各种锅炉压力容器的常识(十五)
发布:hj9411 | 发布时间: 2007年7月15日五十五、应力腐蚀破裂(Stress corrosion crack)
压力容器应力腐蚀破裂是指容器壳体在腐蚀性介质和拉伸应力的共同作用下而产生的破裂。金属构件的应力腐蚀,一般要具备两个条件。一是金属与环境介质的特殊组合,即某一种金属只有在某一类介质中,并且还必须在某些特定的条件下,如温度、压力、湿度、浓度等,才有可能产生应力腐蚀。二是承受拉伸应力。包括构件在运行过程中产生的拉伸应力和制造加工过程中所留下的残余应力、焊接应力、冷加工变形应力等。而这两个条件,在某一些压力容器中是完全具备的。应力腐蚀破裂的容器的特征是:容器整体无宏观塑变形(有些文献指出,应力腐蚀断裂可以有0.5%的伸长率),断裂口壁厚基本不减薄;断裂无固定的方位,但总是发生在应力集中处和腐蚀性介质富集的部位;容器壳体一般不会破裂成碎片;断裂面大部分垂直于主拉伸应力方向,而最后断裂的瞬裂区一般都有剪切边;断口宏观检查通常可以观察到裂纹源,断口有明显的裂纹扩展区和最后断裂区。应力腐蚀的裂纹扩展区通常都比疲劳断口显得粗糙,没有贝壳状弧线,且腐蚀裂纹扩展区常残留有腐蚀产物。比较容易对钢制容器发生应力腐蚀的介质有以下几种:液氨,杂质中含有较多硫化氢的气体或液化气体。热碱溶液,含水的一氧化碳气体等。
五十六、蠕变破裂(Creep rupture)
锅炉和压力容器蠕变破裂是指壳体或其它承压部件长期在较高的温度下承受载荷,使金属缓慢地产生塑性变形,最后导致破裂。金属的蠕变断裂的基本条件是温度较高(高于金属熔化温度的25~35%,对碳钢和低合金约为350~400℃),应力较大(一般高于材料的蠕变极限)和承载时间过长。压力容器整个壳体在蠕变而破裂的情况是少见的,一般只发生在局部区域或其附件上,如锅炉的过热器、水冷壁等高温部件就较易产生蠕变破裂。蠕变破裂的特征除了明显的塑性变形外,主要表现在金属的内部结构上,只有通过金相检查才能判别。锅炉压力容器承压部件的蠕变破裂常见于以下一些原因:选材不当,例如,由于设计时的疏忽或材料管理的混乱,错用碳钢来代替抗蠕变性能较好的合金钢;结构不合理,使部件的局部区域产生过热现象;制造时材料组织改变,抗蠕变性能降低;操作不当或维护不良使部件局部温度升高等。
五十七、氢脆(Htdrogen embrittlement)
压力容器的氢脆(或称氢损伤)是指它的器壁受到氢的侵蚀,造成材料塑性和强度降低,并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏。高温高压的氢对钢的损伤主要是因为氢以原子状态渗入金属内,并在金属内部再结合成分子,产生很高的压力,严重时会导致表面鼓包或皱折;氢与钢中的碳结合,使钢脱碳,或使钢中的硫化物与氧化物还原。造成压力容器氢脆破坏的氢,可以是设备中原来就存在的,例如。炼钢、焊接过程中的湿气在高温下被还原而生成氢,并溶解在液体金属中。或设备在电镀或酸洗时,钢表面被吸附的氢原子过饱和,使氢渗入钢中;也可以是使用后由介质中吸收进入的,例如在石油、化工容器中,就有许多介质中含氢或含混有硫化氢的杂质。钢发生氢脆的特征主要表现在微观组织上。它的腐蚀面常可见到钢的脱碳铁素体,氢脆层有沿着晶界扩展的腐蚀裂纹。腐蚀特别严重的容器,宏观上可以发现氢脆所产生的鼓包。介质中含氢(或硫化氢)的容器是否会发生氢脆,主要决定于操作温度、氢的分压、作用时间和钢的化学成分。温度愈高、氢分压越大,碳钢的氢脆层就越深,发生氢脆破裂的时间也愈短,其中温度尤其是重要因素。钢的含碳量越高,在相同的温度和压力条件下,氢脆的倾向越严重。钢中添加有铬、钛、钡等元素,可以阻止氢脆的产生。
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