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1 損傷描述及損傷機(jī)理

處于氯化物水溶液環(huán)境中的 300 系列不銹鋼或部分鎳基合金在拉應(yīng)力、溫度和氯化物水溶液的共同作用下產(chǎn)生起源于表面的開裂。

2 損傷形態(tài)

a ）裂紋起源于表面，無明顯的腐蝕減薄；

b ）裂紋多呈樹枝狀，有分叉；

c ）裂紋一般穿晶擴(kuò)展，但發(fā)生敏化的 300 系列不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷口也可能呈沿晶特征；

d ）斷口通常為脆性斷口；

e ）  300 系列不銹鋼焊縫組織通常會含有一些鐵素體，形成雙相組織結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的可能性通常會小一些。

3 受影響的材料

a ） 300 系列不銹鋼屬敏感材料；

b ）雙相不銹鋼的耐氯化物開裂能力比 300 系列不銹鋼強(qiáng)；

c ）鎳基合金具有極強(qiáng)的耐氯化物應(yīng)力腐蝕開裂能力。

4 主要影響因素

a ）溫度：應(yīng)力腐蝕開裂敏感性隨溫度的升高而升高，開裂時(shí)金屬溫度通常不低于 60 ℃。

b ）濃度：敏感性隨氯化物濃度的升高而升高，但很多情況下氯離子會在局部濃縮，所以即使介質(zhì)中氯化物含量很低，也可能會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

c ）伴熱或蒸發(fā)條件：如果存在伴熱或蒸發(fā)條件將可能導(dǎo)致氯化物局部濃縮聚集，顯著增加氯化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。干-濕、水-汽交替的環(huán)境具有類似作用。

d ） pH 值：發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂時(shí) PH值通常大于2.0 ，PH值低于此數(shù)值時(shí)多易發(fā)生均勻腐蝕。pH 值接近堿性區(qū)域時(shí)，應(yīng)力腐蝕開裂可能性降低。

e ）應(yīng)力：應(yīng)力（殘余應(yīng)力或外加應(yīng)力）越大，開裂敏感性越高。高應(yīng)力或冷加工構(gòu)件，如膨脹節(jié)，開裂敏感性高。

f ）選材：鎳含量在 8 % ~12 ％時(shí)，開裂敏感性最大，鎳含量高于 35 ％時(shí)具有較高的氯化物應(yīng)力腐蝕抗力，鎳含量高于45%時(shí)，基本上不會發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。雙相不銹鋼比 300 系列不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕能力更強(qiáng)，碳鋼、低合金鋼、400 系列不銹鋼則對氯化物應(yīng)力腐蝕開裂不敏感。

g ）溶液中的溶解氧會加速氯化物應(yīng)力腐蝕開裂，目前仍不能確定氧含量是否存在閾值，即當(dāng)氧含量低于該閾值時(shí)就不會發(fā)生氯化物應(yīng)力腐蝕開裂。

5 易發(fā)生的裝置或設(shè)備

a ）所有由 300 系列不銹鋼制成的管道及設(shè)備都對氯化物應(yīng)力腐蝕敏感；

b ）水冷器以及常壓塔頂冷凝器工藝介質(zhì)側(cè)；

c ）加氫反應(yīng)后物料儲運(yùn)的管道和設(shè)備，如果在停車后沒有針對性清洗，開車或停車期間易發(fā)生開裂；

d ）保溫棉等隔熱材料被水或其他液體浸泡后，可能會在材料外表面發(fā)生層下氯化物應(yīng)力腐蝕開裂：

e ）聚丙烯（聚乙烯）裝置：催化劑中含有氯化物，如三氯化鈦，在聚丙烯的合成工藝中，在與水蒸氣或水接觸的 300 系列不銹鋼制設(shè)備和管線；

f ）鍋爐排水管。

6 主要預(yù)防措施

a ）選材：使用耐氯化物應(yīng)力腐蝕開裂能力較強(qiáng)的材料；

b ）水質(zhì)：當(dāng)用水進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使用氯含量低的水（至少應(yīng)使氯離子含量小于 25×10-6 ）試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)徹底烘干；

c ）涂層：材料表面敷涂涂層，避免材料直接接觸介質(zhì)流體；

d ）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免導(dǎo)致氯化物集中或沉積的可能，尤其應(yīng)避免介質(zhì)流動(dòng)死角或低流速區(qū)；。

e）消除應(yīng)力：對 300 系列不銹鋼制作的部件宜進(jìn)行固溶處理，對穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼可進(jìn)行穩(wěn)定化處理以消除殘余應(yīng)力，但應(yīng)注意熱處理可能引起的敏化會增大材料的連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，也可能產(chǎn)生變形問題以及再熱裂紋：

f ）表面要求：降低材料表面粗糙度，防止機(jī)械劃痕、擦傷和麻點(diǎn)坑等，減少氯化物積聚的可能性。

7 檢測或監(jiān)測方法

a ）檢測方法一般為材料表面目視檢測和可疑部位滲透檢測；

b ）管道、熱交換器管束和設(shè)備表面的檢測可采用渦流檢測法；

c ）極細(xì)微裂紋主要采用金相檢測。

8 相關(guān)或伴隨的其他損傷

堿應(yīng)力腐蝕開裂、連多硫酸應(yīng)力腐蝕開裂。

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