石油化工靜設備應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任公司 山東青島 266000

1 應力腐蝕開裂的定義

應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對設備產生了影響，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，稱為應力腐蝕變形[1]。

2 石油化工靜設備的特殊工況

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

3 石油化工靜設備應力腐蝕開裂成因

3.1 存在拉應力

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

3.2 特定的金屬或合金成分

石油化工的設備在使用中會存在高溫、高濕等化學物質，容易發生腐蝕破壞。因此，對化工設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 改變腐蝕環境

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

（1）保持桶體干燥。罐內日過有水，就會與空氣或有腐蝕性的物質進行反應，使罐體處于高腐蝕應力狀態。因此，在儲罐冷卻和運輸過程中，應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。制造設備所使用的金屬材料易發生腐蝕，在腐蝕過程中發生的是電化學反應。氧氣的存在將大大提高腐蝕效率。基于這一背景，可以使用脫氧劑對空氣中的氧含量進行降低，避免發生電化學反應。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，材料的腐蝕性大大提高。因此，可以加入一些化學物質作為緩蝕劑，大大降低腐蝕效率。

4 應力腐蝕開裂的防護

4.1 合理選材優化設計結構

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

4.2 文明施工控制殘余應力

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

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

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

4.3 石油化工設備日常使用中的維護

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

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

5 結語

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