石油化工靜設(shè)備應(yīng)力腐蝕開裂成因與防護措施

辛侃

青島石化檢修安裝工程有限責(zé)任公司 山東青島 266000

1 應(yīng)力腐蝕開裂的定義

應(yīng)力開裂是材料的一種微變形，是通過一些金屬材料以及其他材料中的腐蝕物質(zhì)對設(shè)備產(chǎn)生了影響，致使原子附近的電子丟失，從而大大降低了金屬材料的原子鍵合力，稱為應(yīng)力腐蝕變形[1]。

2 石油化工靜設(shè)備的特殊工況

在石油化工行業(yè)中，應(yīng)力腐蝕開裂占有很高的比重，造成這種現(xiàn)象的有集中原因：一是石油化工靜態(tài)設(shè)備通常是在高溫、高壓、高腐蝕的工作環(huán)境中運行；二是石油化工使用的設(shè)備一般是用金屬或合金進行制作的，第三，石化靜態(tài)設(shè)備在石油化工中使用的頻率較高，很容易出現(xiàn)應(yīng)力。

3 石油化工靜設(shè)備應(yīng)力腐蝕開裂成因

3.1 存在拉應(yīng)力

石油化工的設(shè)備產(chǎn)生的應(yīng)力一般在其制造以及使用中會出現(xiàn)，在一定程度上會對設(shè)備造成損壞。一般來說，設(shè)備具有兩種不同的拉應(yīng)力，一是在制造過程中存在的殘余應(yīng)力，加工過程中總會有殘余應(yīng)力[2]。二是在設(shè)備運行中產(chǎn)生的應(yīng)力，這種應(yīng)力是外在的因素，工作中的應(yīng)力是通過自身的張力進行提供的，通過應(yīng)力而引起的安全事故占總應(yīng)力失效的80%，所以，相關(guān)的石油化工熊企業(yè)要對應(yīng)力引起重視。

3.2 特定的金屬或合金成分

石油化工的設(shè)備在使用中會存在高溫、高濕等化學(xué)物質(zhì)，容易發(fā)生腐蝕破壞。因此，對化工設(shè)備制造的材料要求極高，不僅要求合金要低，其鋼的強度也要高，還必須含有不銹鋼等微量元素，可增強材料的耐腐蝕性。

3.3 改變腐蝕環(huán)境

石油化工設(shè)備的使用環(huán)境比較特殊，容易發(fā)生腐蝕破壞。原油在管道中流動時，會給管道造成高溫、潮濕、腐蝕的環(huán)境[3]。所以，設(shè)備管道會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這會增加管道中的腐蝕應(yīng)力，增加失效和變形的概率。降低應(yīng)力腐蝕強度的方法有幾種。

（1）保持桶體干燥。罐內(nèi)日過有水，就會與空氣或有腐蝕性的物質(zhì)進行反應(yīng)，使罐體處于高腐蝕應(yīng)力狀態(tài)。因此，在儲罐冷卻和運輸過程中，應(yīng)保持罐體的清潔和清潔。當然，這也是我們當前面臨的一個重大問題。

（2）脫氧劑可用于減緩或避免管道材料的腐蝕。制造設(shè)備所使用的金屬材料易發(fā)生腐蝕，在腐蝕過程中發(fā)生的是電化學(xué)反應(yīng)。氧氣的存在將大大提高腐蝕效率?；谶@一背景，可以使用脫氧劑對空氣中的氧含量進行降低，避免發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。一般情況下，金屬和空氣可以通過在管道表面涂漆來隔離。

（3）添加緩蝕劑。在管道材料的使用過程中，由于含有一定量的腐蝕物質(zhì)，材料的腐蝕性大大提高。因此，可以加入一些化學(xué)物質(zhì)作為緩蝕劑，大大降低腐蝕效率。

4 應(yīng)力腐蝕開裂的防護

4.1 合理選材優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)

材料根據(jù)其組成原子的外層電子的活性而具有不同程度的反應(yīng)強度。因此，可以根據(jù)管道設(shè)備的使用環(huán)境，有針對性的制造出不同材質(zhì)的化工設(shè)備，大大提高材料和設(shè)備的耐腐蝕性。例如，如果液體中含有部分酸離子，在制造設(shè)備時就不能使用鋼材的材料，這樣也能在一定程度上對設(shè)備的腐蝕應(yīng)力進行降低，設(shè)備損壞的概率也有所下降。

4.2 文明施工控制殘余應(yīng)力

對于機械設(shè)備來說，除了制造過程中的殘余應(yīng)力外，安裝過程中也會產(chǎn)生誤差，從而產(chǎn)生應(yīng)力。在設(shè)備安裝中，焊接是必不可少的一步，焊接應(yīng)力也會對設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生很大的影響。一般采用正火、退火等熱處理工藝來消除設(shè)備的殘余應(yīng)力。

對裝配過程的質(zhì)量進行控制。在對設(shè)備進行安裝時，由于安裝的應(yīng)力較大，在一定程度上降低了設(shè)備的使用年限。所以，要按照標準的安裝過程規(guī)范操作，保證設(shè)備安裝的質(zhì)量，降低因安裝帶來的誤差，最大限度地減少設(shè)備的應(yīng)力損傷。

焊接過程的質(zhì)量控制。石油化工設(shè)備的應(yīng)力與設(shè)備使用的材料以及設(shè)備安裝應(yīng)力有關(guān)。在設(shè)備的安裝中也涉及到部分焊接工作，如果在設(shè)備的制造中只考慮設(shè)備的材料，不對設(shè)備的安裝加以重視，尤其是要對焊接產(chǎn)生的應(yīng)力進行控制，否則也會造成嚴重的后果。一般來說，可以根據(jù)不同的工作內(nèi)容選擇不同的材料，在焊接工作前，應(yīng)制定完整的焊接流程，對材料的尺寸進行控制，避免應(yīng)力出現(xiàn)集中。

4.3 石油化工設(shè)備日常使用中的維護

設(shè)備的使用壽命與其制造和安裝工藝有關(guān)。在隨后的生產(chǎn)過程中，需要按照既定的操作規(guī)程對設(shè)備進行管理和維護，這也是設(shè)備管理的最后一道工序。

根據(jù)設(shè)備的工作情況，對設(shè)備進行定期的維護與檢修，使設(shè)備保持在額定工作電壓、適宜溫度等規(guī)定的技術(shù)要求，適當減少設(shè)備的運行時間，延長設(shè)備的使用年限。根據(jù)設(shè)備的運行和技術(shù)情況，制定更加一致、全面的設(shè)備檢驗項目，特別是對設(shè)備危險性較大的部位，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備運行中的不確定因素，以免造成更大的損失。

5 結(jié)語

應(yīng)力腐蝕開裂是石油化工靜設(shè)備在安裝、設(shè)計、制造和日常維護的全生命周期中普遍存在的現(xiàn)象。這些條件相互作用，造成了石油化工設(shè)備應(yīng)力腐蝕開裂。同時，要高度重視石化靜態(tài)設(shè)備的應(yīng)力腐蝕開裂問題，從設(shè)備設(shè)計、制造、安裝與使用，要按照標準規(guī)范操作，減少石油化工企業(yè)的損失。