【精品】失效分析

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1、材料质量分析与失效分析大作业班级：材科0904学号：0120901010625姓名：张凯水一丁酮混合物的氯化分区造成的316L不锈钢的缝隙腐蚀J.H.CLELAND材料质量分析与失效分析大作业班级：材科0904学号：0120901010625姓名：张凯水一丁酮混合物的氯化分区造成的316L不锈钢的缝隙腐蚀J.H.CLELAND英国剑桥郡，剑桥区，温萨路30号凯姆克公司（收到于1997年5月9日）摘要——25°C的时候，在名义上含有很稀的氯化钠的丁酮的单相水溶液中，316L不锈钢泵发生了由氯化物引起的缝隙腐蚀。这种假设成立的

2、前提是，要有足够量的水进入系统来形成富含水和丁酮的不混溶的混合物。加入盐水后氯化钠会和富水相结合，然后两种液体就分开了。一个简单的实验对以证明这种假设是成立的。1997年爱思唯尔科技有限公司。关键词：缝隙腐蚀1.背景产品污染首先捉醒牛产装置的经营者，存在有腐蚀问题。该装置是一个川于批处理的装置。在25°C时，单相混合剂中除了其他的组分外，还包括溶解了少量的水和氯化物离子的很高比例的丁酮。由耐火玻璃制造的装置中唯一的金属部件是已经无故障工作了一段吋间的4个相同的316L不锈钢泵。由丁其中一个不锈钢泵出现了腐蚀裂纹，因而牛产装

3、置被拆开了。而其他的三个泵中并没有发牛腐蚀。被腐蚀的泵几乎处在装置的最低点（最低点是一个排水龙头）。报告上说，收集到的系统排出的液体为乳状液。因此看来，泵中的液体对能是两种不混溶的液体的混合液：丁酮的水溶液以及预料中的丁酮中水的溶液。不幸的是，并没有保留下来的样品让我们分析。2.材料2.1泵体用作泵体的不锈钢是UNSS31603（316L）,化学分析（表1）表明这种金属材料符合规范要求。表1.腐蚀的泵的截面化学分析：组成的重量百分比CMnSiPSCrNiMo泵体UNSS316030.0190.03最大1.732.00最大0

4、.591.00最大0.0280.045最大0.0040.030最大16.516.0-18.010.210.0-10.42」42.00-3.00转载自《工程失效分析》4（4）,第287-291（1997）2・2•溶液泵抽出来的溶液基本上是含8%虫量级的蒸佛水丁酮（甲乙酮）的溶液。水一丁酮体系的相图如图1所示，在结束时，在丁酮的单相区存在含水8%的丁酮。水一丁酮相图显示在25°C吋，水一丁酮混合物会分离成含水量在9.9%和77.4%Z间的两种液体。液体中的主要溶解物为浓度为0.05%的氯化钠。不管是混合物的性质还是其中含有组分

5、的信息都没有明显的商业价值。2liquidsO6040208360402001111QO•巴rwedluol丁酮的重量百分比图1•水一丁酮相图显示单液相的水和富含丁酮的液体被分成不混溶的两相。3•腐蚀如图2是一个缝隙腐蚀的例子。在泵体截血的腐蚀表面特别是在中间的两个孔和链接他们的凹槽处可以看到小品体。X射线能谱分析表明，这些晶体含有钠和氯。图2.发生缝隙腐蚀的316L不锈钢泵。在腐蚀区及周围可以看到氯化钠小晶体。4.讨论据报道，装置拆开时，泵休被腐蚀的表血处的含氯化物的晶体和丁酮的水溶液结合，导致了腐蚀，而这种服饰就是缝隙

6、腐蚀。但是，也有人反对这个结论，因为在25°C时，0.05%的氯化钠溶液，并不能引起316L不锈钢的缝隙腐蚀。假说成立的前提是，足量的水以某种方式进入了系统中这时它与含水8%的丁酮溶液混合，来形成二元混合液体（见图1）。假设含水10%的丁酮的密度在0.84kg/L以下。任何富水的相都会分离处在装置的底部，而富含丁酮的相将会飘浮在上而。在含有氯化钠的富水的相中加入更浓的氯化物溶液，这样两种液体就被分开了。这种假设不仅可以解禅缝隙腐蚀在何种条件下容易发牛，而且可以解释，为什么只有处在牛产装置的最低处的泵受到了缝隙腐蚀。图1中给

7、出的水一丁酮相图显示，在25°C时二元液相区的含水量在9.9%到77.4%之间。假设，每次批处理消耗的含蒸绸水为8%的丁酮的溶液为200升（约168kg）,另外3.7升水刚好足够形成两种液体的混合液。由杠杆定律可知，在这种混合液中，富含丁酮的相的重量为171.44千克，而富含水的混合物的重量为0.26千克。而相应的体积分别为204升和0.23升。混合物的休积会有少量（约0.3%）的增加。虽然没有找到氯化钠在水一丁酮混合溶液中的溶解度的数据。但是，这里有在20°C时氯化钠在水一丙酮混合溶液中的数据。见表2。表220°C时，氯

8、化钠在丙酮的水溶液中的溶解度内酮（%）8.016.525.3底层27.1顶层84.185.387.7氯化钠(g/100cm3)27.1823.1019.3218.050.450.430.25表2中的底层和顶层分别表示在富含水和富含丙酗的溶液中。比较表2中的数据及图1所示的水一丁酮相图，可以看出丙酮在水屮