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不锈钢氯离⼦应⼒腐蚀开裂分析技术与信息96 |2019年4⽉产物，对其进⾏化学分析，发现其中氯离⼦的含量⽐较⾼。
不锈钢部件的氯离⼦应⼒腐蚀开裂从萌⽣到开裂失效往往会经历较长的使⽤过程，可能是⼏年或者⼏⼗年，⽽该设备上所使⽤的两只三通才更换使⽤不到两个⽉时间，这么短的时间内造成如此⼤的裂纹，可以说该三通部件没有经历孕育萌发阶段⽽直接进⼊裂纹扩展阶段。
通过对该企业留存的不锈钢三通备件进⾏检查发现，三通内表⾯不光洁，存在较多的⽑刺，未经过有效的表⾯处理，外表⾯肩部有明显的压痕，见图2所⽰，三通在冷压制成型过程中在其肩部造成了较⼤的残余应⼒以及组织的转变(马⽒体相变)，在很⼤程度上促使该部件氯离⼦应⼒腐蚀开裂的形成，同时管道输送的介质中存在较⾼浓度的游离态氯离⼦，同时该管道输送介质的温度常年25～45℃的较⾼使⽤温度下使⽤，各种因素的综合影响，导致该三通部件在使⽤过程中直接跳过了裂纹孕育期，急速进⼊裂纹稳定扩展阶段，最终形成裂纹造成部件失效。
图1 裂纹⾦相图图2 不锈钢三通部件3 三通肩部应⼒腐蚀开裂的关键因素氯离⼦不但能造成不锈钢压⼒容器管道的孔腐蚀，⽽且更容易造成不锈钢压⼒容器及管道元件的应⼒腐蚀开裂。
其影响因素包括：氯离⼦浓度、拉应⼒、温度以及pH 值、氧含量、合⾦成分等。
3.1 介质中氯离⼦含量氯离⼦含量是影响不锈钢应⼒腐蚀开裂的直接因素，氯离⼦含量与应⼒腐蚀开裂成正⽐，在⾼温情况(⼤于60℃)，氯离⼦含量只要达到1mg/L，就能够直接造成构件的破裂。
0 引⾔2010年11⽉20⽇，泰兴某化⼯烧碱企业产烧碱量达到70万吨以上，其在⽤的8万吨/年改性聚氯⼄烯项⽬所使⽤的两台氯⼄烯泵后相连的压⼒管道三通成品管件，在投⽤使⽤了两年多后三通成品管件肩部发⽣开裂性泄漏，开裂部位形貌如树枝根须状。
该⼯程项⽬上氯⼄烯管道在⽤的两只成品三通，且都不同程度的出现了同样的问题。
根据现场资料显⽰三通规格为φ159×4.5，材质为0Cr18Ni9，设计使⽤压⼒是1.60MPa，设计使⽤温度为常温，⽇常⼯作介质为氯⼄烯。
化工安全与防腐案例分析—真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析班级：xxxxxx姓名：xx学号：xxxxxxxx真空制盐钛制换热器腐蚀失效实例分析一般认为在温度不太高的NaCl溶液中，钛的腐蚀速度非常低。
但是随着钛在制盐行业的大量使用，发生腐蚀失效事故也开始增多，引起各制盐企业的重视，钛腐蚀的原因大致可归为四类：缝隙腐蚀、氢损失、应力腐蚀、铁污染等，且受材质成分、设计制作、工况介质等具体情况影响，腐蚀原因往往较为复杂，多为一个主要因素诱导，几种辅助因素共同作用的结果。
以下分析国内发生的两起制盐钛制换热器腐蚀失效案例。
1.案例一首效换热管腐蚀失效分析：2004年四川某制盐厂30 万吨/年装置检修时，发现首效换热管发生较严重的腐蚀。
该加热室总共1454 根钛管，本次检修共发现158 根换热管有不同程度的腐蚀穿孔。
已拔出的部分换热管进行检查，发现孔损、破损、脆裂较严重，有的管子从1米左右高处自然落下即断成两半或破裂，断口晶粒粗大，破裂片用手可掰断，吸氢脆化现象明显。
该装置首效加热蒸汽约0.4MPa，原料卤水为天然卤水和岩卤的混合卤水，用石灰乳预处理卤水，进罐pH约为8。
该套装置首效加热室采用某种钛合金材料，Ⅱ～Ⅳ效采用TA2 工业纯钛换热管。
在检修只发现了首效换热管有腐蚀，其余各效换热管未见腐蚀现象。
1.1．化学成分分析因抽换出的换热管已明显脆化(可以从“从1米左右高处自然落下即断成两半或破裂”看出)，据此判断材料吸氢肯定比较严重，为此分别取3段腐蚀较明显的管样和1段外观形貌较好的管样分别分析气体含量。
分析结果见表1，从表中可以看出，腐蚀样中氢含量明显高于未发生腐蚀样品，据此可以判断是失效换热管可能失效的一种方式是氢损伤。
1.2．化学成分比较采用化学分析和电镜（JSM6460）扫描相结合的方式，对腐蚀样和非腐蚀样进行较全面的化学成分分析。
分析结果与工业纯钛和钛钼镍合金的成分对比表见表2，从表中们可以看出，腐蚀管样的Mo、Ni 含量很少，几乎可以认为未检出，而主要成分和工业纯钛（TA2）比较接近，合金元素与钛钼镍合金（TA10）差距较大。
典型钢材失效分析案例详解案例一：端联器螺栓脆性断裂失效零件名称：端联器螺栓零件材料：中碳铬钼钢失效背景：在20余台重载履带车辆共6000多个端联器螺栓中有3个螺栓断裂，失效率为0.044%。
失效螺栓均是在使用初期断裂，见图1-1，螺栓断面形貌见图1-2。
图1-1的失效螺栓是一条新履带装车行驶1km后停车维护时，出现突然断裂。
螺栓头部一段从端联器中间的光孔中掉落，有螺纹的另一段残留在端联器上的螺纹孔中。
螺栓的服役条件在静止时受预紧静拉力，运动时受预紧静拉力加交变切向力。
图1-1断裂螺栓图1-2断裂螺栓的正面断口形貌失效部位：螺栓断裂部位位于垂直于轴向的螺纹中部。
失效特征：从图1-2螺栓断裂面看出，断口呈起伏状，无塑性变形，个别区域有面积大小不等的小平面，整个断面上无冶金缺陷。
断裂源只有一个，起始于断面外侧的螺纹根部应力集中处，断裂源宽约1mm，在半径2mm内的区域内较平坦，断裂源两侧10mm外的其余断面外圆处有1mm左右的拉边，断面主要由沿晶、冰糖状、大量的晶间微裂纹组成，整个断裂面上各个小平面之间没有显著的分界线，也没有疲劳断裂中的贝纹线，呈现出典型的无塑性脆性断裂形态。
综合分析：理化检测的化学成分、非金属夹杂物、晶粒度及热处理质量的结果表明，原材料、螺栓制造质量均满足技术要求。
螺栓的基体金相组织见图1-3，微观扫描断口形貌见图1-4。
图1-3断裂螺栓的金相组织200x图1-4断裂螺栓的扫描断口形貌查找生产作业，发现当初螺栓拧紧装配时，实际拧紧力矩远大于设计规定的力矩。
为对比分析，取9枚螺栓实物（8枚已使用无问题的螺栓，1枚未使用螺栓），进行强断拉伸试验。
螺栓拉伸试验断口的断裂源也同样位于一侧螺纹根部应力集中处，属于线断裂源，断口形貌平齐，见图1-5。
断口微观形貌见图1-6。
两种断口形貌对比见表1-1。
图1-5合格螺栓断口形貌（一） 图1-6合格螺栓断口形貌（二）表1-1两种断口形貌对比断口 失效件断口 无问题实物断口断口典型 形貌 断裂源附近的断面主要为沿晶断裂，呈冰糖 状，无明显塑性变形，还有少量韧窝。
应力腐蚀实例:实例1：北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造，由于冷凝液的腐蚀发生破坏，便用304型不锈钢（0Cr18Ni9）管更换。
使用不到两年出现泄漏，检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。
答：在北方冬季公路上撒盐作防冻剂，盐渗入土壤使公路两侧的土壤中氯化钠的含量大大提高，而选材者却不了解没有对土壤腐蚀做过分析。
就决定更换不锈钢管。
将奥氏体不锈钢用在这种含有很多氯化钠的潮湿土壤中，不锈钢肯定表现不佳，也需还不如碳钢呢。
防护措施：实例2：某化工厂生产氯化钾的车间，一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂，转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。
经鉴定为应力腐蚀破裂。
（P224）答：在氯化钾生产中选用1cr18Ni9Ti 这种奥氏体不锈钢转鼓是不当的。
氯化钾溶液是通过离心机转鼓过滤的。
氯化钾浓度为28°Bé，氯离子含量远远超过了发生应力腐蚀破裂所需的临界氯离子的浓度，溶液pH 值在中性范围内。
加之设备间断运行，溶液与空气的氧气能充分接触，这就是奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂提供特定的氯化物的环境。
保护措施：停用期间使之完全浸与水中，与空气隔离；定期冲洗去掉表面氯化物等，尽量减轻发生应力破裂的环境条件，以延长使用寿命，不过，发生这种转鼓断裂飞出的恶性事故可能有一定的偶然性，但这种普通的奥氏体不锈钢用于这种高浓度氯化物环境，即使不发生这种恶性事故，其寿命也不长，因为除应力腐蚀还有，孔蚀，缝隙腐蚀等。
实例3：CO2压缩机一段、二段和三段中间冷却器为304L（00Cr19Ni10）型不锈钢制造。
投产一年多相继发生泄漏。
经检查，裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位。
所用冷却水含氯化物0.002%~0.004%。
（P225）答：这里考虑奥氏体不锈钢的氯化物溶液中的scc，冷却水中氯化物含量控制很低，但仍然发生了scc 破坏。
设备为热交换器，结构为管壳式。
工艺介质走管程，水走壳程，进行热交换。
