某304不锈钢管道泄漏的失效分析

2019-11-02 投稿人 : www.mumstudent.com 围观 : 1371 次
使用三年半后,一家氟化工企业的不锈钢管在其底部的一个局部位置发现了泄漏。不锈钢管材料为304不锈钢(06Cr19Ni10),管的外径为159 mm,壁厚为6 mm,并处于固溶状态。

管道中输送的介质主要为乙炔气(纯度不低于96%),其中还含有约2000 mg/L的水和氧乙炔,Cl-的介质浓度小于200 mg/L 。管道的工作温度为室温,工作压力为0.3 MPa。

在不腐蚀失效的304不锈钢管的三个位置进行采样,然后使用直读光谱仪进行成分分析,已知失效的304不锈钢管中的Ni含量略低于标准要求C,S,Cr,Mn对材料的耐蚀性有重要影响的元素的含量符合标准要求。

对切割后的样品进行水研磨和抛光,然后用王水(浓盐酸和浓硝酸以3∶1的体积比)蚀刻,然后用光学显微镜观察。其组织为典型的六角形奥氏体,晶界清晰完整,晶界形成连续的网状结构。

通过以上对原始材料化学成分和微观结构的分析,可以判断出304不锈钢管的材料总体合格,即管的泄漏与材料的关系很小。

使用扫描电子显微镜观察失效管道泄漏部分的腐蚀形态。腐蚀产物的表面不平坦且破裂,显示出类似于晶间腐蚀的形态。分析了失效管道泄漏部位腐蚀产物的能谱。除了高含量的Fe,Cr和O外,腐蚀产物还包含Cl,S和P,这表明腐蚀产物包含铁和氧化铬。它还含有一定量的氯化物,硫化物和磷化物,因此材料的腐蚀失效与Cl和S等元素具有重要关系。

用于故障304不锈钢管的基材是标准304不锈钢,并且材料符合要求。材料的腐蚀失效是由点蚀穿孔引起的。局部区域中冷凝水的存在会导致Cl浓度超过点蚀。关键的Cl-含量是不锈钢点蚀的主要原因。工业乙炔气体中所含的少量H2S气体会促进点蚀的发生和发展。鉴于上述情况,为避免再次发生腐蚀,建议:

1)严格控制管道内输送气体中Cl-和H2S的含量;

2)严格控制管内乙炔气体的湿度,使冷凝水难以出现在管内;

3)取代对点蚀较不敏感的管道材料,例如316L不锈钢,而不是304不锈钢。

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