污水預(yù)處理PAC加藥線失效原因分析

唐國慶，蘇 毅，姚涵曦，高 博

（1.中國石油大慶石化公司檢測信息技術(shù)中心，黑龍江大慶163714；2.中國石油大慶石化公司機(jī)械廠，黑龍江大慶163714）

進(jìn)行金相檢驗(yàn)之前必須針對材料的組成結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行大量的測試研究，通過理論化的數(shù)據(jù)完成對材料的認(rèn)識。根據(jù)材料的特性進(jìn)行相互之間的對比與規(guī)律性的研究，從而得知材料間的共性特點(diǎn)以及特殊性能［1］。

1 案例

某水氣廠污水車間預(yù)處理PAC加藥線送檢件為1根開裂的加藥線直管段，見圖1。

圖1 預(yù)處理PAC加藥線開裂的直管段

經(jīng)了解，該加藥線于2012年6月投入使用，內(nèi)部藥劑分別為聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁鐵，設(shè)計(jì)材質(zhì)為304，管線規(guī)格Φ38×3。該加藥線曾于2012年7月發(fā)生過斷裂，修復(fù)后于11月26日又發(fā)現(xiàn)有3處泄漏，為查明該加藥線開裂原因，對該管線做了綜合分析［2,3］。

2 檢驗(yàn)分析內(nèi)容

試件名稱：預(yù)處理PAC加藥線；檢驗(yàn)項(xiàng)目：失效分析；材質(zhì)：304；規(guī)格：Φ38×3；檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T13298-91；件數(shù)：1件；腐蝕方法：王水；設(shè)備名稱：倒置式金相顯微鏡；掃描電子顯微鏡；設(shè)備型號：奧林巴斯PME3S-3400N

2.1 宏觀檢驗(yàn)

用肉眼觀察開裂管段，發(fā)現(xiàn)直管段母材部位共有3處裂紋，裂紋均沿直管段周向開裂，開裂最大部位約占整個(gè)管段周長的1/3左右，裂紋處無明顯塑性變形痕跡，呈現(xiàn)脆性開裂特征。送檢管段內(nèi)、外壁均覆蓋一層黃色物質(zhì)，后經(jīng)專業(yè)工作人員溝通確認(rèn)，該黃色物質(zhì)為藥劑結(jié)晶，見圖2。

圖2 開裂的直管段周向裂紋

2.2 掃描電鏡及能譜分析

將送檢管段制成掃描電鏡試樣，經(jīng)多次超聲波清洗后，將試樣裝入掃描電子顯微鏡內(nèi)進(jìn)行觀察［4］。在高倍下觀察斷口表面，發(fā)現(xiàn)斷口表面大部分覆蓋著1層腐蝕產(chǎn)物，在腐蝕產(chǎn)物較少部位可觀察到解理狀花樣，呈現(xiàn)脆性斷裂特征，見圖3。

圖3 斷口較少部位呈解理狀花樣

采用能譜儀對斷口表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行半定量元素分析，分析結(jié)果除基體元素外還可見少量的Cl元素，見圖4。

圖4 能譜半定量元素分布

2.3 金相分析

在直管段裂紋擴(kuò)展的尖端采用機(jī)械加工的方法制成微觀金相試塊，經(jīng)過粗磨、多次細(xì)磨及拋光后制成微觀金相試樣，未腐蝕前上金相顯微鏡觀察，未見超標(biāo)冶金缺陷。繼續(xù)觀察可見裂紋尖端較尖銳，呈樹枝狀擴(kuò)展，是典型的應(yīng)力腐蝕形貌［5］，見圖5。

圖5 顯微金相組織應(yīng)力腐蝕形貌

將金相試樣經(jīng)王水浸蝕后觀察，顯微組織為：奧氏體，裂紋呈穿晶態(tài)擴(kuò)展，見圖6。

圖6 斷口裂紋金相應(yīng)力腐蝕

3 結(jié)束語

綜合以上分析認(rèn)為，該加藥線是某水氣廠污水一車間預(yù)處理PAC加藥線送檢件，在使用時(shí)發(fā)生開裂，開裂是由應(yīng)力腐蝕引起。

（1）氯離子對304不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感性較強(qiáng)，在潮濕的環(huán)境中容易發(fā)生氯離子聚集。

（2）在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，發(fā)生了應(yīng)力腐蝕開裂。