奥氏体不锈钢的连多硫酸应力腐蚀（PTASCC）

2022-11-29 14:18:30 作者：工业小南点来源：工业小南点分享至：

奥氏体不锈钢的连多硫酸应力腐蚀（PTASCC）

连多硫酸（H2SxO6，英文缩写PTA）和亚硫酸SCC主要是发生在炼油工业，尤其是在催化裂化、脱硫塔、加氢裂化装置、催化重整等装置，是在停工和检修期间发生的。

PTA和亚硫酸会导致敏感的奥氏体不锈钢和镍基合金发生SCC。焊接态普通或高碳不锈钢如S30408/S30409和S31608/S31609，在焊缝热影响区对PTASCC特别敏感。低碳钢（＜0.03%C）在低于371℃（800℉）下较不敏感。化学特性稳定的不锈钢牌号如S32168和S34778对PTA较不敏感，特别是它们经热稳定处理时。合金和化学特性稳定或热稳定处理的材料对PTA的敏感性可以在根据ASTM G35[94]通过实验室腐蚀实验来确定。

产生PATSCC，往往与奥氏体不锈钢的晶间腐蚀密切相关。这种腐蚀首先是引起连多硫酸晶间腐蚀，接着引起PATSCC。在形貌上，裂纹总是为晶间型，且萌生和扩展时要求相对低的拉伸应力。奥氏体不锈钢在运行中与介质中的硫化物作用，在表面生成FeS，在停工检修时，设备表面与大气中的氧和水分接触而生成连多硫酸，即：

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

影响PATSCC主要因素有：

a.pH值。

介质环境必须达到一定酸度才可能发生，对300系不锈钢来说，环境的pH值必须小于5时才可能发生；有研究发现在0.38M的连多硫酸溶液中，S31603表面形成的钝化膜能有效地隔离介质对合金的侵蚀；

b.材料的影响。

奥氏体不锈钢中 C质量分数小于0.08%时，若焊接或操作温度达到敏化温度范围，通常会发生PATSCC。低碳（质量分数小于0.03%）不锈钢钢和稳定化不锈钢，由于长期暴露在敏感温度范围中也可能变为敏感材料。存在结焦情况时，敏感过程更迅速。S31603长期服役在650～720℃下，钢中σ相析出是导致钢在腐蚀环境下产生SCC的内因，连多硫酸中的Cl-破坏了S31603表面的钝化膜，不仅增加敏化S31603的PATSCC倾向，同时又加速PATSCC过程。

控制措施有：

a.采取干燥氮气吹扫和封闭工艺设备，使其与氧（空气）隔绝的方法来预防；

b.根据NACE SP0170[94]（原NACE RP0170[95]）规程，减少或消除PTA的方法包括停机和暴露于空气后立即用碱或纯碱溶液冲洗设备以中和硫化物，或在停机期间用干氮气吹扫以防止暴露于空气中。采用碱液洗清所有设备表面，中和各处可能生成的连多硫酸。推荐的碱洗液是质量分数2%的Na2CO3，清洗液中的氯化物的含量应限制150mg?L-1；也可加入质量百分数为0.5%的NaNO3以防奥氏体不锈钢由氯化物引起的SCC。适当的加入表面活性剂，可以提高碱液对金属表面的润湿效果，提高碱洗质量；应注意如果硝酸钠过量也会引起碳钢的SCC；

c.选用含稳定性元素的不锈钢，如S32168、S34778。日本研制了改进型347AP不锈钢，其主要特点是降低C含量，由原347型的C质量分数小于0.08%降到小于0.02%，同时提高了Nb的含量，由原347型的Nb大于10×C，提高到15×C。为弥补C的降低引起合金强度下降，又增加了N（质量分数小于0.01%）。

参考文献

[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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