石油化工静设备应力腐蚀开裂成因与防护措施

辛侃

青岛石化检修安装工程有限责任公司 山东青岛 266000

1 应力腐蚀开裂的定义

应力开裂是材料的一种微变形，是通过一些金属材料以及其他材料中的腐蚀物质对设备产生了影响，致使原子附近的电子丢失，从而大大降低了金属材料的原子键合力，称为应力腐蚀变形[1]。

2 石油化工静设备的特殊工况

在石油化工行业中，应力腐蚀开裂占有很高的比重，造成这种现象的有集中原因：一是石油化工静态设备通常是在高温、高压、高腐蚀的工作环境中运行；二是石油化工使用的设备一般是用金属或合金进行制作的，第三，石化静态设备在石油化工中使用的频率较高，很容易出现应力。

3 石油化工静设备应力腐蚀开裂成因

3.1 存在拉应力

石油化工的设备产生的应力一般在其制造以及使用中会出现，在一定程度上会对设备造成损坏。一般来说，设备具有两种不同的拉应力，一是在制造过程中存在的残余应力，加工过程中总会有残余应力[2]。二是在设备运行中产生的应力，这种应力是外在的因素，工作中的应力是通过自身的张力进行提供的，通过应力而引起的安全事故占总应力失效的80%，所以，相关的石油化工熊企业要对应力引起重视。

3.2 特定的金属或合金成分

石油化工的设备在使用中会存在高温、高湿等化学物质，容易发生腐蚀破坏。因此，对化工设备制造的材料要求极高，不仅要求合金要低，其钢的强度也要高，还必须含有不锈钢等微量元素，可增强材料的耐腐蚀性。

3.3 改变腐蚀环境

石油化工设备的使用环境比较特殊，容易发生腐蚀破坏。原油在管道中流动时，会给管道造成高温、潮湿、腐蚀的环境[3]。所以，设备管道会发生化学反应，这会增加管道中的腐蚀应力，增加失效和变形的概率。降低应力腐蚀强度的方法有几种。

（1）保持桶体干燥。罐内日过有水，就会与空气或有腐蚀性的物质进行反应，使罐体处于高腐蚀应力状态。因此，在储罐冷却和运输过程中，应保持罐体的清洁和清洁。当然，这也是我们当前面临的一个重大问题。

（2）脱氧剂可用于减缓或避免管道材料的腐蚀。制造设备所使用的金属材料易发生腐蚀，在腐蚀过程中发生的是电化学反应。氧气的存在将大大提高腐蚀效率。基于这一背景，可以使用脱氧剂对空气中的氧含量进行降低，避免发生电化学反应。一般情况下，金属和空气可以通过在管道表面涂漆来隔离。

（3）添加缓蚀剂。在管道材料的使用过程中，由于含有一定量的腐蚀物质，材料的腐蚀性大大提高。因此，可以加入一些化学物质作为缓蚀剂，大大降低腐蚀效率。

4 应力腐蚀开裂的防护

4.1 合理选材优化设计结构

材料根据其组成原子的外层电子的活性而具有不同程度的反应强度。因此，可以根据管道设备的使用环境，有针对性的制造出不同材质的化工设备，大大提高材料和设备的耐腐蚀性。例如，如果液体中含有部分酸离子，在制造设备时就不能使用钢材的材料，这样也能在一定程度上对设备的腐蚀应力进行降低，设备损坏的概率也有所下降。

4.2 文明施工控制残余应力

对于机械设备来说，除了制造过程中的残余应力外，安装过程中也会产生误差，从而产生应力。在设备安装中，焊接是必不可少的一步，焊接应力也会对设备的使用寿命产生很大的影响。一般采用正火、退火等热处理工艺来消除设备的残余应力。

对装配过程的质量进行控制。在对设备进行安装时，由于安装的应力较大，在一定程度上降低了设备的使用年限。所以，要按照标准的安装过程规范操作，保证设备安装的质量，降低因安装带来的误差，最大限度地减少设备的应力损伤。

焊接过程的质量控制。石油化工设备的应力与设备使用的材料以及设备安装应力有关。在设备的安装中也涉及到部分焊接工作，如果在设备的制造中只考虑设备的材料，不对设备的安装加以重视，尤其是要对焊接产生的应力进行控制，否则也会造成严重的后果。一般来说，可以根据不同的工作内容选择不同的材料，在焊接工作前，应制定完整的焊接流程，对材料的尺寸进行控制，避免应力出现集中。

4.3 石油化工设备日常使用中的维护

设备的使用寿命与其制造和安装工艺有关。在随后的生产过程中，需要按照既定的操作规程对设备进行管理和维护，这也是设备管理的最后一道工序。

根据设备的工作情况，对设备进行定期的维护与检修，使设备保持在额定工作电压、适宜温度等规定的技术要求，适当减少设备的运行时间，延长设备的使用年限。根据设备的运行和技术情况，制定更加一致、全面的设备检验项目，特别是对设备危险性较大的部位，及时发现并处理设备运行中的不确定因素，以免造成更大的损失。

5 结语

应力腐蚀开裂是石油化工静设备在安装、设计、制造和日常维护的全生命周期中普遍存在的现象。这些条件相互作用，造成了石油化工设备应力腐蚀开裂。同时，要高度重视石化静态设备的应力腐蚀开裂问题，从设备设计、制造、安装与使用，要按照标准规范操作，减少石油化工企业的损失。