关于高炉热风炉炉壳晶间应力腐蚀的理论研究 — 引自前苏联1982年出版《高炉热风炉》
对于高风温热风炉来说,一种十分严重的工程事故是在没有预兆情况下的炉壳损坏,这种与晶间应力腐蚀相关的炉壳损坏一般表现为焊缝附近的细裂纹,经常出现在炉壳的高温段(拱顶,燃烧室,蓄热室上部)和应力集中的地方(炉壳的弯折处,耦合处)。
如果排除明显的应力集中的直接影响,形成这些微裂缝的原因则是侵蚀性气体(主要是氮氧化物),以及亚硫化气体和氯,这些气体与水蒸气结合形成酸并在炉壳上凝结,另外,需要注意的是,周期性压力变化会加速这个损坏过程。
亚.博.杰尔朵维奇和其他学者明确了氮氧化物聚集的决定因素是氮和氧的凝结、温度和滞留时间。研究证明,高浓度氮氧化物的聚集(达到0.05%,或者1000mg/m3)是在热风炉烧炉期之后、送风期之前形成的,因为此时拱顶温度最高,氮和氧容易聚集且滞留在热风炉内;另外,在拱顶温度高于1400℃时NOx数量会大幅增加,在德国的工业研究证实了这个结论。根据测量数据,俄罗斯钢铁厂内燃式热风炉在烧炉期拱顶温度达到1300℃时,NOx含量为15mg/m3,在拱顶温度1420℃时,NOx含量为60 mg/m3,在炉壳的凝结物中还发现了硝酸盐(0.5g/l)、硫酸钠(0.8g/l)和氯离子。
为了消除晶间应力腐蚀,采取的技术措施是在炉壳内表面涂刷保护层,阻止凝结物抵达金属表面,另一种方法施是在炉壳上设置外保温,其它的技术尝试包括双重炉壳,或者采用合金钢材做炉壳。然而,尽管预防晶间应力腐蚀的建议措施很多,但彻底有效的方法却还没有找到。例如,虽然炉壳外保温方法会提高炉壳温度,可是却不能避免气态酸在炉壳上的凝结。相比之下,限制拱顶温度(不超过1400℃)更有效果。