不锈钢管道晶间腐蚀失效案例
失效案例分析
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b.氢致开裂（HIC）
在钢的内部发生氢鼓 泡区域，当氢的压力 继续增高时，小的鼓 泡裂纹趋向于相互连 接，形成有阶梯特征 的氢致开裂。氢致开 裂发生不需要外加应 力（载荷应力、残余 应力），故从概念讲 不属于应力腐蚀破坏 范畴。
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c.硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）
• 硫化氢在液相水中，由于电化学的作用，在阴极反应时生成氢 原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致脆性增加（氢原子 渗透到钢的内部晶格，在亲和力的作用下生成氢分子，钢材晶 格发生变形，材料韧性下降，脆性增加），在外加拉应力或残 余应力的作用下形成开裂。
2、焊接裂纹有不同的特性，要根据不同的裂纹产生机理 及形式选择检测的时机与方法，提高检验的有效性。
• 延迟裂纹 • 液化裂纹
3、对于易产生焊接裂纹的钢种，一旦发现裂纹，应扩大 检验比例。
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案例1：反应流出物换热器管箱入口不锈钢法兰开裂
某石化炼油厂，2010年大修检验发现，反应流出物换热器管箱入口 不锈钢法兰开裂。 主要原因：
P≤0.008%、Mn≤1.30%，且应进行抗HIC性能试验或恒 负荷拉伸试验。
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在湿硫化氢应力腐蚀环境中使用的其它材料制设备和管 道应符合下列要求：
铬钼钢制设备和管道热处理后母材和焊接接头的硬度应不 大于HB225（1Cr-0.5Mo、1.25Cr-0.5Mo）、HB235 （2.25Cr-1Mo、5Cr-1Mo）或HB248（9Cr-1Mo）；
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湿硫化氢环境分类（NACE 8X196） 一类：不选用抗HIC钢，可不做热处理 二类：可选抗HIC钢，要进行热处理 三类：选用抗HIC钢，要进行热处理
发酵罐不锈钢换热盘管泄漏失效分析
|i r〇jl ..).tvV B猶备安金事故与缺陷分析发酵罐不锈钢换热盘管泄漏失效分析陈仙凤竺哲明郭涛余焕伟(绍兴市特种设备检测院绍兴312071 )主商要：通过失效现场情况了解、宏观检查、材质分析、金相检验、电镜观察、能谱分析及冲击断面分 析等研究〇6Cr19Ni10发酵罐盘管失效原因。
结果显示由于发酵罐盘管材质熔炼工艺不恰当，固溶处理不当，冷却循环水中C I—含量超标，焊缝热影响区、管材母材区大面积发生不同程度晶间腐蚀，局部点蚀穿孔。
建议 对用于设备重要部位或对生产工艺有重大影响的，且服役环境存在晶间腐蚀倾向的不锈钢，增加耐晶间腐蚀 检测。
快速识别伪劣不锈钢检测手段亟待增强。
关键词：发酵罐盘管晶间腐蚀泄漏失效oso w N n oFailure Analysis on Leakage of Stainless Steel Fermenter CoilerChen Xianfeng Zhu Zheming Guo Tao Yu Huanwei(Shaoxing Special Equipment Testing Institute Shaoxing312071)Abstract Failure reason of06Crl9N il0 fermenter coiler was analyzed by scene investigation,macro inspection,chemical analysis,metallographic examination,SEM,energy spectrum analysis and fractographic.The result shows that intergranular corrosion and pitting was occurred on the heat affected zone and base metal.Original smelting defects,improper solution treatment,high content of Cl are the main reasons.It is suggested to add the test of intergranular corrosion on stainless steel special equipments,which are used in important parts.The authors expect that rapid detection methods of inferior stainless steel need to be strengthened.Keywords Fermenter coiler Intergranular corrosion Leakage failure06Crl9Nil0中图分类号：X933.4 文献标识码：B文章编号：1673—257X(2021)03-0086-07 DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2021.03.019不锈钢设备在医药化工领域应用广泛，因不锈钢 局部腐蚀失效导致企业非正常停产时有发生，造成财 产损失，威胁生命安全。
具体腐蚀事例
在一般的应用中可认为腐蚀率小于0.5 mm/a属耐蚀 性良好。
事例1—5 某厂从国外引进的一套水处理装置，硫酸系统 的管线和阀门大多数采用20号合金。在使用不长时间后，某 些部位发生腐蚀泄漏。 原因是操作中水可能进入管道使管道局部温度升高。 评述 20号合金属于奥氏体型铬镍不锈钢，但不是美国钢 铁学会(AISI)的标号，它是美国腐蚀学家方坦纳在1935年发 展的，其中最有名的锻材是Carpenter20，铸材是Durimet20。 典型成分为Cr 29％、Ni 20％、Cu 3.25％、Mo 2.25％。 这种合金材料原来是专为硫酸中使用而发展的。在室温 下对各种浓度的硫酸都是耐蚀的，按理用于上述条件是可以 满足要求的。
等因素，很容易造成钛发生自燃，这种事故已发生多次。 所以，不应当使用钛制设备处理瓶装氯气。
事例1-12 一座旧罐头厂经修理成为了美国某州自然资 源和环境控制小组的新家。为了模拟19世纪中期的厂房，承 包商选择了金属板作所有倾斜房顶表面。板材质是锌，含少 量铜、钛(改善耐蚀件)。原房顶为石板片，但这种材料价格太 贵。房顶是平面和倾斜面的复杂排列，平的部分或者是橡胶 片，或者是煤焦沥青。煤沥青部分未加保护性砾石。 入住不到一年，锌板上出现孔洞。孔洞附近锌板内外表 面都有黑锈。 采集雨水样分析表明雨水pH值偏低，一个样为2.3，一个 为3.0，一个为4.4-6.0。含硫酸盐、硝酸盐和氯化物水平各不 相同。原来该建筑处于易发生酸雨的区域，工业污染是雨水 高酸性的来源。
发；氢氟酸的蒸发造成硫酸在最后两程管子里聚集。热
的浓硫酸属强氧化性介质，造成蒙乃尔合金管的腐蚀破 坏。
事例1—9 某厂生产氯化锌的方法是，将镀锌厂回收 和其他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。
冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究
冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究冶金工业是我国重要的产业之一，它以钢铁、有色金属、煤炭等为主要产品，具有重要的经济意义和社会意义。
然而，近年来，随着冶金工业的快速发展，管道失效事件频发，给工业生产带来了巨大的损失和安全隐患。
本文将从冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究两个方面进行探讨。
一、冶金工业管道失效案例分析1.高炉煤气管道爆裂事件2015年12月13日，河南省平顶山市某钢铁企业高炉2#煤气管道突然爆裂，造成2名工人死亡，4名工人受伤。
该事件直接导致该企业生产停滞，经济损失巨大。
经调查，该事件的原因是管道内壁厚度不均匀，存在腐蚀等缺陷，加之管道内有大量水分和硫化氢等物质的腐蚀作用，导致管道承受不了高压气体的冲击而爆裂。
2.煤气吊车管道泄漏事件2018年1月10日，山东省滨州市某钢铁企业一煤气吊车管道泄漏，幸亏及时发现，并采取了紧急措施，未造成人员伤亡和重大损失。
经现场鉴定，该事件的原因是管道开裂，断面有锈蚀和疲劳裂纹，导致管道破裂。
以上两起案例均是因为管道质量问题，如管道内部积存水分和腐蚀物质，导致管道内壁厚度不均匀，加之管道本身质量问题，承受不了高压气体的冲击，最终导致管道失效，给企业带来重大损失和安全隐患。
二、冶金工业管道失效预防方法探究冶金工业管道失效虽然不可避免，但可以通过科学合理的预防措施和监测手段降低发生概率。
以下是一些预防措施：1.管道设计时要考虑管道所承受的压力，确保管道内壁均匀而且厚度充足，同时要采用防腐、耐腐蚀的材料，并按照标准规范施工。
2.对于老旧管道，要采取防腐蚀、修复和加固等措施，定期进行检测和维修，及时发现和处理管道安全隐患。
3.加强管道监测和管理，采用各种现代化的措施，如在线监测、无损检测、声波检测、红外线检测、振动检测等，发现问题及时报修或更换。
4.提高员工安全意识，加强安全培训，使员工掌握安全知识，提高安全素质，做到预防为主，控制风险。
总之，冶金工业管道失效对于企业的生产和人员的安全都是严重的威胁，应采取科学合理的预防措施和监测手段，及时发现隐患并进行处理，保障生产安全和员工健康。
304不锈铜晶间腐蚀裂纹失效分析
３ ０ ４ 不锈钢是一种通 用性的不锈钢材料 ，防锈性 能 比２ ０ ０ 系列 的不锈钢材料要 强。 由于这类 钢中含 有
一
实验 过程及 方法
定 量 的铬 和镍 ，耐高 温性能 也 比较 好 ，一般使 用 实验材料 ：两组不 同批 次的３ ０ ４ 不锈钢 ，各取两 温 度极 限小于 ６ ５ ０ ℃ 。一 般情况 下 ，３ ０ ４ 不 锈钢在 浓 个 试样 。
一
次检测 中，发现在腐蚀后 的工艺性能 中出现 了弯曲开裂现 象。为确定该材料是 否存在晶 间腐蚀
现 象，本文采用Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ３ ３ ４ ． Ｅ《 不锈 钢硫 酸一 硫酸铜腐蚀试验方法 》和Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ３ ２《 金属材料 弯曲试 验 方法》进行 腐蚀试验和弯 曲试验 、然后通过微观检 查和宏观检 查等方法 ，对３ ０ ４ ５锈 钢腐蚀 裂 纹进行 了分析 ，结果表明 ，３ ０ ４ 不锈钢 所产生的裂纹为晶间腐蚀 所造成 ，造成原 因是应力和腐蚀
得 到最 为广泛 应用 的不锈 钢 、耐 热钢 之一 。通常 用 在食 品生产设备 、普通化工设备 、核 能等领域 。 中，再 加入 １ ０ ０ ｍＬ 符合 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ６ ２ ５ 的优级纯硫 酸 ，用 蒸馏水稀 释至 １ ０ ０ ０ ｍＬ，配制成 硫酸一 硫 酸铜溶液 。
但 某 工厂 在对 其原 料 进行 的人 厂复 验发 现 ３ ０ ４ 倒入容量 为 １ Ｌ 带 回流冷凝器 的磨 口锥形烧瓶 ，并在 材料 在性 能检 测 中有 裂纹 现象 。为确定 该材 料是 否 烧瓶 底部 铺一 层 纯度不 小 于９ ９ ． ５ ％的铜屑 。实 验前 存在 晶 间腐蚀裂 纹现 象 ，作 者对 其进行 了晶间腐蚀 将 试样 用Ｃ Ｃ １ 除油并 干燥 ，然后 将其 放置于铜 屑之
304不锈钢管件失效分析
304不锈钢管件失效分析【摘要】304不锈钢在连多硫酸的作用下，发生沿晶开裂，且随着连多硫酸浓度增加，酸碱性的综合作用，发生几率明显增加。
分析结果表明，金相图样表明在连多硫酸中304不锈钢的应力腐蚀属于沿晶开裂。
【关键词】304不锈钢；奥氏体；沿晶开裂；连多硫酸304不锈钢化学牌号为06Cr19Ni10 旧牌号（0Cr18Ni9）含铬19%，含镍8-10%。
304不锈钢化学成份：304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强。
耐高温方面也比较好，能高到1000～1200度。
304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。
对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。
对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
某化工厂进行某车间定期检验检测时，发现在管线运行中存在个别弯头向外有“冒汗”现象，但由于量不是很大，在运行过程中又没有其他现象就一直在运行中。
对此条管线从设计上并不存在很大的压力，过高或过低的温度，从理论上不会出现这种现象，同时设备员和工艺的人员提供，这些个别的管段部位有时会有些介质少量的渗出，尤其是热影响区附近。
资料显示，这条管线的材质是304不锈钢。
因为出现了介质外排现象，所以选择了渗透这种检测形式，对这些存在问题的管件进行了检测。
检测过程中发现在母材、热影响区、焊道中均出现了裂纹的显像，由于存在多处，且裂纹的形式各异，故对此条管线进行了整体检测。
发现所有管件均存在裂纹现象，故此采集了部分试样进行硬度检测和金相检测。
发现硬度无明显变化，但是金相图谱显示存在沿晶开裂的现象。
由此推断可能是介质或是材质的问题，对此为了深层是的检测，选择了光谱分析材质。
光谱结果显示所检材质均为304不锈钢，并无异议，最后定可能为介质问题，继续分析金相图样。
对拥有裂纹的管件进行取样，经金相检验得出结果：1.金相组织和裂纹形貌开裂处取两件金相试样：一件试样观察面为环向截面，包含部分管件与接管连接焊缝和数条纵向裂纹；一件试样观察面为纵向截面，包含一条横向（环向）裂纹没有焊缝。
应力腐蚀失效分析案例教学文案
7 结果分析
ＳＵＳ304管材化学成分及机械性能均符合有关标准, 管壁未减薄,金相组织也未发现异常 。 一次失效事故中所 有的爆口和裂纹既不存在于管子的直段也不在管子变形量 最大和炉温最高的下弯头处,而全部集中在变形量不大的 小弯头附近,表明该材料在同一环境下失效与小弯头附近 材料的状况有某种关系 。 爆口附近及管子内外壁小裂纹的 形貌均为沿晶裂纹,裂纹中充满灰色的腐蚀物,爆口及裂纹 方向与弯头加工变形方向垂直 。 尽管经过爆管和试样割取 释放了大部分的内应力,衍射测量中仍可发现试样中存在 明显的应力和应力梯度 ， 可以确定失效的原因是由于应力 腐蚀所致。
8 防治对策
近年来 ， 我国沿海地区大容量机组安装较多,不锈钢管材失 效爆破的事故时有发生,并几乎都是应力腐蚀所致,一爆就是一大 片,对正常生产影响较大 。 由于地处沿海地区,特别是南方亚热带 气候,控制腐蚀介质或腐蚀气氛的难度较大,有些生产单位曾寄希 望于更换更高档次的材料以求保证机组的正常运行,以致机组安 装及维修的费用增大,造成不必要的浪费 。 304这种管材是比较成 熟的材料,国外已有多年的运行历史 ， 是 比 较 理 想 的 材 料 对氯离 子和应力腐蚀比较敏感是奥氏体不锈钢的共同弱点,材料本身的 内应力和外部的腐蚀介质或腐蚀气氛是不锈钢材料应力腐蚀失效 的内因和外因,只要能有效控制就能有效降低其失效几率 。 沿海 地区的机组除了要加强措施做好防腐工作外,更重要的是要从控 制内因方面着手,制造厂家和安装单位对弯管的不圆度和弯管及 焊接的热处理工艺等方面应严加控制,尽可能减少直至消除管材 的残余应力 。 使用单位对可疑的管段区域要进行应力检查,发现 有异应进行消除应力处理,发现微裂纹者应尽快更换,便可将事故 消灭在萌芽状态之中。
从断口表面的电子探针分析结果,致密氧化层表明这 种爆破失效是一缓慢的过程,管子的有关区域有可能在投 入运行之前就存在一些缺陷 。 经了解, 由于工程进度的 原因,这批管子在安装前已在工地放置了1年多时间,由于 工地面临大海,又属于亚热带地区,空气湿度大,具有形成 应力腐蚀的外部条件 。 夹持管材料延伸性较好,小角度处 转弯较多但变形量不大 ， 从管子外壁局部区域存在弯管 时留下的压痕可推断弯管时加热温度不足 。 从试样内应 力分析可见管子弯后热处理不妥导致这一区域的残余应 力得不到有效消除,加上该电厂的特殊地理环境气候条件 ,使得裂纹沿着管子拉应力垂直方向开始萌生并逐渐加深 ,致使投入运行3000多小时就爆破失效 。 众多管子几乎在 同一时间爆破,而破口既有由内向外也有由外向内,横向 小裂纹管子内外壁均有,表明腐蚀介质或气氛对管子内外 壁的入侵是同时的、均匀的。
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（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。
316L不锈钢管道 晶间腐蚀失效
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）。
1.失效背景
316L不锈钢成分
元素
C
百分比
Cr
Ni
Mo
Si
P
≤0.03
16-18
10-14
2-3
≤0.75
≤0.04
图1 失效的宏观形貌
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。
3. 断口扫描电镜分析 图3（a），这部分断口已经被严重腐蚀，但断口
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×
500 ×
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 与硫有关。
（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，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。 图2下部为母材奥氏体组织，特点是晶界较 细，符合一般单相奥氏体不锈钢的特点。 从图中可以看出，内表面有多处晶粒分离 现象，显示出明显的晶间腐蚀特征。但晶 间腐蚀深度并不深，大约6-7个晶粒深，说 明内壁腐蚀斑点处发生了晶间腐蚀。
The end!
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
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： （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。
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 晶界腐蚀，降低了材 料的耐应力腐蚀性。