На нефтезаводах встречается щелочное коррозионное растрескивание (ЩКР) оборудования. Оно называется также щелоч­ной хрупкостью. ЩКР отмечается при одновременном воздей­ствии растягивающих статических напряжений и щелочных электролитических сред [32]. Такие среды могут возникать при защелачивании сырья или введении щелочных растворов для других технологических целей. Растрескивание возникает лишь при напряжениях выше предельных и при достаточно высоких концентрациях щелочей и рабочих температурах (рис, 4.25). Трещины почти всегда имеют межкристаллитное залегание, разветвлены. Деформации металла не отмечается, его механические свойства практически не меняются: происходит хрупкое разрушение. Излом темный, с межкристаллитной структурой.

Роль напряжений демонстрируется результатами испытаний на стойкость к ЩКР основных сталей нефтяного аппаратостроения (ВСтЗ, 16ГС, 08X13 и Х18Н10Т) в 10—20 %-х растворах NaOH при 85 °С. При напряжениях ниже 100% σ0,2 ЩКР не отмечалось, зато при напряжениях выше 100 % установлено растрескивание. Именно с такими высокими напряжениями сталкиваются в сварных соединениях [32].

Склонность к растрескиванию тем выше, чем более крупно­зернистое строение имеет сталь. Растрескивание неуспокоенных сталей происходит при более низких Температурах и концентра­циях щелочи, чем спокойных (рис. 4.26). Это связано с наличием именно остаточных внутренних напряжений: чем они выше, тем меньше стойкость к ЩКР. Аналогично влияют внут­ренние дефекты, становящиеся концентраторами напряжений. Внешние растягивающие напряжения оказывают более слабое влияние на склонность к СКР, чем внутренние. Пластическая деформация на эту склонность не влияет [135].

Рис. 4.25. Связь между рас­трескиванием напряженной углеродистой стали, концен­трациями и температурами растворов гидроксида натрия [42]:

1—кривая кипения растворов гидроксида натрия; 2- зона ус­коренного трещинообразования; 3—граница между об­ластями, опасности (выше) и безопасности в отношении ще­лочной хрупкости ●—разрушений нет; ○ — разрушение 

Рис. 4.26. Влияние успокоенности на склонность к щелочной хрупкости для конструк­ционной стали [43]

Области: / — применения нелегированной конструкционной стали; коррозионного растрескивания нет; // — допускаемого применения такой стали с малой вероятностью разрушения; III — применения специально успокоенных (например, добавкой алюминия) сталей с содер­жанием 0,14 - 0,20 % С; 0,25 — 0,5 % Si; 0.90 --1,3 % Mn; существует опасность растрескивания неуспокоенных конструкционных сталей X - коррозионное растрескивание по эксплуатационным данным 

Рис. 4.27. Характеристики стойкости аустенитных хромоникелевых сталей к щелочному коррозионному растрескиванию [43]

скорость коррозии, мм/год: 1— 0.025; 2— 0.75; 3— 0.003;

/ — кривая кипения раствора NaOH при атмосферном давлении, //— кривая плавления NaOH 

Из углеродистых сталей наиболее стойки мартеновские спо­койные с содержанием углерода <0,2 % и ферритно-перлитные стали. Стойкость низколегированных сталей увеличивается при содержании >0,8% Аl и невысоком (<0,1%) содержании С. По одним данным [32] введение 2—4 % Сr действует благо­приятно, а по другим [136] небольшие добавки Сг, Si и Ti ма­лоэффективны. Склонность к ЩКР снижается обезуглерожива­нием поверхностного слоя и легированием никелем [136, 137].

При попеременном воздействии щелочных растворов, возду­ха, воды и нейтральных сред стойкость к ЩКР меньше, чем при непрерывном воздействии только щелочного раствора [137].

Обычный серый чугун при температурах ниже 80 °С стоек к ЩКР при всех концентрациях NaOH. При более высоких тем­пературах следует применять аустенитный чугун [137].