某304不銹鋼管道泄漏的失效分析

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某氟化工企業不銹鋼管道在使用三年半之后發現管道底部局部位置發生泄漏，該不銹鋼管道材料為304不銹鋼（06Cr19Ni10)，管道外徑159mm，壁厚6mm，固溶態。管道內輸送的介質主要為乙炔氣體（純度…

某氟化工企業不銹鋼管道在使用三年半之后發現管道底部局部位置發生泄漏，該不銹鋼管道材料為304不銹鋼（06Cr19Ni10)，管道外徑159mm，壁厚6mm，固溶態。管道內輸送的介質主要為乙炔氣體（純度不小于96%），其中還含有2000mg/L左右的水和氧乙炔，同時要求介質中Cl^-質量濃度小于200mg/L。該管道工作溫度為室溫，工作壓力為0.3MPa。

在失效304不銹鋼管道未發生腐蝕的三個部位取樣，然后采用直讀光譜儀進行成分分析，結果見表1。從表中可知，失效304不銹鋼管道中除Ni含量略低于標準要求外，C、S、Cr、Mn等對材料耐蝕性產生重要影響的元素的含量均符合標準要求。

表1 失效304不銹鋼管道的化學成分（質量分數，%）

試樣及標準	C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni
標準304 不銹鋼	≤0.07	≤2.0	≤1.0	≤0.03	≤0.035	17.00～19.00	8.00～10.00
試樣1	0.0560	0.924	0.420	0.0169	0.0221	18.11	7.91
試樣2	0.0614	1.010	0.421	0.0141	0.0100	18.58	7.66
試樣3	0.0741	1.040	0.434	0.0145	0.0104	18.67	7.89

將切好的試樣進行水磨、拋光后，用王水（濃鹽酸和濃硝酸以3∶1的體積比混合）進行腐蝕，之后用光學顯微鏡進行顯微組織形貌觀察。其組織形貌為典型六邊形的奧氏體，晶界清晰完整，晶界形成連續網狀結構。

通過以上對原始材料化學成分及顯微組織的分析可以判定，該304不銹鋼管道的材料總體上是合格的，即管道的泄漏與材料關系不大。

利用掃描電子顯微鏡對失效管道泄漏部位腐蝕形貌進行觀察。腐蝕產物表面凹凸不平，出現龜裂狀開裂，呈現出類似晶間腐蝕的形貌特征。對失效管道泄漏部位腐蝕產物的成分進行能譜分析，腐蝕產物中除了含有較高含量的Fe、Cr、O外，還存在Cl、S、P，說明腐蝕產物中除了含有鐵、鉻氧化物外，還含有一定含量的氯化物、硫化物和磷化物，所以材料的腐蝕失效與Cl、S等元素有著重要關系。

該失效304不銹鋼管道所用的基材為標準304不銹鋼，材質符合要求。材料腐蝕失效是由點蝕穿孔引起，局部區域存在冷凝水導致Cl^-濃縮超過點蝕臨界Cl^-含量是不銹鋼發生點蝕的主要原因。工業乙炔氣體中含有的少量H₂S氣體，對點蝕的發生和發展起到了促進作用。針對以上情況，為避免腐蝕的再度發生，建議：

（1）嚴格控制管內輸送氣體中Cl^-和H₂S的含量；

（2）嚴格控制管內輸送乙炔氣體的濕度，使其不易在管內出現冷凝水狀況；

（3）更換管道材料，如選用對點蝕敏感性相對較小的316L不銹鋼來代替304不銹鋼。

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