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1 損傷描述及損傷機理

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(kāi)裂。

2 損傷形態(tài)

a ）裂紋起源于表面，無(wú)明顯的腐蝕減薄；

b ）裂紋多呈樹(shù)枝狀，有分叉；

c ）裂紋一般穿晶擴展，但發(fā)生敏化的 300 系列不銹鋼應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(huì )含有一些鐵素體，形成雙相組織結構，出現氯化物應力腐蝕開(kāi)裂的可能性通常會(huì )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(kāi)裂能力比 300 系列不銹鋼強；

c ）鎳基合金具有極強的耐氯化物應力腐蝕開(kāi)裂能力。

4 主要影響因素

a ）溫度：應力腐蝕開(kāi)裂敏感性隨溫度的升高而升高，開(kāi)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(huì )在局部濃縮，所以即使介質(zhì)中氯化物含量很低，也可能會(huì )發(fā)生應力腐蝕。

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

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

e ）應力：應力（殘余應力或外加應力）越大，開(kāi)裂敏感性越高。高應力或冷加工構件，如膨脹節，開(kāi)裂敏感性高。

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

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

5 易發(fā)生的裝置或設備

a ）所有由 300 系列不銹鋼制成的管道及設備都對氯化物應力腐蝕敏感；

b ）水冷器以及常壓塔頂冷凝器工藝介質(zhì)側；

c ）加氫反應后物料儲運的管道和設備，如果在停車(chē)后沒(méi)有針對性清洗，開(kāi)車(chē)或停車(chē)期間易發(fā)生開(kāi)裂；

d ）保溫棉等隔熱材料被水或其他液體浸泡后，可能會(huì )在材料外表面發(fā)生層下氯化物應力腐蝕開(kāi)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 系列不銹鋼制設備和管線(xiàn)；

f ）鍋爐排水管。

6 主要預防措施

a ）選材：使用耐氯化物應力腐蝕開(kāi)裂能力較強的材料；

b ）水質(zhì)：當用水進(jìn)行壓力試驗時(shí)，應使用氯含量低的水（至少應使氯離子含量小于 25×10-6 ）試驗結束后應及時(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 ）結構設計：結構設計時(shí)盡量避免導致氯化物集中或沉積的可能，尤其應避免介質(zhì)流動(dòng)死角或低流速區；。

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

f ）表面要求：降低材料表面粗糙度，防止機械劃痕、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、熱交換器管束和設備表面的檢測可采用渦流檢測法；

c ）極細微裂紋主要采用金相檢測。

8 相關(guān)或伴隨的其他損傷

堿應力腐蝕開(kāi)裂、連多硫酸應力腐蝕開(kāi)裂。

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