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1 損傷描述及損傷機理

處于氯化物水溶液環境中的 300 系列不銹鋼或部分鎳基合金在拉應力、溫度和氯化物水溶液的共同作用下產生起源于表面的開裂。

2 損傷形態

a ）裂紋起源于表面，無明顯的腐蝕減薄；

b ）裂紋多呈樹枝狀，有分叉；

c ）裂紋一般穿晶擴展，但發生敏化的 300 系列不銹鋼應力腐蝕斷口也可能呈沿晶特征；

d ）斷口通常為脆性斷口；

e ）  300 系列不銹鋼焊縫組織通常會含有一些鐵素體，形成雙相組織結構，出現氯化物應力腐蝕開裂的可能性通常會小一些。

3 受影響的材料

a ） 300 系列不銹鋼屬敏感材料；

b ）雙相不銹鋼的耐氯化物開裂能力比 300 系列不銹鋼強；

c ）鎳基合金具有極強的耐氯化物應力腐蝕開裂能力。

4 主要影響因素

a ）溫度：應力腐蝕開裂敏感性隨溫度的升高而升高，開裂時金屬溫度通常不低于 60 ℃。

b ）濃度：敏感性隨氯化物濃度的升高而升高，但很多情況下氯離子會在局部濃縮，所以即使介質中氯化物含量很低，也可能會發生應力腐蝕。

c ）伴熱或蒸發條件：如果存在伴熱或蒸發條件將可能導致氯化物局部濃縮聚集，顯著增加氯化物應力腐蝕開裂敏感性。干-濕、水-汽交替的環境具有類似作用。

d ） pH 值：發生應力腐蝕開裂時 PH值通常大于2.0 ，PH值低于此數值時多易發生均勻腐蝕。pH 值接近堿性區域時，應力腐蝕開裂可能性降低。

e ）應力：應力（殘余應力或外加應力）越大，開裂敏感性越高。高應力或冷加工構件，如膨脹節，開裂敏感性高。

f ）選材：鎳含量在 8 % ~12 ％時，開裂敏感性最大，鎳含量高于 35 ％時具有較高的氯化物應力腐蝕抗力，鎳含量高于45%時，基本上不會發生氯化物應力腐蝕開裂。雙相不銹鋼比 300 系列不銹鋼耐氯化物應力腐蝕能力更強，碳鋼、低合金鋼、400 系列不銹鋼則對氯化物應力腐蝕開裂不敏感。

g ）溶液中的溶解氧會加速氯化物應力腐蝕開裂，目前仍不能確定氧含量是否存在閾值，即當氧含量低于該閾值時就不會發生氯化物應力腐蝕開裂。

5 易發生的裝置或設備

a ）所有由 300 系列不銹鋼制成的管道及設備都對氯化物應力腐蝕敏感；

b ）水冷器以及常壓塔頂冷凝器工藝介質側；

c ）加氫反應后物料儲運的管道和設備，如果在停車后沒有針對性清洗，開車或停車期間易發生開裂；

d ）保溫棉等隔熱材料被水或其他液體浸泡后，可能會在材料外表面發生層下氯化物應力腐蝕開裂：

e ）聚丙烯（聚乙烯）裝置：催化劑中含有氯化物，如三氯化鈦，在聚丙烯的合成工藝中，在與水蒸氣或水接觸的 300 系列不銹鋼制設備和管線；

f ）鍋爐排水管。

6 主要預防措施

a ）選材：使用耐氯化物應力腐蝕開裂能力較強的材料；

b ）水質：當用水進行壓力試驗時，應使用氯含量低的水（至少應使氯離子含量小于 25×10-6 ）試驗結束后應及時徹底烘干；

c ）涂層：材料表面敷涂涂層，避免材料直接接觸介質流體；

d ）結構設計：結構設計時盡量避免導致氯化物集中或沉積的可能，尤其應避免介質流動死角或低流速區；。

e）消除應力：對 300 系列不銹鋼制作的部件宜進行固溶處理，對穩定化奧氏體不銹鋼可進行穩定化處理以消除殘余應力，但應注意熱處理可能引起的敏化會增大材料的連多硫酸應力腐蝕開裂敏感性，也可能產生變形問題以及再熱裂紋：

f ）表面要求：降低材料表面粗糙度，防止機械劃痕、擦傷和麻點坑等，減少氯化物積聚的可能性。

7 檢測或監測方法

a ）檢測方法一般為材料表面目視檢測和可疑部位滲透檢測；

b ）管道、熱交換器管束和設備表面的檢測可采用渦流檢測法；

c ）極細微裂紋主要采用金相檢測。

8 相關或伴隨的其他損傷

堿應力腐蝕開裂、連多硫酸應力腐蝕開裂。

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