某304不銹鋼管道泄漏的失效分析

某氟化工企業(yè)不銹鋼管道在使用三年半之后發(fā)現(xiàn)管道底部局部位置發(fā)生泄漏，該不銹鋼管道材料為304不銹鋼（06Cr19Ni10)，管道外徑159mm，壁厚6mm，固溶態(tài)。管道內輸送的介質主要為乙炔氣體（純度不小于96%），其中還含有2000mg/L左右的水和氧乙炔，同時要求介質中Cl^-質量濃度小于200mg/L。該管道工作溫度為室溫，工作壓力為0.3MPa。

在失效304不銹鋼管道未發(fā)生腐蝕的三個部位取樣，然后采用直讀光譜儀進行成分分析，結果見表1。從表中可知，失效304不銹鋼管道中除Ni含量略低于標準要求外，C、S、Cr、Mn等對材料耐蝕性產生重要影響的元素的含量均符合標準要求。

表1 失效304不銹鋼管道的化學成分（質量分數(shù)，%）                            

將切好的試樣進行水磨、拋光后，用王水（濃鹽酸和濃硝酸以3∶1的體積比混合）進行腐蝕，之后用光學顯微鏡進行顯微組織形貌觀察。其組織形貌為典型六邊形的奧氏體，晶界清晰完整，晶界形成連續(xù)網(wǎng)狀結構。

通過以上對原始材料化學成分及顯微組織的分析可以判定，該304不銹鋼管道的材料總體上是合格的，即管道的泄漏與材料關系不大。

利用掃描電子顯微鏡對失效管道泄漏部位腐蝕形貌進行觀察。腐蝕產物表面凹凸不平，出現(xiàn)龜裂狀開裂，呈現(xiàn)出類似晶間腐蝕的形貌特征。對失效管道泄漏部位腐蝕產物的成分進行能譜分析，腐蝕產物中除了含有較高含量的Fe、Cr、O外，還存在Cl、S、P，說明腐蝕產物中除了含有鐵、鉻氧化物外，還含有一定含量的氯化物、硫化物和磷化物，所以材料的腐蝕失效與Cl、S等元素有著重要關系。

該失效304不銹鋼管道所用的基材為標準304不銹鋼，材質符合要求。材料腐蝕失效是由點蝕穿孔引起，局部區(qū)域存在冷凝水導致Cl^-濃縮超過點蝕臨界Cl^-含量是不銹鋼發(fā)生點蝕的主要原因。工業(yè)乙炔氣體中含有的少量H₂S氣體，對點蝕的發(fā)生和發(fā)展起到了促進作用。針對以上情況，為避免腐蝕的再度發(fā)生，建議：

（1）嚴格控制管內輸送氣體中Cl^-和H₂S的含量；

（2）嚴格控制管內輸送乙炔氣體的濕度，使其不易在管內出現(xiàn)冷凝水狀況；