不锈钢管道晶间腐蚀失效案例
304不锈钢的晶间腐蚀行为研究
（ 上接 第 ２ ５页 ）
统 。 该 系统 中将 融合 车辆 测距 技术 、 Ｐ 星定 位 在 Ｇ Ｓ卫 技术 、 自动 控制 技术 、 移动 通信 技术 以及 自适应 巡 航
技术 等多种 高 新技术 ， 驾驶 会变 的更智 能 化 ， 人 性 更 化。
参考 文献
４ 钟 勇 ， 剑峰 ． 代 汽车 的 四种 测 距 方 法． 姚 现 信 息纵横 ， ０ ２ １第二期 ０ ５ 杨 长存 ． 强汽 车的安 全・ Ｕ． 国机 电工 业 加 ｔ ］ ￣ 中 －
１ 前 言
我 国 的汽车工业 正 在飞速 发展 ，汽车 制造业 的
发 展 ，对汽 车用材 提 出了更高 的要求 。在 汽车 工业
２ 实 验 方 法
从成 品 件上取 ８ ｒｍ半 管状试 样 ，焊缝 沿试 样 ０ ａ
的长 度方 向位 于试 样 中部 ，取 样 位 置如 图 １ 所示 。 为 了保 证试 验结 果 的可靠 性 ，在成 品件 上分 别取 ３ 件如图 １ 所示 的检 测试样 。将 ３ 检测 试样在 马弗 件 炉 中 ６５Ｃ 温 １ ７ 保 ｏ 小时 进行 敏化 处理 后 ， ４ ０ 用 ０＃砂 纸 将待 检测 面的氧 化膜 去除 。将 １０ 硫 酸铜 （ ｕ ０ｇ ｃ—
大量析 出 Ｃ２ ６。 ｒＣ［ ３９ １
２ 黄 菲 ， 晓龙 ． 氏体 不锈 钢 压 力容 器晶 间 胡 奥
腐 蚀 原 因 及 预 防 Ｕ． 广 州 化 工 ，０ ０ ３ ４） Ｊ ２ １ ，８（ ：
１０ １ ８ － ８１
３ 马呜 图． 先进 汽 车 用铜 【 ． Ｍ】 北京 ： 学工业 化
Ｓ ４ ５ ０） Ｏ ・Ｈ２ 溶解 在 ７ ０ 蒸 馏水 中 ， ０ ｍｌ 加入 １０ ｌ ０ ｍ 浓
案例▕史上分析最透彻的腐蚀破坏事故（7
案例▕史上分析最透彻的腐蚀破坏事故（7每期编制两篇真实腐蚀案例，希望大家喜欢。
点击页面底部“阅读原文”可查看腐蚀案例5-6事例7某厂生产氯化锌的方法是，将镀锌厂回收的锌和其它来源的锌用盐酸溶解，然后用化学药剂处理，再在浓缩槽中加热蒸发。
浓缩槽中使用的镍加热管发生孔蚀，寿命很短。
于是用锆制加热管在浓缩槽中进行了一个月试验，没有发现腐蚀问题，但锆制加热管仅使用了6个月就发生腐蚀破坏。
经过调查找出了原因：有的镀锌厂镀锌工艺配方中使用了氟化物，因此回收的锌中含氟化物。
评述锆是一种难熔金属，虽然锆的标准点位很负，化学性质活泼，但由于表面易生成致密的保护性氧化膜，所以具有优良的耐蚀性。
锆对碱和许多酸（包括氢碘酸和氢溴酸）耐蚀性很好，但锆不耐王水和氢氟酸的腐蚀，因为它们能使锆生成；络离子而溶解。
尽管锆对浓度低于35%、温度低于100℃的盐酸是耐蚀的，在本事例中耐蚀性应无问题，但由于回收锌中夹带氟化物，因而很快发生腐蚀破坏。
以上三个事例的共同点是：实际生产环境中含有某种杂质，对设备材料造成了严重的腐蚀问题。
而作为选材依据的腐蚀数据资料、使用经验、实验结果并没有包含这种环境细节。
相同的生产过程，相同的设备材质，往往腐蚀情况出现较大差异，一个重要原因就是杂质。
这方面的事例还有很多，如：1.有的硫酸生产厂为用户提供废酸处理设备，因为用户难以使用不影响环境的方法处理废酸。
处理工艺是：将被有机物污染的废酸焚烧，热气体通过废热锅炉回收热量。
有一个这样的厂一次发现废热锅炉钢管寿命突然很短。
检查结果表明，腐蚀是由于含磷酸盐和铅量很高的熔渣造成的，原来一个用户的废酸中含有这些组分。
2.某厂一台蒙乃尔合金制的石油化工装置萃取设备用于处理50%~65%硫酸和乙醇（温度29~38℃），热交换器管子预期寿命5年，但在5周就出乎预料发生破坏，更换的管子不到3周又发生破坏；腐蚀部位主要是焊缝。
溶液中所含的铜离子很高，难以用合金的简单溶解来解释。
奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
奥氏体不锈钢焊接接头的晶间腐蚀刘书丽,高亚平,郑和平,李春萍(平煤天安田庄选煤厂,河南平顶山467013)摘要:介绍了奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀类型,分析了奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀产生的机理,阐述了防止和消除奥氏体不锈钢焊接接头晶间腐蚀的方法及手工电弧焊焊接奥氏体不锈钢时应采取的工艺措施。
关键词:熔合线;晶间腐蚀;贫铬区;双相组织中图分类号:TG44117 文献标志码:B 文章编号:100320794(2008)0120096203E rosion B etw een Crystal Lattice of Austenitic Stainless SteelWelding JointLIU Shu-li,G AO Ya-ping,ZHENG H e-ping,Li Chun-ping(T ianzhuang C oal Preparation Plant Pingdingshan T ian’an C oal C o.Ltd.,Pingdingshan467013,China) Abstract:Introduced a erosive type of austenitic stainless steel welding joint.Analysised the generating mecha2 nism of erosion between crystal lattice of austenitic stainless steel welding joint.Represent the methods to pre2 vent and rem ove the erosion between crystal lattice of austenitic stainless steel welding joint and the technical measure that should adopt when weld austenitic stainless steel with manual welding.K ey w ords:weld bond;erosion between crystal lattice;area with low density chromium;quarter-phased or2 ganization0 引言不锈钢按其组织可分为3种:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。
不锈钢焊接接头的晶间腐蚀实验
防治措施
①采用超低碳不锈钢，含碳量希望小于 0.06% 。 ②在工艺上，尽量减小近缝区过热， 特别要避免在焊接过程中就产生“中温敏化” 的加热效果。 由此可见：“高温过热”和“中温敏化”是产 生刀蚀的必要条件。 对于焊接接头“高温过热”是焊接热循环中必 然形成的，因此只需要进行一次“中温敏化” 处理，就可根据 GB1223-75 标准进行晶间腐蚀 试验。
实验目的
一、观察与分析不锈钢焊接接头的显微 组织。 二、了解不锈钢焊接接头产生晶间腐蚀 的机理及晶间腐蚀区显微组织特征。
二、
实验装置及实验材料
（一）C法电解浸蚀装置 （二）金相显微镜 （三）吹风机 （四） 腐蚀液稀释为10%的草酸（C2H4O4· 2H2O 分析纯）水溶液1000ml （五） 实验材料1Cr18Ni9Ti(或1Cr18Ni9)钢手 弧焊或TIG焊试片40×20×1.5～3mm 6对 （六） 秒表 （七） 乙醇、丙酮、棉花、各号金相砂纸等。
三、
实验原理
1 焊接18-8型奥氏体不锈钢的接头产 生晶间腐蚀的类型及控制 18-8 型不锈钢焊接接头出现三个部位的 晶间腐蚀现象，即，焊缝腐蚀区，刀状 腐蚀区，敏化腐蚀区。但在同一个接头 中不会出现这三种晶间腐蚀区，其取决 于钢的成分。
1)
焊缝腐蚀区
焊缝腐蚀区主要与焊接材料有关，同时也受焊接工艺的影响。 （a） 防治措施：①控制焊缝金属化学成分，主要 是尽量降低含碳量和添加足够量的 Ti 和 Nb。焊缝中 Ti 和 Nb 的量 应大于钢板的量 （b）控制焊缝的组织状态，使之含有适当数量的 一次铁素体δ（δ=5%为最宜，适宜量为4～12ً%）。
2)
敏化区腐蚀
在焊接热影响区中峰值温度处于敏化温度区间的部 位所发生的腐蚀（敏化温度为450℃～ 850℃；实际区 为600℃～1000℃）。敏化区腐蚀只发生在不含Ti或Nb 的18-8不锈钢中。 防 治 措 施 ： ① 采 用 含 Ti 或 Nb 的 1 8 - 8 或 超 低 碳 00Cr18Ni11不锈钢。 ②在工艺方面，应尽可能减少热影 响取处于敏化温度区间的时间。 产生敏化腐蚀区后的处理措施：采用稳定化处理， 将处理件进行850～900℃短时加热后空冷。
20121128变换事故和管道腐蚀案例
变换不锈钢管道的腐蚀
中原大化变换装臵在出热交换器的变换气管 线与AV管线相接以后的管线上，操作温度在 300℃以上的弯头同样出现过开裂泄漏现象。 中原大化相关技术人员认为造成弯头开裂的原 因主要是弯头质量问题，所以在对弯头检修更 换时仍使用了304材质的弯头。 通过对304管线弯头开裂时间段的了解，在 系统进行催化剂更换以后，由于不需要向煤气 中补加过热蒸汽，变换炉的操作水汽比为0.3左 右，这以后管线弯头才未再次发生开裂。
中变炉床层垮温
事故原因：
从DCS调出的数据来看，当时德士古负荷无 大的波动，合成气流量、压力较平稳，无明显变 化，合成气带入中变炉的水应为液态水。而德士 古1#洗涤塔液位于7:40开始由1110mm下降， 8:05降至803mm，说明在这段时间内有带水现 象，带水可能是由于洗涤塔顶部除沫器损坏或回 水管堵塞。 事故后果及损失：造成甲醇停车18.5小时，CO 停车33小时。
净化装置安全培训 变换相关事故及管道腐蚀案例
马小东 2012-11-28
事故一：变换气换热器下部膨胀节爆炸
一、事故经过 2000 年9月，某化肥厂变换工段正处于 停车检修后的开车阶段。变换炉正常接气后， 系统逐渐加量，调整工艺指标。在此过程中， 变换系统传来一阵闷响，变换系统压力迅速下 降。工艺操作人员立即进行紧急停车处理。处 理完毕后发现，变换气换热器 下部膨胀节裂 开一道约20cm 的口。该设备进行了约 3 天的 检修恢复。运行后为带病设备，监控运行。
爆炸后现场图片
爆炸后现场图片
事故八：变换管道开裂事故案例分析
事故经过与紧急处理： 1995年9月11日17:05，某厂德士古2#炉投 料。18:30左右，合成气引入甲醇变换系统充 压捉漏。19:00，发现变换废锅2进口合成气管 线上焊缝泄漏。19:10，合成气退出变换系统。 9月12日1:39，2#德士古炉也被迫停车。 9月16日，开启2.0MPa氮压机对变换系统充 压查漏，发现PG7111、PG7112及PG7122三处管 道焊缝漏。
锅炉用3o4不锈钢管开裂事故分析
锅炉用3o4不锈钢管开裂事故分析
罗贤竟;杨武
【期刊名称】《腐蚀与防护》
【年(卷),期】1992(013)006
【摘要】一、前言来样系某锅炉厂制造的锅炉前屏垂直夹持管。
该夹持管由
12Cr1MoV耐热低合金钢管和TP304H不锈钢管焊接而成。
TP304H管从日本进口,固溶状态供货。
焊接后,为保证12Cr1MoV的性能,整排进行700～740℃,2h回火处理。
夹持管工作温度为457℃,进、出口工作压力分别为178和176大气压。
1989年12月正式移交某电广投运发电。
1990年7月因水冷壁爆裂,停炉抢修。
检查中发现TP304H管内壁存在宏观环向裂纹(见图1)。
【总页数】4页(P312-315)
【作者】罗贤竟;杨武
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TK228
【相关文献】
1.地下室上浮开裂事故分析及其加固处理探讨--以广东某地下车库上浮开裂为例[J], 孙军锋
2.锅炉开裂事故分析 [J], 李志坚
3.电站锅炉奥氏体不锈钢管晶间腐蚀开裂分析 [J], 谭晓蒙;邢敬舒;田峰;陈浩;张涛
4.余热发电锅炉过热器管弯头开裂原因分析余热发电锅炉过热器管弯头开裂原因分
析 [J], 刘献良;赖云亭;於旻;赵朋飞
5.304奥氏体不锈钢管焊接接头开裂原因 [J], 曹龙韬;龚兰芳;陈智江
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大直径不锈钢管道运行过程的腐蚀分析及处理措施
图５ 管道 内壁充气保护措 施图
晶间腐蚀 ， 造 成晶界 的耐腐蚀性下 降。 其次 ， 热裂纹 的形
成也与焊接过程有 着非常大 的关 系， 检验结 果表 明焊缝 成 型歪歪扭扭 焊道 忽大 忽小 ， 由此可见焊接 过程经 常停 顿， 以致局部熔焊区域金 属补充困难 ， 熔焊金属凝固时形
一
该大型综合性场馆 自从投入使用后一直处于间隔性
使用状 态 ，从更换取样管段发现管道 内沉积物较多 ，说
明管道 系统在 日常 的使用 中没有做到定期 冲洗和除氯 ， 加之焊后对管道 内壁焊缝表 面进行打磨抛光后残存微小 裂纹 、夹杂及 表面气孔 等缺 陷 ，使得焊缝融合线 、热影 响区成 为氯离 子作用下 的点蚀形核 区域 ，随着管 内沉积 物的不断增加越来越加重对 管壁及 焊缝 的腐蚀 。
通过 以上工艺处理措施 的应用 ，该不 锈钢给水管道 系统重新安装投入使用至今 ，系统管道运行正常 ，未再
成显微 热裂纹。 当氯 离子或 其他微 量的酸、 碱、 盐的溶解
物 与上 述有缺 陷的焊缝 表面接触 时， 就会 引起该处 的电
出现 由于点腐蚀导致管道破损失效的现象 。
化学腐蚀的产生 。 另外 ， 不锈钢表面的各种缺陷如表面硫 化物夹 杂、 晶界碳化 物沉积 、 表面沟槽 处等地方， 氧化 膜
仍可能再钝化 ， 若再钝化阻力小， 蚀孔就不再长大。 当受
到促 进 因素影响， 小蚀孔继续长大 至—定临界尺寸时， 金 属表面出现宏观可见的蚀孔 ， 这个特定点成为孔蚀源 。 蚀 孔—旦形成则加速生长 。
５ ６
２ ０ １ ３ 年 第８ 期
点蚀容易发生 ，而后又容易加 速进行 。 ３ ． ２ 焊 缝缺 陷加速 腐蚀 生成
不锈钢管道晶间腐蚀失效案例
（2）本管道发生在环焊缝法兰侧热影响区 的裂纹是敏化区的沿晶应力腐蚀裂纹，该 裂纹起源于内表面的晶间腐蚀区。内表面 敏化区局部发生晶间腐蚀之后，在管道应 力及焊缝残余应力诱导下形成宏观上呈周 向的沿晶应力腐蚀裂纹，直至穿透管壁而 发生泄漏。
（3）断口的腐蚀物经扫描电镜中的能谱分 析证实含硫化合物，且近内壁处含硫量高， 近外壁处较低，导致晶间腐蚀和应力腐蚀 的原因是管内SO2含水，形成亚硫酸的酸性 环境，从而引起近焊缝的敏化区晶间腐蚀， 再继而在亚硫酸和应力诱导下发展成为应 力腐蚀裂纹。
接头敏化作用
C+Cr
（3）316L钢的耐应力腐蚀性能
316L钢除对氯离子敏感易产生腐蚀之处，从许多有 关腐蚀的著作中均可查到316型的奥氏体不锈钢对 亚硫酸是敏感的，一旦出现亚硫酸，则即会造成晶 间腐蚀，在应力作用下晶间腐蚀发展成为应力腐蚀 裂纹。
典型的晶间腐蚀
（4）应力的联合作用
The end!
图3 (b) 近表面处断口形貌
4.讨论思路
① ②
③
④
管内介质分析 晶间腐蚀和应力腐蚀分析 316L钢的耐应力腐蚀性能 应力的联合作用
（1）管内介质分析
管内为99.99%SO2，水含量小于0.01%， 属于无水纯净液态SO2，这种干燥液态SO2 不会产生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。但工 厂使用的SO2不一定都是无水的，如果水分 超标，或设备放置不用时管内SO2接触到大 气水分时，均会出现亚硫酸。
SO2+H2O=H2SO3
（2）316L晶间腐蚀和应力腐蚀分析
316L为超低碳不锈钢，具有良好的抗晶间 性能。但焊接不当时，热影响区会出现敏 化现象。裂纹在法兰高颈一侧，另一侧没 有裂纹，说明高颈部位厚度大，冷却速度 比较慢，产生了敏化。
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❖ 图3（a）3，.断这部口分扫断口描已电经被镜严重分腐析蚀，但断口
❖ （3）断口的腐蚀物经扫描电镜中的能谱分 析证实含硫化合物，且近内壁处含硫量高， 近外壁处较低，导致晶间腐蚀和应力腐蚀 的原因是管内SO2含水，形成亚硫酸的酸性 环境，从而引起近焊缝的敏化区晶间腐蚀， 再继而在亚硫酸和应力诱导下发展成为应 力腐蚀裂纹。
The end!
知识回顾 Knowledge Review
图1 失效的宏观形貌
（a）检查发现的裂纹
（b）外表面裂纹示意图
裂纹在焊缝法兰侧的热影响区上，距离熔合线3-5mm， 外表面有分叉，没有点腐蚀。内表面光洁，有腐蚀斑 点，个别地方有数毫米长的周向裂纹，无分叉。
2.金相形貌
200×
图2 法兰内壁腐蚀斑点处纵向剖面的金相
❖ 图2为裂纹剖面金相照片。未穿透壁厚方向 上周向裂纹无明显分叉。
典型的晶间腐蚀
❖ （4）应力的联合作用
❖ 管子出现的裂纹是周向的，说明这不是管 子的内压力引起的周向应力的作用。管道 组装与投用后的弯曲应力和工作时的热膨 胀应力则往往是与管子轴向平行，如果再 叠加焊接的残余应力（沿与焊缝相垂直的 方向），则可能导致出现周向的应力腐蚀 裂纹。
5.结论
❖ 对所取样品经裂纹的宏观分析、金相分析、 断口的扫描电镜分析、微区腐蚀物的能谱 分析等，得到以下几点分析结论：
❖ SO2+H2O=H2SO3
❖ （2）316L晶间腐蚀和应力腐蚀分析
❖ 316L为超低碳不锈钢，具有良好的抗晶间 性能。但焊接不当时，热影响区会出现敏 化现象。裂纹在法兰高颈一侧，另一侧没 有裂纹，说明高颈部位厚度大，冷却速度 比较慢，产生了敏化。
不锈钢的敏化现象
❖ 敏化作用：钢中的碳
(通常含0.08％)与铬结
合，在热处理过程中
或在焊接过程中在晶
界析出。形成的碳化
物使晶界出现贫铬，
并在晶界形成抗腐蚀
薄膜同时发生局部的
接头敏化作用
晶界腐蚀，降低了材
料的耐应力腐蚀性。
❖ C+Cr
❖ （3）316L钢的耐应力腐蚀性能
❖ 316L钢除对氯离子敏感易产生腐蚀之处，从许多有 关腐蚀的著作中均可查到316型的奥氏体不锈钢对 亚硫酸是敏感的，一旦出现亚硫酸，则即会造成晶 间腐蚀，在应力作用下晶间腐蚀发展成为应力腐蚀 裂纹。
上仍可大约观察出这些宏观的放射纹是源于内表 面的。
图3（a） 扫描电镜 低倍形貌
49×
图3（b），断口为岩 石状形貌，有沿晶的 二次裂纹。 裂纹起源内表面能谱 分析显示含有大量硫， 靠近外壁断口上同样 发现大量硫。分析表 明法兰发生晶间腐蚀 进而发生的应力腐蚀 500 × 与硫有关。
图3 (b) 近表面处断口形貌
❖ （1）热影响区中的近熔合线处的晶粒有些 粗化，但在离熔合线4-5mm处有一晶界较 粗的区域，此系焊接热影响区中的敏化区， 是奥氏体晶粒中碳化物向晶界析出的区域。
❖ （2）本管道发生在环焊缝法兰侧热影响区 的裂纹是敏化区的沿晶应力腐蚀裂纹，该 裂纹起源于内表面的晶间腐蚀区。内表面 敏化区局部发生晶间腐蚀之后，在管道应 力及焊缝残余应力诱导下形成宏观上呈周 向的沿晶应力腐蚀裂纹，直至穿透管壁而 发生泄漏。
4.讨论思路
① 管内介质分析 ② 晶间腐蚀和应力腐蚀分析 ③ 316L钢的耐应力腐蚀性能 ④ 应力的联合作用
❖ （1）管内介质分析
❖ 管内为99.99%SO2，水含量小于0.01%， 属于无水纯净液态SO2，这种干燥液态SO2 不会产生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。但工 厂使用的SO2不一定都是无水的，如果水分 超标，或设备放置不用时管内SO2接触到大 气水分时，均会出现亚硫酸。
祝您成功！
316L不锈钢管道 晶间腐蚀失效
1.失效背景
❖ 腈纶厂输送液态SO2的316L不锈钢管道在使用中 出现泄漏，检查发现有3处环焊缝发生了裂纹而泄
漏。该管道只使用一年，之后一直空置（三年）。
316L不锈钢成分
元素
C
Cr
Ni
Mo
Si
P
百分比
≤0.03 16-18 10-14 2-3
≤0.75
≤0.04