奥氏体无锡不锈钢弯头开裂原因分析及防护措施
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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在化工企业生产过程中，应用了大量与各种酸、碱、盐等腐蚀性介质接触的化工机械与设备，特别是处于高温、高压、高流速工况下，这些设备的腐蚀问题尤为突出。其中无锡不锈钢由于具有优良的耐蚀性和良好的热塑性、冷变形能力及可焊性而成为化工行业中重要的耐腐蚀材料，在很多化工装置中其无锡不锈钢使用量已达40%之多。但无锡不锈钢的耐蚀性能是有针对性的，如它在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中是稳定的，而在其他的一些介质条件下则可能发生腐蚀破坏。无锡不锈钢发生的腐蚀破坏多是局部腐蚀破坏，最常见的有应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀。
某公司海绵钛生产过程中采用无锡不锈钢套管冷却器对四氯化钛进行冷却，与四氯化钛接触的材料为奥氏体无锡不锈钢（1Cr18Ni9Ti)，与冷却介质接触的材料为Q235A钢。套管冷却器则采用180°弯头焊接连接。在生产过程中由于四氯化钛液体中杂质含量较高、管路系统密封不严，经常造成套管冷却器管道堵塞。在拆除清洗、疏通时发现套管冷却器无锡不锈钢弯头内侧沿弯头横切面出现多处裂纹，裂纹呈脆性端口形貌，裂纹与裂纹之间为平行排列，弯头外观、几何尺寸及金属表面光泽无显著变化。
奥氏体无锡不锈钢弯头开裂的原因分析如下：
（1）弯头的残余应力未消除，应力除了有载荷产生的工作应力外，更多的是来自制造过程产生的残余应力，如冷加工、焊接、热加工、热处理以及装配过程中引起的残余应力。套管换热器弯管在内压以及热应力、焊接残余应力等的作用下，会具备一定水平的拉应力条件。
（2）在套管换热器管道内主要介质为四氯化钛液体，其中还含有氯化铁、氯化钠等氯化物。由于套管换热器无吹扫、排放装置，在管道内聚集部分四氯化钛液体和固态氯化物。在长时间停车过程中造成进入空气和水滴，导致四氯化钛水解而堵塞管道，又因氯化物中含有一定的氯离子，使材料的抗腐蚀能力降低，导致了腐蚀的加速。
（3）套管换热器管道材料为1Cr18Ni9Ti。此材料是最常用的奥氏体无锡不锈钢之一，它的耐蚀性能、强度和塑性均较高，而且焊接性能也良好，因而广泛应用于对耐蚀性能要求较高的部件。但奥氏体无锡不锈钢在氯离子环境中很容易产生应力腐蚀，且一般呈穿晶断裂。
控制应力腐蚀失效的方法，应从内因入手，合理选材；从外因入手，控制应力、控制介质或控制电位等。实践中应做到：选用耐应力腐蚀材料；控制应力；严格遵守操作规程；严格执行维修与管理条例、法规、制度。