近期某石化企業(yè)S30408不銹鋼換熱器服務(wù)10年后，經(jīng)過多次維護(hù)，無問題。最近換熱管突然開裂泄漏。打開管箱后，發(fā)現(xiàn)管箱封頭和焊縫上有很多裂紋，尤其是外部支撐件/預(yù)焊件或管箱隔板的焊縫邊緣。
取樣分析發(fā)現(xiàn)，判斷是由應(yīng)力腐蝕開裂引起的。
分析奧氏體不銹鋼氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂的原理，大家都很清楚：
奧氏體不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕(CSCC)能力主要與鎳含量有關(guān)。CSCC由于標(biāo)準(zhǔn)的304/304L和316/316L鎳含量在這個(gè)范圍內(nèi)，所以對這種腐蝕特別敏感。鎳和鉬含量高的奧氏體品牌，如904L和6%Mo超奧氏體不銹鋼耐久性CSCC能力大大提高，擔(dān)心會(huì)發(fā)生CSCC它們經(jīng)常被選擇代替300系列不銹鋼。
如下圖所示，氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂通常表現(xiàn)為枝形和晶體穿透。如果材料敏化，裂紋主要在晶間。溫度高，氯離子含量高，氯離子含量低pH高應(yīng)力水平會(huì)增加破裂的敏感性。
圖6-3 6%Mo超奧氏體不銹鋼枝條穿晶裂紋。
U彎曲樣品暴露在外0.2%(2000ppm)氯離子溶液中的溫度為260℃(500℉)
化學(xué)加工工業(yè)材料技術(shù)學(xué)會(huì)審查技術(shù)文獻(xiàn)，收集歷史案例，確定304和316不銹鋼在中性水介質(zhì)條件下CSCC敏感指標(biāo)6-4它顯示了304和316不銹鋼斷裂與溫度和氯離子含量之間的關(guān)系。斷裂所需的氯離子含量很低。據(jù)報(bào)道，鋼的氯離子含量為10ppm介質(zhì)斷裂。特別注意干/濕交界面或溶液膜立即接觸散熱表面等濃縮或蒸發(fā)過程的應(yīng)用。在這些情況下，大量稀溶液中有幾種ppm氯離子濃度可能濃縮到蒸發(fā)區(qū)數(shù)百個(gè)ppm的氯離子。
60℃(140℉)以下發(fā)生CSCC很少見。但在室內(nèi)游泳池空氣環(huán)境等特定條件下，存在低溫CSCC的報(bào)道。
Cl-濃度(ppm)
圖6-4 304和316不銹鋼暴露在中性氯離子水中的斷裂臨界值
也就是說在60℃以上，哪怕10ppm氯離子濃度會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂，特別是在應(yīng)力集中區(qū)域，結(jié)構(gòu)不連續(xù)的間隙區(qū)域，氯離子富集會(huì)導(dǎo)致快速發(fā)生CSCC。
