Corrosion et protection des tuyaux à paroi épaisse en acier inoxydable
Dans les équipements pétrochimiques, les tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse sont largement utilisés en raison de leur bonne thermoplasticité et de leur résistance à la corrosion, mais ils peuvent être corrodés et endommagés dans certaines conditions de milieu, telles que la corrosion par piqûres, la corrosion intergranulaire et la corrosion sous contrainte.
La fissuration par corrosion sous contrainte est une forme de dommage par corrosion qui se produit sans avertissement, et les dommages sont rapides et les dommages sont plus graves. En raison de l'imprévisibilité de la rupture fragile, elle constitue une menace sérieuse pour le fonctionnement sûr à long terme des équipements chimiques. Par conséquent, il est nécessaire d'étudier les causes de la corrosion sous contrainte des tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse et de prendre des mesures de protection efficaces.
1 Caractéristique et mécanisme de la corrosion sous contrainte
Tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse sont des fissures de corrosion sous l'action combinée de facteurs de corrosion spécifiques et de contraintes de traction, et la contrainte pendant la fissuration est inférieure à la limite de résistance du matériau lui-même, et la morphologie macroscopique de la rupture est une rupture fragile. On pense généralement que sous l'action d'une contrainte de traction, le film de passivation attaché à la surface du matériau métallique se rompt, formant des piqûres et des sources de fissures et exposant le matériau métallique à un environnement corrosif.
Sous l'action répétée des contraintes de traction, le film de passivation nouvellement généré continue de se rompre. , la fissure continue de se dilater dans la direction de la contrainte de traction, et de l'hydrogène est généré dans la zone d'occlusion de la pointe de la fissure, et l'hydrogène se diffuse dans le métal pour provoquer une catalyse, et une rupture fragile se produit sous l'action de la contrainte de traction. Les fissures fragiles continuent de se propager le long de la profondeur jusqu'à ce que le matériau métallique se brise et tombe en panne.
2 Facteurs influençant la corrosion sous contrainte
2.1 Milieu corrosif
De nombreux fluides provoquent une corrosion sous contrainte des tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse. Les plus courants dans l'industrie pétrochimique sont les suivants : ion chlorure, lessive, acide polysulfurique, solution aqueuse de sulfure d'hydrogène, radical sulfate, radical nitrate, solution aqueuse d'ion fluorure, etc. Il existe de nombreux accidents de corrosion sous contrainte des tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse. causée par les ions chlorure. La corrosion sous contrainte par les ions chlorure doit garantir que le milieu est un environnement neutre et contient des oxydants ou de l'oxygène dissous. Le taux de corrosion sous contrainte augmente avec l'augmentation de la concentration en ions chlorure.
Lorsque le milieu corrosif est à 50 à 200°C, la tendance à la corrosion sous contrainte est la plus grande. La corrosion sous contrainte de lessive doit également se produire dans des conditions aérobies. Lorsque la température de la lessive atteint son point d'ébullition, cela provoque une fissuration par corrosion sous contrainte des matériaux métalliques. La vitesse de corrosion sous contrainte ralentit à mesure que la concentration de lessive diminue. Lorsque la concentration de lessive est inférieure à 50 %, la corrosion sous contrainte ne se produit presque plus.
L'acide lientosulfurique est principalement produit par la présence de sulfure de fer à la surface du métal et d'oxygène et d'eau dans l'air dans un environnement humide lors de l'arrêt et de la maintenance de l'équipement. Lorsque le tube en acier inoxydable à paroi épaisse est dans un état sensibilisé et qu'il existe une contrainte de traction, le matériau métallique peut provoquer une corrosion sous contrainte après contact avec le polythionate. La corrosion sous contrainte par l'acide polysulfurique est également liée à la valeur du pH. Lorsque la valeur du pH est supérieure à 5, la probabilité d'apparition de corrosion sous contrainte est faible et la corrosion sous contrainte s'accélère avec la diminution de la valeur du pH.
2.2 Contraintes
La contrainte provoquant la corrosion sous contrainte des tuyaux en acier inoxydable à paroi épaisse provient principalement de la charge de travail, de la contrainte résiduelle lors du traitement de l'équipement, de la contrainte thermique et de la contrainte d'assemblage. Parmi eux, les dommages causés par les contraintes résiduelles représentent la plus grande proportion de la corrosion sous contrainte, soit environ 80 %. Le stress résiduel est inévitable dans le processus de traitement et d'installation de l'équipement.
La contrainte résiduelle la plus courante est la contrainte résiduelle de soudage, la contrainte résiduelle causée par le travail à froid et le pliage, et la contrainte résiduelle causée par le tuyau de dilatation. Plus la contrainte résiduelle est élevée, plus il est facile de provoquer une fissuration par corrosion sous contrainte.