JR-202加氢反应器接管材料的应力腐蚀开裂研究
加氢反应器作为PTA精制装置中的关键设备，其运行的安全性影响着整套装置的安全。然而，由于长期在高温、高压、临氢的环境中运行，加氢反应器材料面临着腐蚀破坏等问题，给正常生产造成安全隐患。因此对其进行腐蚀破坏及机械性能研究有着极其重要的意义。
扬子石化公司PTA(精对苯二甲酸)生产过程中，JR-202加氢反应器的不锈钢氢气接管连接部位出现环向裂纹和纵向裂纹，而且接管内壁存在多条轴向裂纹，经过分析，确定开裂与在线碱洗引起的应力腐蚀开裂有关。
针对这种开裂现象，本文从以下几个方面进行了研究并得到有关结论。
(1)依据加氢反应器氢气接管所处的实际工况，选择316L奥氏体不锈钢作为研究材料，考虑加氢反应器在线碱洗的工艺参数，采用慢应变速率试验法来研究316L不锈钢在高温低浓度碱环境下的应力腐蚀开裂行为，分析溶液温度、NaOH浓度以及应变速率对316L奥氏体不锈钢断裂的影响，并借助手扫描电镜进一步分析了该材料在试验环境下的微观断裂特征。研究结果表明，316L不锈钢在较慢的应变速率(1×10-6s-1)情况下，当NaOH浓度相同时，随着温度升高，最大断裂应力、延伸率以及断裂时间呈下降趋势，说明温度会加剧应力腐蚀开裂；而在相同温度下，NaOH浓度提高，应力腐蚀开裂亦变得更加严重，这说明溶液温度和NaOH浓度是影响316L不锈钢发生应力腐蚀开裂的重要因素。
(2)基于加氢反应器氢气接管材料选择的考虑，对比316L、304L及敏化304L不锈钢在高温低浓度碱环境下的应力腐蚀开裂敏感性。通过综合比较不同溶液温度、NaOH浓度和拉伸速率下两种奥氏体不锈钢的断裂性能，得到316L不锈钢在高温碱环境下抗应力腐蚀敏感性优于304L不锈钢，并随着溶液温度和NaOH浓度的增加，这种优势表现更为明显。
(3)针对氢气接管所处的临氢环境，建立一套电解充氢装置，304L不锈钢试样进行电化学充氢试验，随后进行室温拉伸试验以及冲击试验，对比304L不锈钢在氢环境下的开裂敏感性以及充氢后机械性能变化。实验结果表明，充氢电流大小和时间长短均对氢扩散量有所影响。试样在充氢前后，冲击性能变化不大，但拉伸试验表明存在一定塑性损失，充氢造成轻度的氢损伤。
加氢反应器;接管材料;应力腐蚀开裂;慢应变速率试验;NaOH溶液;不锈钢
南京工业大学
硕士
化工过程机械
巩建鸣
2007
中文
TQ052;TQ050.91
71
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）