Korrosion und Schutz von dickwandigen Edelstahlrohren

In petrochemischen Anlagen sind dickwandige Edelstahlrohre wegen ihrer guten Thermoplastizität und Korrosionsbeständigkeit weit verbreitet, können jedoch unter bestimmten Medienbedingungen wie Lochfraßkorrosion, interkristalliner Korrosion und Spannungskorrosion korrodieren und beschädigt werden.

Spannungsrisskorrosion ist eine Form von Korrosionsschäden, die ohne Vorwarnung auftritt, und der Schaden ist schnell und der Schaden ist schwerwiegender. Aufgrund der Unvorhersehbarkeit des Sprödbruchs stellt er eine ernsthafte Bedrohung für den sicheren Langzeitbetrieb chemischer Anlagen dar. Daher ist es notwendig, die Ursachen der Spannungskorrosion dickwandiger Edelstahlrohre zu untersuchen und wirksame Schutzmaßnahmen zu ergreifen.

Dickwandige Rohre aus Edelstahl

1 Charakteristik und Mechanismus der Spannungskorrosion

Dickwandige Edelstahlrohre sind Korrosionsrisse unter der kombinierten Wirkung spezifischer Korrosionsfaktoren und Zugspannung, und die Spannung während der Rissbildung ist niedriger als die Festigkeitsgrenze des Materials selbst, und die makroskopische Morphologie des Bruchs ist ein Sprödbruch. Es wird allgemein angenommen, dass unter der Wirkung von Zugspannung der an der Oberfläche des Metallmaterials angebrachte Passivierungsfilm reißt, Vertiefungen und Rissquellen bildet und das Metallmaterial einer korrosiven Umgebung aussetzt.

Unter wiederholter Zugbelastung reißt der neu entstandene Passivierungsfilm immer weiter auf. , der Riss dehnt sich weiter entlang der Richtung der Zugspannung aus, und Wasserstoff wird im Okklusionsbereich der Rissspitze erzeugt, und der Wasserstoff diffundiert in das Metall, um eine Katalyse zu verursachen, und unter der Einwirkung von Zugspannung tritt ein Sprödbruch auf. Spröde Risse breiten sich weiter entlang der Tiefe aus, bis das Metallmaterial bricht und versagt.

2 Einflussfaktoren der Spannungskorrosion

2.1 Korrosives Medium

Es gibt viele Medien, die an dickwandigen Edelstahlrohren Spannungskorrosion verursachen. Die in der petrochemischen Industrie gebräuchlichen sind die folgenden: Chloridionen, Lauge, Polyschwefelsäure, wässrige Schwefelwasserstofflösung, Sulfatradikale, Nitratradikale, wässrige Fluoridionenlösungen usw. Es gibt viele Spannungskorrosionsunfälle bei dickwandigen Edelstahlrohren durch Chloridionen verursacht. Chloridionen-Spannungskorrosion muss erfüllen, dass das Medium eine neutrale Umgebung ist und Oxidationsmittel oder gelösten Sauerstoff enthält. Die Rate der Spannungskorrosion nimmt mit der Erhöhung der Chloridionenkonzentration zu.

Wenn das korrosive Medium bei 50 bis 200°C liegt, ist die Neigung zum Auftreten von Spannungskorrosion am größten. Die Laugenspannungskorrosion muss auch unter aeroben Bedingungen stattfinden. Wenn die Laugentemperatur ihren Siedepunkt erreicht, führt dies zu Spannungsrisskorrosion von Metallmaterialien. Die Spannungskorrosionsrate verlangsamt sich mit abnehmender Laugenkonzentration. Bei einer Laugenkonzentration von weniger als 50 % tritt praktisch keine Spannungskorrosion mehr auf.

Lientoschwefelsäure wird hauptsächlich durch das Auftreten von Eisensulfid auf der Metalloberfläche und Sauerstoff und Wasser in der Luft in einer feuchten Umgebung während des Abschaltens und der Wartung von Anlagen produziert. Wenn sich das dickwandige Edelstahlrohr in einem sensibilisierten Zustand befindet und Zugspannung vorhanden ist, kann das Metallmaterial nach Kontakt mit Polythionat Spannungskorrosion verursachen. Auch die Polyschwefelsäure-Spannungskorrosion hängt vom pH-Wert ab. Wenn der pH-Wert größer als 5 ist, ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Spannungskorrosion gering, und Spannungskorrosion beschleunigt sich mit abnehmendem pH-Wert.

2.2 Stress

Die Spannung, die Spannungskorrosion von dickwandigen Edelstahlrohren verursacht, stammt hauptsächlich aus der Arbeitsbelastung, Eigenspannungen während der Geräteverarbeitung, thermischen Spannungen und Montagespannungen. Dabei haben die Schäden durch Eigenspannungen mit ca. 80 % den größten Anteil an der Spannungskorrosion. Restspannungen sind bei der Verarbeitung und Installation von Geräten unvermeidlich.

Die häufigsten Eigenspannungen sind Schweißeigenspannungen, Eigenspannungen durch Kaltverformung und Biegung sowie Eigenspannungen durch Expansionsrohre. Je größer die Eigenspannung ist, desto leichter kann es zu Spannungsrisskorrosion kommen.

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