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奧氏體不銹鋼的連多硫酸應力腐蝕（PTASCC）

2023-09-05 15:56:23 作者：工業小南點來源：工業小南點分享至：

奧氏體不銹鋼的連多硫酸應力腐蝕（PTASCC）

連多硫酸（H2SxO6，英文縮寫PTA）和亞硫酸SCC主要是發生在煉油工業，尤其是在催化裂化、脫硫塔、加氫裂化裝置、催化重整等裝置，是在停工和檢修期間發生的。

PTA和亞硫酸會導致敏感的奧氏體不銹鋼和鎳基合金發生SCC。焊接態普通或高碳不銹鋼如S30408/S30409和S31608/S31609，在焊縫熱影響區對PTASCC特別敏感。低碳鋼（＜0.03%C）在低于371℃（800℉）下較不敏感。化學特性穩定的不銹鋼牌號如S32168和S34778對PTA較不敏感，特別是它們經熱穩定處理時。合金和化學特性穩定或熱穩定處理的材料對PTA的敏感性可以在根據ASTM G35[94]通過實驗室腐蝕實驗來確定。

產生PATSCC，往往與奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕密切相關。這種腐蝕首先是引起連多硫酸晶間腐蝕，接著引起PATSCC。在形貌上，裂紋總是為晶間型，且萌生和擴展時要求相對低的拉伸應力。奧氏體不銹鋼在運行中與介質中的硫化物作用，在表面生成FeS，在停工檢修時，設備表面與大氣中的氧和水分接觸而生成連多硫酸，即：

FeS + H2O + O2 → H2SxO6（x=3、4、5）（4-51）

影響PATSCC主要因素有：

a.pH值。

介質環境必須達到一定酸度才可能發生，對300系不銹鋼來說，環境的pH值必須小于5時才可能發生；有研究發現在0.38M的連多硫酸溶液中，S31603表面形成的鈍化膜能有效地隔離介質對合金的侵蝕；

b.材料的影響。

奧氏體不銹鋼中 C質量分數小于0.08%時，若焊接或操作溫度達到敏化溫度范圍，通常會發生PATSCC。低碳（質量分數小于0.03%）不銹鋼鋼和穩定化不銹鋼，由于長期暴露在敏感溫度范圍中也可能變為敏感材料。存在結焦情況時，敏感過程更迅速。S31603長期服役在650～720℃下，鋼中σ相析出是導致鋼在腐蝕環境下產生SCC的內因，連多硫酸中的Cl-破壞了S31603表面的鈍化膜，不僅增加敏化S31603的PATSCC傾向，同時又加速PATSCC過程。

控制措施有：

a.采取干燥氮氣吹掃和封閉工藝設備，使其與氧（空氣）隔絕的方法來預防；

b.根據NACE SP0170[94]（原NACE RP0170[95]）規程，減少或消除PTA的方法包括停機和暴露于空氣后立即用堿或純堿溶液沖洗設備以中和硫化物，或在停機期間用干氮氣吹掃以防止暴露于空氣中。采用堿液洗清所有設備表面，中和各處可能生成的連多硫酸。推薦的堿洗液是質量分數2%的Na2CO3，清洗液中的氯化物的含量應限制150mg?L-1；也可加入質量百分數為0.5%的NaNO3以防奧氏體不銹鋼由氯化物引起的SCC。適當的加入表面活性劑，可以提高堿液對金屬表面的潤濕效果，提高堿洗質量；應注意如果硝酸鈉過量也會引起碳鋼的SCC；

c.選用含穩定性元素的不銹鋼，如S32168、S34778。日本研制了改進型347AP不銹鋼，其主要特點是降低C含量，由原347型的C質量分數小于0.08%降到小于0.02%，同時提高了Nb的含量，由原347型的Nb大于10×C，提高到15×C。為彌補C的降低引起合金強度下降，又增加了N（質量分數小于0.01%）。

參考文獻

[94] NACE SP 0170-2012.Protection of Austenitic Stainless Steels and Other Austenitic Alloys from Polythionic Acid Stress Corrosion Cracking During Shutdown of Refinery Equipment[S]

[95] NACE RP0170-2004.Protection of Austenitic Stainless Steels and Other Austenitic Alloys from Polythionic Acid Stress Corrosion Cracking During Shutdown of Refinery Equipment[S]

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