奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂原因分析及防護措施
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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在化工企業生產過程中，應用了大量與各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質接觸的化工機械與設備，特別是處于高溫、高壓、高流速工況下，這些設備的腐蝕問題尤為突出。其中無錫不銹鋼由于具有優良的耐蝕性和良好的熱塑性、冷變形能力及可焊性而成為化工行業中重要的耐腐蝕材料，在很多化工裝置中其無錫不銹鋼使用量已達40%之多。但無錫不銹鋼的耐蝕性能是有針對性的，如它在空氣、水、中性溶液和各種氧化性介質中是穩定的，而在其他的一些介質條件下則可能發生腐蝕破壞。無錫不銹鋼發生的腐蝕破壞多是局部腐蝕破壞，最常見的有應力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕。
某公司海綿鈦生產過程中采用無錫不銹鋼套管冷卻器對四氯化鈦進行冷卻，與四氯化鈦接觸的材料為奧氏體無錫不銹鋼（1Cr18Ni9Ti)，與冷卻介質接觸的材料為Q235A鋼。套管冷卻器則采用180°彎頭焊接連接。在生產過程中由于四氯化鈦液體中雜質含量較高、管路系統密封不嚴，經常造成套管冷卻器管道堵塞。在拆除清洗、疏通時發現套管冷卻器無錫不銹鋼彎頭內側沿彎頭橫切面出現多處裂紋，裂紋呈脆性端口形貌，裂紋與裂紋之間為平行排列，彎頭外觀、幾何尺寸及金屬表面光澤無顯著變化。
奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂的原因分析如下：
（1）彎頭的殘余應力未消除，應力除了有載荷產生的工作應力外，更多的是來自制造過程產生的殘余應力，如冷加工、焊接、熱加工、熱處理以及裝配過程中引起的殘余應力。套管換熱器彎管在內壓以及熱應力、焊接殘余應力等的作用下，會具備一定水平的拉應力條件。
（2）在套管換熱器管道內主要介質為四氯化鈦液體，其中還含有氯化鐵、氯化鈉等氯化物。由于套管換熱器無吹掃、排放裝置，在管道內聚集部分四氯化鈦液體和固態氯化物。在長時間停車過程中造成進入空氣和水滴，導致四氯化鈦水解而堵塞管道，又因氯化物中含有一定的氯離子，使材料的抗腐蝕能力降低，導致了腐蝕的加速。
（3）套管換熱器管道材料為1Cr18Ni9Ti。此材料是最常用的奧氏體無錫不銹鋼之一，它的耐蝕性能、強度和塑性均較高，而且焊接性能也良好，因而廣泛應用于對耐蝕性能要求較高的部件。但奧氏體無錫不銹鋼在氯離子環境中很容易產生應力腐蝕，且一般呈穿晶斷裂。
控制應力腐蝕失效的方法，應從內因入手，合理選材；從外因入手，控制應力、控制介質或控制電位等。實踐中應做到：選用耐應力腐蝕材料；控制應力；嚴格遵守操作規程；嚴格執行維修與管理條例、法規、制度。