Como uma parte importante do equipamento chave, as peças forjadas petroquímicas desempenham um papel importante no processo de produção petroquímica. No entanto, devido à presença de meios corrosivos e tensões alternadas no ambiente petroquímico, as peças forjadas estão sujeitas a corrosão sob tensão (SCC), resultando em falhas de equipamentos e acidentes de segurança. Neste trabalho serão exploradas as causas de corrosão sob tensão e as medidas de proteção para forjamentos petroquímicos, com o objetivo de fornecer referências para estudos e aplicações relevantes.
O fissuramento por corrosão sob tensão é um fenômeno de fissuração de metais que ocorre sob a ação combinada de tensões de tração e meios corrosivos. O mecanismo consiste principalmente nas três fases seguintes:
Início de fissuras: sob a ação do meio corrosivo e tensão de tração, o filme de passivação na superfície do metal é destruído, formando a zona anódica e a zona catódica. Na região anódica ocorre uma reação de dissolução, resultando na dissolução preferencial do metal local, formando uma fonte de trinca.
Propagação da fissura: a fissura se expande gradualmente sob a ação da tensão de tração. Durante o processo de propagação, a ponta da trinca está em um estado de alta tensão, acelerando a velocidade de propagação da trinca. Ao mesmo tempo, o meio corrosivo continua a entrar no interior da trinca, promovendo a sua expansão.
Fratura instável: quando a fissura se estende até certo ponto, o metal não pode suportar a tensão de tração e ocorre uma fratura transiente. Este processo é repentino e catastrófico, levando muitas vezes à falha total do equipamento.
Fatores que afetam o rachamento de corrosão sob tensão
Materiais metálicos: a composição, microestrutura e propriedades mecânicas de materiais metálicos podem afetar sua suscetibilidade à corrosão sob tensão. Por exemplo, os aços de alta resistência e baixa liga são suscetíveis ao craqueamento por corrosão sob tensão.
Fatores ambientais: o tipo de meio corrosivo, a concentração e a temperatura afetarão o comportamento de corrosão sob tensão do metal. Por exemplo, o ambiente H2S/CO2 com alta temperatura e pressão é um dos ambientes comuns de corrosão sob tensão para forjamentos petroquímicos.
Estado de tensão: o tipo e o tamanho da tensão de tração podem afetar o comportamento de corrosão sob tensão do metal. Tanto a tensão alternada quanto a tensão residual podem acelerar o início e a propagação de trincas.
Processos de forjamento e tratamento térmico: os processos de forjamento e tratamento térmico podem afetar a microestrutura e as propriedades mecânicas do metal e, portanto, seu comportamento de corrosão sob tensão. Por exemplo, tanto as tensões residuais durante o processo de forjamento quanto as alterações microestruturais durante o tratamento térmico podem aumentar a suscetibilidade do metal à corrosão sob tensão.
Medidas de proteção
Seleção razoável de materiais: escolha materiais metálicos com melhor resistência ao rachamento de corrosão sob tensão, como aço inoxidável e aço duplex, etc. Ao mesmo tempo, considere a resistência do material, tenacidade e outros requisitos de propriedades mecânicas para garantir a segurança e confiabilidade do equipamento.
Otimização do processo de forjamento e tratamento térmico: controle de temperatura de forjamento, velocidade de resfriamento e outros parâmetros para obter microestrutura e propriedades mecânicas ideais. O processo de tratamento térmico, como tratamento de solução, tratamento de envelhecimento, pode melhorar ainda mais a resistência à corrosão do metal e resistência ao rachamento por corrosão sob tensão.
Reduzir a tensão de tração: através da otimização do projeto do equipamento, reduzindo a tensão residual e evitando tensões alternadas, o nível de tensão de tração a que o metal está sujeito pode ser reduzido, de modo a retardar o início e a propagação de trincas.
Revestimento protetor: revestimento protetor na superfície do metal para isolar o contato direto entre o meio corrosivo e o metal, reduzindo assim a sensibilidade do metal à corrosão sob tensão. A escolha dos materiais e processos de revestimento adequados é fundamental.
Inspeção e manutenção regulares: testes não destrutivos e inspeção metalográfica são realizados regularmente em forjamentos petroquímicos para detectar e lidar com problemas potenciais de rachaduras e corrosão a tempo para garantir a operação segura do equipamento.
Estabeleça o sistema de gestão restrito: estabeleça o sistema de gestão perfeito e os procedimentos operacionais para assegurar o uso e a manutenção corretos do equipamento. Aprimorar o treinamento do pessoal, aumentar a conscientização de segurança e habilidades operacionais e reduzir o risco de falha de equipamentos devido a fatores humanos.
O trincamento por corrosão sob tensão em forjamentos petroquímicos é uma das principais causas de falhas de equipamentos e acidentes de segurança. Estudar profundamente o mecanismo de corrosão sob tensão e os fatores de influência de forjamentos petroquímicos e adotar medidas de proteção eficazes pode reduzir o risco de falha do equipamento e melhorar o desempenho de segurança do equipamento. No futuro, com o surgimento contínuo de novos materiais e novas tecnologias de forjamento petroquímico, a proteção contra rachaduras de corrosão sob tensão enfrentará mais desafios e oportunidades. As empresas e pesquisadores envolvidos precisam constantemente explorar e inovar para se adaptarem às mudanças nas demandas do mercado, contribuindo para o contínuo desenvolvimento da indústria petroquímica.
