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几种化学物质对压力容器的应力腐蚀

作者:高建文 姚丹丹 王立群  
评论: 更新日期:2011年04月18日


 
热碱溶液对钢制容器的应力腐蚀(3)

     在较高温度和一定浓度的氢氧化钠溶液的特定环境下,热碱溶液会对碳钢或合金钢产生应力腐蚀,这种现象俗称碱脆或苛性碱脆化。

     钢碱脆的机理目前还没有统一的认识。一般主伙是碳钢在高温下与水蒸气产生如下的化学反应:

    

     在这个反应中,氢氧化钠起着催化作用,其过程是

    

     反应生成的Fe3O4覆盖在钢的表面,形成一层保护膜。但可能由于过高的局部拉伸应力会使局部区域的保护膜遭到破坏;也可能由于氢氧化钠在表面富集使Fe3O4被溶解;或由于这两种情况的联合作用,在金属表面形成最初的腐蚀裂纹,氢氧化钠富集在裂纹中,形成电化学腐蚀。裂纹的尖端区域成为阳极,而裂纹周围的保护层成为阴极,再加上拉伸应力的作用,使裂纹迅速扩展,最终导致断裂。

     钢的碱脆一般要同时具备3个条件,即高温、高浓度碱和拉伸应力。有人通过试验指出,浓度为10%的氢氧化钠溶液可以引起碱脆,而5%的浓度则不能。但在压力容器和锅炉中,局部地方常发生氢氧化钠的富集现象,如盐的沉积物或高温下水分的蒸发,都会使局部的碱浓度增大。

     碱脆常常发生在锅炉的承压部件中,锅炉用水经过处理后有可能含有过剩的碱,在局部地方如沉积物或多孔的氧化皮下面,铆接或焊缝处,法兰连接处等,容易使碱浓度增大,加上不均匀的拉伸应力,使锅炉发生碱脆破裂。

 氧化碳等引起的应力腐蚀(4)  

     近年来,国内外发生过多起一氧化碳和二氧化碳混合气的容器(气瓶)爆炸事故,这也是由应力腐蚀而引起的腐蚀。

     一氧化碳在通常情况下,被铁吸收后,会在金属表面形成一层保护膜,但在工业应用的一氧化碳中会含有二氧化碳和水分。由于容器或气瓶反复多次充气,器壁上的交变应力,使这层保护层局部遭到破坏,从而会加速湿性二氧化碳对容器的腐蚀。

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