某304不锈钢管道泄漏的失效分析

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某氟化工企业不锈钢管道在使用三年半之后发现管道底部局部位置发生泄漏，该不锈钢管道材料为304不锈钢（06Cr19Ni10)，管道外径159mm，壁厚6mm，固溶态。管道内输送的介质主要为乙炔气体（纯度…

某氟化工企业不锈钢管道在使用三年半之后发现管道底部局部位置发生泄漏，该不锈钢管道材料为304不锈钢（06Cr19Ni10)，管道外径159mm，壁厚6mm，固溶态。管道内输送的介质主要为乙炔气体（纯度不小于96%），其中还含有2000mg/L左右的水和氧乙炔，同时要求介质中Cl^-质量浓度小于200mg/L。该管道工作温度为室温，工作压力为0.3MPa。

在失效304不锈钢管道未发生腐蚀的三个部位取样，然后采用直读光谱仪进行成分分析，结果见表1。从表中可知，失效304不锈钢管道中除Ni含量略低于标准要求外，C、S、Cr、Mn等对材料耐蚀性产生重要影响的元素的含量均符合标准要求。

表1 失效304不锈钢管道的化学成分（质量分数，%）

试样及标准	C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni
标准304 不锈钢	≤0.07	≤2.0	≤1.0	≤0.03	≤0.035	17.00～19.00	8.00～10.00
试样1	0.0560	0.924	0.420	0.0169	0.0221	18.11	7.91
试样2	0.0614	1.010	0.421	0.0141	0.0100	18.58	7.66
试样3	0.0741	1.040	0.434	0.0145	0.0104	18.67	7.89

将切好的试样进行水磨、抛光后，用王水（浓盐酸和浓硝酸以3∶1的体积比混合）进行腐蚀，之后用光学显微镜进行显微组织形貌观察。其组织形貌为典型六边形的奥氏体，晶界清晰完整，晶界形成连续网状结构。

通过以上对原始材料化学成分及显微组织的分析可以判定，该304不锈钢管道的材料总体上是合格的，即管道的泄漏与材料关系不大。

利用扫描电子显微镜对失效管道泄漏部位腐蚀形貌进行观察。腐蚀产物表面凹凸不平，出现龟裂状开裂，呈现出类似晶间腐蚀的形貌特征。对失效管道泄漏部位腐蚀产物的成分进行能谱分析，腐蚀产物中除了含有较高含量的Fe、Cr、O外，还存在Cl、S、P，说明腐蚀产物中除了含有铁、铬氧化物外，还含有一定含量的氯化物、硫化物和磷化物，所以材料的腐蚀失效与Cl、S等元素有着重要关系。

该失效304不锈钢管道所用的基材为标准304不锈钢，材质符合要求。材料腐蚀失效是由点蚀穿孔引起，局部区域存在冷凝水导致Cl^-浓缩超过点蚀临界Cl^-含量是不锈钢发生点蚀的主要原因。工业乙炔气体中含有的少量H₂S气体，对点蚀的发生和发展起到了促进作用。针对以上情况，为避免腐蚀的再度发生，建议：

（1）严格控制管内输送气体中Cl^-和H₂S的含量；

（2）严格控制管内输送乙炔气体的湿度，使其不易在管内出现冷凝水状况；

（3）更换管道材料，如选用对点蚀敏感性相对较小的316L不锈钢来代替304不锈钢。

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