碱对碳钢的影响

1、几种化学物质对压力容器的应力腐蚀 2006-10-17 1:38:05 | By: rsjang      在较高温度和一定浓度的氢氧化钠溶液的特定环境下，热碱溶液会对碳钢或合金钢产生应力腐蚀，这种现象俗称碱脆或苛性碱脆化。     钢碱脆的机理目前还没有统一的认识。一般主伙是碳钢在高温下与水蒸气产生如下的化学反应：          在这个反应中，氢氧化钠起着催化作用，其过程是     

2、0;    反应生成的Fe3O4覆盖在钢的表面，形成一层保护膜。但可能由于过高的局部拉伸应力会使局部区域的保护膜遭到破坏；也可能由于氢氧化钠在表面富集使Fe3O4被溶解；或由于这两种情况的联合作用，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，再加上拉伸应力的作用，使裂纹迅速扩展，最终导致断裂。     钢的碱脆一般要同时具备3个条件，即高温、高浓度碱和拉伸应力。有人通过试验指出，浓度为10的氢氧化钠溶液可以引起碱脆，而5的浓度则不能。但在压力容器和锅

3、炉中，局部地方常发生氢氧化钠的富集现象，如盐的沉积物或高温下水分的蒸发，都会使局部的碱浓度增大。     碱脆常常发生在锅炉的承压部件中，锅炉用水经过处理后有可能含有过剩的碱，在局部地方如沉积物或多孔的氧化皮下面，铆接或焊缝处，法兰连接处等，容易使碱浓度增大，加上不均匀的拉伸应力，使锅炉发生碱脆破裂。 近年来，国内外发生过多起一氧化碳和二氧化碳混合气的容器（气瓶）爆炸事故，这也是由应力腐蚀而引起的腐蚀。     一氧化碳在通常情况下，被铁吸收后，会在金属表面形成一层保护膜，但在工业应用的一氧化碳中会含有二

4、氧化碳和水分。由于容器或气瓶反复多次充气，器壁上的交变应力，使这层保护层局部遭到破坏，从而会加速湿性二氧化碳对容器的腐蚀。在以原油、天然气或煤为原料的炼油、石油化工及煤气工业设备中，硫化氢的腐蚀是比较普遍的问题，其中尤以湿硫化氢对碳钢及低合金钢的应力腐蚀最值的注意。     关于硫化氯应力腐蚀的机理还不十分清楚，有文献认为，湿的硫化氢与铁元素产生如下反应：           产生的氢原子向金属内部扩散、聚集、使金属变脆，在氢的作用下形成鼓泡和裂纹。在应力

5、因素方面，主要是焊接的残余应力。 在石油化工生产中，有一些容器的工作介质是高温高压下的氢气，如合成氨、热裂化、酒精、加氢等生产装置中的反应器，这些设备如果设计、制造或使用不当就有可能因氢腐蚀而导致破坏。这种氢腐蚀属于化学腐蚀，因为在发生氢脆破坏的氨合成塔的破裂处，取样分析证实，钢的金相组织为脱碳的铁素体。     1.钢的氢脆是否发生，主要决定于氢的压力、温度、作用时间和钢的化学成分。氢气压力越高、温度越高、温度越高、碳钢的脱碳层就越深，发生氢脆断裂的时间也越快，其中温度影响最大。在较高温度下（例如>700），即使氢的压力只有0.1MPa

6、，碳钢也会发生氢脆；如果温度较低（例如<200），氢的压力为100MPa，也难以产生氢脆。     2.钢中碳与合金的含量对氢脆的影响也很大。碳含量越高，在相同的条件下，就越容易发生氢脆。如果在钢中添加有铬、钛、钒等元素，则因这些元素能形成稳定的碳化物，使氢不能与钢中的碳相互作用生成甲烷，因而可能阻止钢的氢脆。     3.氢不仅可以在高压的作用条件下进入钢内，在炼钢、焊接等加工过程中，如果有水蒸气存在，氢也可能进入钢内。因为在高温下，水按下列反应被还原为氢：    &

7、#160;    这些氢随即溶解在液态金属中，它同样可以使钢发生氢脆。     在用奥氏体不锈钢制造的压力容器中，如果有氯化物溶液存在，也会产生应力腐蚀。这是由于溶液中的氯离子使不锈钢表面的钝化膜受到破坏，在拉伸应力的作用下，钝化膜被破坏的区域就会产生裂纹，成为腐蚀电池的阳极区，连续不断的电化学腐蚀最终可能导致金属的断裂。     这种腐蚀与氯离子的浓度关系不大，即使是微量的氯离子，也可能产生应力腐蚀。在实际生产中，有些设备并不是在正常操作条件下被腐蚀破坏的，而是在停车期间由于残留在容器中低浓度（5）的氯化物冷凝液，产生了应力腐蚀裂纹。也有因用含氯离子浓度较高的水进行耐压试验，结果残留在容器