分析316L在甲乙酮生產(chǎn)中腐蝕的原因

摘要:本文通過介紹水合添加劑管線(316L)焊縫區(qū)出現(xiàn)的應(yīng)力腐蝕裂紋現(xiàn)象、形成的原因來及時采取對策。

關(guān)鍵詞:裂紋 水合添加劑 應(yīng)力腐蝕

由于在生產(chǎn)甲乙酮的過程中，水和反應(yīng)器的壓差會升高，因此需要水合添加劑來降低壓差，而且需要足夠的壓力才能滿足生產(chǎn)要求，所以水合添加劑的管線會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力腐蝕。MEK裝置所用水合添加劑成份為仲丁醇、除鹽水、十八烷基氯化胺(比例為7:2.7:0.3)，三種成分通過降低水合反應(yīng)器水帽工藝水的表面張力，從而降低流通阻力的作用。該系統(tǒng)所采用管線的材質(zhì)為耐腐蝕性極好的316L。2004年8月投入使用，2007年5月發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)有5處彎頭與直管連接的環(huán)焊縫焊接區(qū)出現(xiàn)滲漏，6月裝置停工檢修，經(jīng)X射線檢查，有28余處焊縫出現(xiàn)未焊透、裂紋等現(xiàn)象。

1、現(xiàn)象分析

1.1 宏觀觀察

由于裂紋的存在產(chǎn)生了滲漏，裂紋產(chǎn)生于彎頭與直管連接的環(huán)焊縫焊接區(qū)，基本呈縱向。從焊接區(qū)的橫截面觀察，裂紋啟自內(nèi)表面，有單條的，也有多條密集分布的，(見圖片-1)。個別裂紋已穿透管壁。

1.2金相觀察

從彎頭的兩個端頭分別取樣進行了金相組織和裂紋走向分析。未浸蝕觀察，裂紋形貌(見圖片2、)，裂紋啟裂于彎頭內(nèi)表面，多數(shù)裂紋呈麥根狀，即分枝較多。裂紋內(nèi)有腐蝕產(chǎn)物，經(jīng)浸蝕后觀察，開裂處金相組織形貌為奧氏體等軸晶，有孿晶特征。裂紋為穿晶裂紋。

1.3 斷口分析

采用機械方法將裂紋打開，用肉眼、實體顯微鏡和掃描電鏡對裂紋斷口進行了觀察。斷口低倍形貌(見圖片3)，斷口的原裂紋部分有腐蝕產(chǎn)物覆蓋呈黑色;機械打開部分斷口呈白亮色，有柱晶特征。掃描電鏡觀察，大部分原裂紋部分斷口有呈泥狀的腐蝕產(chǎn)物覆蓋(見圖片4)。用能譜儀對腐蝕產(chǎn)物化學成分進行了分析，腐蝕產(chǎn)物中除含有Fe、Gr、Ni、Mo、Si等彎頭金屬應(yīng)含有的元素外，還含有較高的C、O、CI(見表-1)?？拷鼨C械打開斷口處腐蝕產(chǎn)物較少，可看清楚原裂紋斷口形貌(見圖片5)，具有解理開裂特征，機械打開部分斷口形貌見圖6，為柱狀晶沿晶開裂，有撕裂特征，應(yīng)為彎頭與管連接的焊縫。

1.4 化學成分分析

從彎頭上取樣進行了母材的化學成分分析，分析情況見表-2。

從表-2，能夠確定甲乙酮裝置水合添加劑管線彎頭材質(zhì)的化學成分符合316L相關(guān)標準要求。所以確定產(chǎn)生裂紋的原因不是彎頭材質(zhì)缺陷引起的。

2 腐蝕原因分析

2.1彎頭及管線材質(zhì)均為316L，符合抗腐蝕標準要求。

2.2從裂紋啟裂于內(nèi)壁、多分枝、斷口呈理解方式開裂、其上有腐蝕產(chǎn)物且腐蝕產(chǎn)物中含有較高的CL-判斷，裂紋性質(zhì)屬CL-引起的應(yīng)力腐蝕。

2.3CL-來源于管內(nèi)所走添加劑中的十八烷基氯化氨。

2.4裂紋性質(zhì)為應(yīng)力腐蝕，引起應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力來自焊接殘余應(yīng)力。原焊接方式采用電焊，存在未焊透缺陷，缺陷引起應(yīng)力集中，有利于應(yīng)力腐蝕裂紋的形成。其中很多缺陷為一很窄的縫隙，有利于CL-的富極。焊接殘余應(yīng)力、焊接根部缺陷及Cl﹣是引起彎頭應(yīng)力腐蝕的主要原因。

3主要對策

3.1本次檢修將水合添加劑管線全部更換，采用將管線冷煨彎形式，將36個彎頭全部取消，總計減少72道焊口，與原來相比，減少焊口總量的66%。

3.2本次管線更換，焊接方式采用氬弧焊。對解決不銹鋼未焊透現(xiàn)象，降低焊接殘余應(yīng)力，氬弧焊效果明顯好于電焊。在焊接過程中逐道口檢測，不合格堅決反工，杜絕了未焊透現(xiàn)象。降低了焊接殘余應(yīng)力。

4 結(jié)論

本文通過對水合添加劑管線出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的現(xiàn)象，及時從降低焊縫數(shù)量、降低焊接殘余應(yīng)力和杜絕未焊透現(xiàn)象入手，使焊接殘余應(yīng)力和CL-聯(lián)合作用出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的情況得到緩解。

參考文獻:

[1]吳繼勛.金屬材料的耐腐蝕性[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1998.

[2] 付玉華主編 石油化工設(shè)備腐蝕與防治 機械工業(yè)出版社 1997

[3]黃鍵中，左禹.材料的耐蝕性和腐蝕數(shù)據(jù)[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003.

[4]徐堅，戴新民，夏再組.腐蝕金屬學及耐腐蝕金屬材料[M].杭州:浙江科學技術(shù)出版社，1998.