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堿洗塔管線腐蝕失效分析

文檔作者：杜洪海文檔來源：錦州石化公司壓力容器檢測中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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腐蝕與防護(hù)
62 2003 年 第3 期www.chemea.com
CHEMICAL EQUIPMENT
ANTICORROSION
化工設(shè)備與防腐蝕
&amp;amp;
杜洪海
"（錦州石化公司壓力容器檢測中心，遼寧 錦州 121001）
錦州石化分公司異丙醇水合裝置堿洗塔出口管線
在2001 年4 月裝置檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)堿洗塔出口管線法蘭
與管線焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生了3 條裂紋，其長度約為
500mm，裂紋均起源于管線一側(cè)焊縫熱影響區(qū)熔合
區(qū)的缺陷處。裂紋垂直于焊縫擴(kuò)展，并貫穿整個(gè)焊
縫，穿透整個(gè)法蘭與管線的壁厚，沿著法蘭與管線
焊縫熱影響區(qū)及母材的晶界一直擴(kuò)展至母材中。
1 法蘭與管線裂紋形貌檢查與分析
經(jīng)檢查，該法蘭與管線焊縫熱影響區(qū)的3 條裂
紋穿透了整個(gè)管線的壁厚。裂紋起源于管線內(nèi)表面
焊縫熱影響區(qū)的未焊透或咬邊等焊接缺陷處，并垂
直于焊縫，貫穿整個(gè)焊縫，沿著法蘭與管線焊縫熱
影響區(qū)材質(zhì)顯微組織的晶粒邊界一直向母材中擴(kuò)展。
裂紋具有分枝特征，這些分枝細(xì)裂紋和主裂紋都是
晶間開裂性質(zhì)的。最初產(chǎn)生的是晶間開裂的分枝裂
紋，以后由于應(yīng)力集中產(chǎn)生的是晶間開裂的主裂紋。
根據(jù)裂紋的宏觀形貌和特征，可以認(rèn)為在法蘭與管
線焊縫熱影響區(qū)中所產(chǎn)生的裂紋為應(yīng)力腐蝕裂紋。
２ 裂紋產(chǎn)生的原因分析及對策
2.1 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的條件
2.1.1 應(yīng)力
該法蘭與管線是焊接而成，焊后未進(jìn)行應(yīng)力退
火，加之法蘭頸脖截面為變截面的錐形體，與管線
壁厚不同，故焊接接頭處的拘束度和焊接殘余應(yīng)力
更大，此殘余應(yīng)力與熱膨脹所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和外力
載荷一起構(gòu)成了產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的拉應(yīng)力。
由于堿洗塔出口管線的法蘭與管線一側(cè)的焊縫
熱影響區(qū)的熔合區(qū)存在著未焊透、咬邊等缺陷，故
在缺陷的尖口處能引起局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生應(yīng)力腐
蝕裂紋。因此堿洗塔出口管線的法蘭與管線焊縫熱
影響區(qū)產(chǎn)生裂紋所需的臨界拉應(yīng)力值要比無缺陷的
同類材料要小。這些缺陷的尺寸愈大、愈銳利，也
愈容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。所以，我們認(rèn)為堿洗塔
出口管線的法蘭與管線在加工制造和裝配使用過程
中，所產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力和外加載荷之
和，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它們產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的臨界值，在含
有濃度小于10% 的NaOH 水溶液的腐蝕介質(zhì)中，具
有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的條件。
2.1.2 腐蝕介質(zhì)
管線內(nèi)表面腐蝕介質(zhì)分析表明，該裂紋是由于
在濃度小于10% 的NaOH 水溶液的腐蝕介質(zhì)中所引
起的應(yīng)力腐蝕裂紋，即“堿脆”。
2.2 產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的環(huán)境因素
2.2.1 腐蝕介質(zhì)的濃度
一般認(rèn)為NaOH 的高溫水溶液發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂
紋的濃度范圍為5%～30%。而堿洗塔出口管線的水
溶液濃度為5%～10%，正好處于該范圍之內(nèi)。
2.2.2 溫度
在小于10% 的NaOH 水溶液中，發(fā)生應(yīng)力裂紋
的溫度范圍為90～250℃。堿洗塔出口法蘭與管線的
腐蝕失效分析
堿洗塔管線
腐蝕與防護(hù) CORRISION &amp;amp; PROTECTION
63 www.chemea.com 2003年 第3期
實(shí)際工作溫度為160～250℃之間，正好在此敏感溫
度范圍內(nèi)。
2.2.3 pH 值
在以上條件下，使碳鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋的敏
感性增加的pH 值應(yīng)該大于8。分析表明，該管線水
溶液的pH 值為13，使裂紋敏感性增加。
2.3 預(yù)防措施
2.3.1 消除拉應(yīng)力
消除拉應(yīng)力的方法有3 種：一是法蘭與管線的結(jié)
構(gòu)設(shè)計(jì)必須合理，盡量減小和消除應(yīng)力集中，避免積
存腐蝕介質(zhì)；二是在法蘭與管線的加工制造過程中，
應(yīng)盡量減小和消除殘余應(yīng)力，為達(dá)到這一目的，可對
堿洗塔出口管線進(jìn)行整體去應(yīng)力退火處理，以消除其
殘余應(yīng)力；三是在安裝時(shí)，應(yīng)盡量減小裝配應(yīng)力。
2.3.2 減緩腐蝕
采用陰極保護(hù)法是抑制堿脆、降低腐蝕的一種
有效方法。
3 結(jié) 論
　?。?）堿洗塔出口管線法蘭與管線焊縫熱影響區(qū)
產(chǎn)生的裂紋是在含有NaOH 水溶液的介質(zhì)中，由于
應(yīng)力腐蝕而產(chǎn)生的沿晶脆性開裂。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的
拉應(yīng)力則是法蘭與管線在加工制造和使用過程中所
產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力和外加載荷等。
　　（2）要防止堿洗塔出口管線法蘭與管線焊縫熱影
響區(qū)在含NaOH 的高溫水溶液的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生應(yīng)力
腐蝕開裂，主要從消除拉應(yīng)力和減少腐蝕兩方面采取
措施。
　　替代設(shè)備本地化，廣義上講，就是國外著名企業(yè)在中國設(shè)廠（包括獨(dú)資、合資）以及把國外最好
的設(shè)備引進(jìn)中國，這樣做的好處是不僅稅收在國內(nèi)，又可解決國內(nèi)工人的就業(yè)問題。中國的設(shè)備制造
業(yè)發(fā)展這么多年，很多已經(jīng)達(dá)到或接近國外水平，實(shí)際上核心部件也用的是外國技術(shù)。中國替代設(shè)備
的大型廠家，用的更多的是德國設(shè)備。消化這些技術(shù)、設(shè)備的過程也可以說是本地化的過程。
　　本地化不等于國產(chǎn)化。以前一提到“本地化”，人們更容易聯(lián)想到“國產(chǎn)化”。認(rèn)為只有國產(chǎn)化才
代表民族工業(yè)的真正興起。但現(xiàn)在人們對這個(gè)問題的認(rèn)識已經(jīng)發(fā)生了變化。替代設(shè)備要不要國產(chǎn)化？
關(guān)鍵是看性能價(jià)格比。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢下，替代設(shè)備完全國產(chǎn)化不切實(shí)際。 而“本地化”則
不同。我們可以移植國外好的產(chǎn)品和先進(jìn)技術(shù)，完全依靠自己制造趕上世界先進(jìn)水平的替代設(shè)備，不
僅不易做不到，也沒有必要。
　　本地化要靠兩條腿走路。替代設(shè)備本地化，包括硬件和軟件兩個(gè)方面。對于硬件，如引進(jìn)設(shè)備的
質(zhì)量和性能，人們都很重視。相比之下，人們往往意識不到軟件的重要意義。
　　如果拋開價(jià)格因素不談，國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量能不能和進(jìn)口設(shè)備相比，接近甚至達(dá)到國際水平？結(jié)論
是肯定的。但這里還有一個(gè)市場接受不接受的問題。近幾年，在替代設(shè)備國產(chǎn)化過程中，技術(shù)和質(zhì)量
不成問題，但市場似乎并不熱情。
　　由于設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)大多是民營企業(yè)，由于受制于下游消費(fèi)者的低水平，替代產(chǎn)品水平不可能一
下子抬得很高。這就暴露出替代產(chǎn)品服務(wù)比質(zhì)量要低的現(xiàn)實(shí)問題。反觀國外公司的優(yōu)勢，他們認(rèn)為質(zhì)
量好不是惟一的，而非常重視針對中國人的消費(fèi)心理，做好產(chǎn)品的宣傳和售后服務(wù)。
　　當(dāng)然，要加快替代設(shè)備本地化的進(jìn)程，就應(yīng)促進(jìn)國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)和國外先進(jìn)企業(yè)開展多種形式
的合作，歡迎國外企業(yè)在中國投資建廠，利用中國成本優(yōu)勢開發(fā)適應(yīng)中國市場的加工設(shè)備。與此同時(shí)，
國外設(shè)備制造商也應(yīng)該看到中國巨大的市場潛力，特別是由于目前利用贈款進(jìn)行的替代改造所帶來的
采購機(jī)會，以及由于企業(yè)和市場對高質(zhì)量設(shè)備的依賴程度提高的契機(jī)，在中國生產(chǎn)試銷對路、質(zhì)優(yōu)價(jià)
廉的替代設(shè)備。
替代設(shè)備本地化比國產(chǎn)化更為重要· 信息點(diǎn)擊·

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