Page 77 - 理化检验-物理分册2023年第六期
P. 77
谭川江, 等: 尿素装置入口管道泄漏原因
图4 泄漏管段断口SEM 形貌
解理开裂特征, 符合氯化物应力腐蚀开裂特征 [ 1-2 ] 。 质量分数约为1.30% , 外壁垢物中氯元素的质量分
为了进一步分析管道泄漏的原因, 采用能谱仪 数为0.37% , 说明氯离子来源于管外壁, 且在裂纹
对外壁、 裂纹面及内壁垢物的成分进行分析, 结果如 内发生了富集。
图5所示。由图5可知: 内、 外壁垢物中均含有硫元 泄漏点位于二楼楼板西侧边缘, 管道投入使用
素, 而断面垢物中无硫元素, 说明硫元素在裂纹内未 后, 因保温层密封不严, 雨水渗入保温棉并在导热泥
发生富集; 内壁垢物中未检出氯元素, 外壁和裂纹面 与管道接触的缝隙部位聚集, 形成潮湿环境, 使管道
垢物中均存在氯元素, 而且裂纹面垢物中氯元素的 材料发生氯化物点腐蚀和应力腐蚀开裂 [ 3-4 ] 。
图5 不同位置垢物的能谱分析结果
有保温棉, 保温棉和导热泥均有可能富集氯离子。
2 综合分析
采用滴定法对保温棉和导热泥中的氯离子含量进行
2.1 裂纹形态及扩展机制分析 测定, 结果显示: 保温棉中含有氯离子, 而导热泥中
裂纹起源于管外壁腐蚀坑, 呈树枝状, 沿壁厚方 未检测出氯离子, 说明管道外壁腐蚀坑内、 裂纹面中
向沿晶扩展。裂纹面附近管壁无塑性变形, 裂纹面 的氯离子来源于管道外的保温层。
呈解理开裂特征, 这些均是氯化物应力腐蚀开裂的 水是引起氯化物应力腐蚀开裂的必要条件, 在
典型特征, 且外壁垢物和裂纹面垢物中均检测出氯 没有水时, 保温材料中的盐类不能水解形成离子, 不
离子。不锈钢应力腐蚀开裂是材料、 环境和应力三 锈钢也不会发生点腐蚀和应力腐蚀开裂。
者相互作用的结果 [ 5-6 ] , 不锈钢表面有一层氧化膜, 氧化膜的破裂和腐蚀坑内裂纹的萌生、 扩展都
对基体有一定的保护作用, 但在氧化膜破损的情况 离不开应力的作用, 尤其是拉应力。管道与地面平
下, 裸露的金属基体与其周边氧化膜的成分存在差 行布置, 正常运行时, 管道主要承受环向应力和轴向
异, 有电位差, 在潮湿环境中容易发生电化学腐蚀, 应力, 经计算, 管内压力为0.03MPa ( 操作压力) 时,
破损部位为阳极, 钝化膜为阴极, 随着时间的推移, 管壁承受的环向拉应力为 0.8741 MPa , 轴向拉应
氧化膜破损部位就形成了宏观腐蚀坑。氯离子在腐 力为0.4297MPa , 环向拉应力约为轴向拉应力的2
蚀坑内发生聚集, 并引起应力集中, 导致管道发生氯 倍, 因此管道的开裂方向以轴向扩展为主, 这与宏观
化物应力腐蚀开裂。 观察和金相检验结果一致, 裂纹扩展方向与较大拉
2.2 应力腐蚀产生条件 应力方向垂直。
由泄漏管道内壁和外壁、 裂纹面垢物的能谱分 在温度较低的含氯环境下, 304L不锈钢主要发
析结果可知, 氯元素来自于管道外壁; 管道外壁包覆 生点腐蚀, 温度较高时( ≥60 ℃ ) 主要发生应力开
1
6
