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1、第23卷第2期腐蚀与防护Vol.23No.22002年2月CORROSION&PROTECTIONFebruary2002不锈钢管道的应力腐蚀开裂及对策刘建忠(协和石油化工集团(中国)有限公司,宁波315803)摘 要:针对4114工号不锈钢管道的开裂,进行原因分析,认为应力腐蚀和选材不当是主要原因。根据工况条件选用了新的钢材并采用了相应的措施,取得较好的效果。关键词:不锈钢管道;应力腐蚀;选材中图分类号:TE985.9文献标识码:B文章编号:10052748X(2002)0220076203STRESSCORROSIONCRACKINGOFSTAINLESSS
2、TEELPIPEANDITSCOUNTERMEASURESLIUJian2zhong(ConcordOil&PetrochemicalsHoldings(China)Limited,Ningbo,315803,China)Abstract:Thisarticleanalyzesthecausesofthestainlesssteelpipecracking.Themainreasonswerestresscorro2sionandusingunsuitablematerials.Accordingtotheoperationcondition,selecting
3、newpropermaterialsandadopingoth2eracceptablemethodshavegotsatisfactoryresults.Keywords:Stainlesssteelpipe;Stresscorrosion;Materialsselection;钢板卷制经埋弧自动焊而成,管子焊后经过920℃1 概 况消除应力热处理及800～900℃稳定化处理。对照镇海炼化公司化肥厂、乌鲁木齐石化总厂化肥JIS标准,对发生应力腐蚀的管道母材和焊缝取样厂和宁夏化工厂,分别于80年代陆续各引进一套相进行分析,结果表明材料的化学成分是符合标准要同的以
4、渣油为原料的1000吨/日的合成氨生产装求的。置。总承包商为日本宇部兴产株式会社。在三个厂三个厂分别对裂纹部位进行取样分析和金相显分别建成开车后的几年里,在4114(一氧化碳变换)微观察,结果如下:工号管道先后多处发生应力腐蚀开裂,严重时因裂(1)裂纹特征 大部分裂纹产生在管内焊缝根纹贯穿工艺气外泄而着火。当时为了继续生产,对部附近,此处焊缝加强高度较大,有应力集中特征,裂纹处进行了补焊加强,但不久即出现更严重的裂少数裂纹在热影响区靠近母材侧。裂纹呈现较多的纹,最终都被迫停车更换管道。分枝并向管外壁扩展,主裂纹为穿晶型,裂纹的分枝尖端较小沿晶间开裂,裂纹呈树枝状
5、发展,是典型的2 产生裂纹的原因分析应力腐蚀裂纹形貌。由于三个厂的工艺装置和设备基本相同,所以(2)断口腐蚀产物分析 沿试样裂纹打开做断联合起来对这个问题进行了研究。经检查,发现三口分析,断口上覆盖着一层均匀黑色的腐蚀产物,用-个厂发生开裂的管道都是材质为SUS321TP的奥扫描电镜对腐蚀产物作能谱分析,发现富集Cl、S、氏体不锈钢管道。与外商联系后得知外商在设计一K、Na、Ca等物质,其中两组腐蚀物成分见表1。氧化碳变换工号时,考虑到介质的工作压力及温度用电镜观察,断口呈穿晶解理脆性断裂,裂纹尖-均很高,又有H2S和CO2的腐蚀,所以选用端二次裂纹呈沿晶腐蚀形
6、貌。前者是Cl应力腐蚀SUS321TP,对于H2SxO6考虑不多,但发生应力腐的特征,后者为S形成的连多硫酸腐蚀裂纹特征。蚀的管道恰恰是SUS321TP材质。这种管道是用(3)裂纹部位 裂纹不但发生在以上所述部位,也发生在日本钢管制造厂焊制的钢管纵焊缝处,收稿日期:2000212219;修订日期:2001202204且沿着与主拉应力相垂直的方向扩展。·76·刘建忠:不锈钢管道的应力腐蚀开裂及对策表1 腐蚀产物的化学组成(%)试样号NaAlSiSClKCaCrFeNi134.1708.007.9315.386.062.524.8517.812.472015.772
7、0.6215.565.9713.7514.4405.900 应力腐蚀的机理十分复杂,影响因素较多,但从取样分析三个厂新催化剂K2O含量为0.45%已得到的资料分析,可以归纳为以下几点:～0.53%,用于还原后的C2113K2O含量为0.55%-①Cl和S是造成应力腐蚀及连多硫酸腐蚀的～0.66%,粉化后卸出的C2113K2O含量为0.22%-重要因素,Cl和S主要来源于原料。这种从日本～0.29%。说明K2O流失很严重,若以总装入量引进的渣油型化肥厂用于造气的原料是炼油厂常减143t计,则K2O流失量约为0.529t。压装置的减压渣油,由于炼厂原油品种经常变换
8、,使⑤应力腐蚀裂纹的起始
