几种化学物质对压力容器的应力腐蚀——热碱溶液对钢制容器的应力腐蚀(3)

  仪器信息网 ·  2007-04-26 21:40  ·  43667 次点击
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:
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
在这个反应中,氢氧化钠起着催化作用,其过程是
3Fe+7NaOH→Na3FeO32Na2FeO2+7H+
Na3FeO22Na2FeO2+4H2O→Fe3O4+7NaOH+H+
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2
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。

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