振动疲劳开裂密切相关，除了它是由腐蚀机制引发和加速的，特别是引起点蚀的机制，裂纹经常从点蚀开始。但这种腐蚀机制并不需要非常严重才能引起腐蚀疲劳。

乙醇应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

乙醇SCC是由燃料级乙醇(FGE)和像所有其他形式的SCC一样的拉应力结合引起的。这种损伤机制已在碳钢储罐、机架管道和相关设备以及FGE管道中发现。它可以通过适当的PWHT或通过使用涂层来预防或减少。

氢脆

氢脆是大多数碳钢和Cr-Mo低合金钢暴露在可以使金属与氢原子饱和的服务的潜在威胁。在一些不锈钢(400系列、沉淀硬化和双相不锈钢，以及严重冷加工的奥氏体合金，如300系列不锈钢)中观察到氢脆。受影响的金属，通常被认为是延展性的，可以脆性的方式断裂。

氢脆是一种非常简单，但经常被误解的机制。氢原子溶解在占据空间的铁晶格中。当铁是热的，因此更有韧性时，存在的氢不会造成问题。然而，当铁冷却时，氢阻止了铁晶格的移动。这被称为脆化。然后，当铁被加热时，它会去脆化，再次变成延展性的。

一般来说，氢脆对大多数应用来说是一个微不足道的威胁，在300°F(150°C)以上通常不会构成威胁。然而，在停机和停机期间，脆性可能是一个风险。在停工期间，检查人员应避免进行锤击测试和在内部导航中使用可能脆裂的部件等活动。托盘和托盘支架的高强度低合金螺栓就是例子。

缓解疑似氢脆的主要措施是在启动关闭后程序之前烘烤氢。

氢应力开裂- HF

氢应力开裂发生在湿硫化氢或氢氟酸(HF)等酸的腐蚀导致氢原子穿透硬化或更高强度的钢并引起应力开裂时。钢的硬度、强度和应力是决定磁化率的关键因素。当氢应力开裂是一个威胁，设备通常预热和/或焊后热处理(PWHT)，以降低硬度和残余应力水平。

由于氢应力开裂几乎都是一种表面现象，大多数典型的表面无损检测足以发现这种开裂，而且肉眼可以清楚地看到裂纹，特别是那些横跨焊帽的裂纹。硬度测试可以发现可能更容易受到氢应力开裂影响的焊缝和螺栓材料。

液态金属脆化

液态金属脆化(LME)，也称为液态金属开裂，发生在熔融金属与敏感材料接触时。开裂速度可能非常快，几秒钟内就会发生故障。LME最常影响奥氏体不锈钢，但也会影响其他铜、镍和铝合金。LME造成的损伤在其他延性材料中表现为脆性裂纹。

在火灾中，熔化的金属可能会滴到易感金属上，导致LME。一些原油的液态汞污染也会引起原油顶压式冷凝器以及脱丙烷器和脱硫器的顶压。汞还破坏了乙烯厂的铝芯交换器。

为了减轻LME，任何将用于熔炉或温度超过780华氏度的不锈钢都不应该与任何已经镀锌或涂有含锌涂层的东西接触。用于检测裂纹，铁素体钢使用MT, 300系列SS和镍基合金使用PT。射线照相可以用来定位热交换器管内的汞沉积物。

聚硫酸应力腐蚀开裂

的基本概念

应力腐蚀开裂

聚硫酸应力腐蚀开裂(PASCC)是许多炼油厂在加工含硫原料时所面临的难题。当已服役的敏化不锈钢暴露在空气和湿气中产生晶间裂纹时，通常是在停机期间，就会发生PASCC。它通常不会在正常加工过程中发生，而是在设备关闭并打开检查后发生，即当潮湿的空气接触到在使用中暴露于酸性碳氢化合物的设备表面时发生。

某些类型的300系列不锈钢在制造、制造(特别是焊接)，甚至在工艺环境(如炉管)中暴露在800华氏度(427摄氏度)到1700华氏度(927摄氏度)的高温下，可能会变得敏化，这意味着它们的晶体结构发生变化，容易受到晶间腐蚀。PASCC只是一种影响敏化不锈钢的晶间腐蚀。常用的不锈钢类型304/304H和316/316H特别容易受到影响，而稳定等级如321/347和低碳等级304L/316L则不太容易受到影响。

一种常见的预防方式是在设备暴露于空气和湿气之前或之后立即对设备进行苏打灰清洗，例如在停机期间打开进行检查(请参阅NACE RP0170的中和指南)。

需要充分的检查和QA/QC，以确保不会无意中安装敏化设备。

通过渗透检测可以发现PASCC。焊接通常是最易受影响的，因为焊接加热和冷却速度会导致显著的合金敏化。

硫酸盐应力腐蚀开裂

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应力腐蚀开裂

硫酸盐SCC可发生在硫酸盐溶液中的铜合金中。这种类型的开裂与顶置蒸馏系统中热交换器束中的管有关，在那里可以形成硫酸盐。一些铜合金极易受影响;然而，90/10和70/30铜镍合金更耐腐蚀。

涡流或视觉检查技术可用于检查热交换器管的这种类型的裂纹。同时，样品管的物理弯曲可以检测出早期的硫酸盐SCC裂纹。

湿式H2S损伤(起泡/HIC/SOHIC/SSC)

当碳钢设备暴露在潮湿的H2S环境中时，损坏是一个常见的问题。湿式H2S开裂有多种形式，包括氢致开裂(HIC)和应力导向氢致开裂(SOHIC)。

这种损坏机制可能是一种特别危险的腐蚀形式，因为(1)它造成的损坏发生在容器内部，(2)它可以在没有警告的情况下发生，(3)它只能使用复杂的检查方法才能检测到。

在潮湿的H2S工艺环境中，钢的水氢充注作用会产生损伤。这一过程可以在相对较低的温度下发生，主要是由于来自湿式H2S腐蚀反应的原子氢进入钢并在钢内的夹杂物或杂质处聚集。这是因为H2S阻止了通常会发生的氢重组反应，迫使氢原子进入金属结构，导致腐蚀和弱化。

湿式H2S损伤主要发生在酸性条件下，这在大多数炼油环境中都存在。任何在H2S含量高于50ppm和低于180F温度的酸性水条件下运行的设备都可能容易受到H2S湿裂的影响。

氢致开裂(HIC)是一种由钢中高浓度氢引起的微小起泡损伤。起泡损伤倾向于平行于表面和环向应力方向形成。正因为如此，它通常不会造成损害，直到它变得广泛并影响材料性能，或导致裂纹蔓延到焊缝或开始逐步穿过墙壁。从表面上看，HIC通常是马蹄形的，比小指的角质层大不了多少。

应力导向氢致开裂(SOHIC)更加阴险。SOHIC由一系列沿穿壁裂缝方向垂直叠加的HIC裂缝组成，并受到高残余应力或外加应力的驱动。由于这种损坏很容易导致完整性故障，设施所有者应采取措施，尽可能地防止或减轻它。

硫化物应力开裂(SSC)发生在氢原子能够在高内应力处扩散的位置，如晶界、夹杂物和缺口处的三轴应力区域。当放置在接近拉伸应力时，脆性和脆性断裂的开始可能发生。

检测湿式H2S裂纹最常用的无损检测方法是湿式荧光磁粉检测(WFMP)。该方法能够检测由HIC、SOHIC和SSC引起的钢的亚表面裂纹。对于裂纹管道和其他无法使用WFMP检测的部件，另一种技术是相控阵超声波检测(pot)。

虽然检测很重要，但在腐蚀特别严重的应用中，可以采用新的不锈钢合金来取代传统钢材。当与化学抑制剂结合使用时，这些合金可以有效地减缓腐蚀，尽管在某些情况下它们仍然容易受到SSC的影响。

特别易受SOHIC影响的设备可以通过加入焊后热处理(PWHT)和/或合金化来增强弹性。抗hic钢和聚合物涂层也已成功用于防止损伤。在更恶劣的环境中，另一种解决方案可能是使用不锈钢覆层材料，因为它们更能抵抗这种损坏。

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