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          不銹無縫鋼管銹蝕原因分析

          發布時間:2021-12-09來源:作者:點擊:

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            無縫鋼管是一種經濟型鋼材,在國民經濟中具有重要的地位,廣泛應用于石油、化工、鍋爐、電站、船舶、機械制造等各個部門。某化工廠換熱管為苯乙烯裝置主冷氣用無縫換熱管,規格為25 mm X2.5 mm,牌號20鋼;管外介質為循環水,常溫;管內介質為“碳五”(異戊二烯)氣體。該管使用時間約8個月左右,例行檢查時發現管外表面銹蝕嚴重,為防止不銹鋼管穿孔發生嚴重事故,現場隨后進行停機處理。為了查明該換熱管外表面嚴重銹蝕的原因,筆者從現場取回一段失效試樣進行檢驗和分析。


            1理化檢驗


            1.1宏觀分析


            宏觀觀察發現,不銹鋼管外表面銹蝕嚴重,局部銹蝕坑較深,為不均勻腐蝕,見圖1。經酸浸清除浮銹后,可見局部有較深的麻坑缺陷,見圖2。不銹鋼管內表面為較輕微的均勻腐蝕,為正常的腐蝕形態。


            1.2化學成分分析


            從失效不銹鋼管上任意位置取樣進行化學成分分析,檢驗結果見表1??梢娫摬讳P鋼管的各元素含量均符合GB/T 699-1999對20高級優質鋼成分的技術要求。


            1.3非金屬夾雜物檢驗


            在失效不銹鋼管上截取縱斷面大于200 mm2的試樣進行非金屬夾雜物觀察,依據GB/T 10561-2005的評定結果為:AO, B1,CO. 5e,C1,D1. 5,DSO.非金屬夾雜物分布于材料基體內部,未超出常規的控制級別.


            1.4金相檢驗


            在失效不銹鋼管上截取縱斷面試樣進行表面缺陷觀察,不銹鋼管外表面局部有銹蝕坑和折疊缺陷,見圖3和圖4。截取不銹鋼管橫截面試樣進行顯微組織觀察,結果為鐵素體+粒狀珠光體,珠光體有球化傾向,見圖5。不銹鋼管外表面均有脫碳,脫碳層最深達0.30 mm,同時觀察到不銹鋼管外側有較多的折疊、裂紋和夾雜物,見圖6。較深的脫碳層與顯微組織趨于球化相吻合,說明不銹鋼管在熱處理時保溫溫度較高或保溫時間較長。脫碳層處的折疊、裂紋和夾雜物等缺陷處容易聚集使用介質中的有害元素,導致不銹鋼管外表面銹蝕。


            1.5掃描電鏡和能譜分析


            對不銹鋼管外壁上的銹蝕物進行掃描電鏡觀察和能譜分析,結果表明腐蝕產物主要含有碳、氧、硅、硫、鈣、錳和鐵等元素,見圖7。對不銹鋼管橫截面外側折疊處進行掃描電鏡觀察和能譜分析,結果表明裂紋內物質主要含有碳、氧、硅、硫、抓、錳和鐵等元素,見圖8。從能譜分析結果看,折疊處的夾雜物主要為鐵、硅、鈣、鋁、鎂等的氧化物,同時銹蝕物中含有腐蝕性元素硫和氯。


            1.6循環水檢測


            表2為不銹鋼管外當前循水與使用前配制循環水的水質檢測結果,通過比較可以看出,經過長期使用的當前循環水與使用前配制循環水相比,pH值變化不大,基本還處于高堿性狀態,該pH值有利于降低腐蝕速率;但當前循環水中的離子、酸鹽、溶解性鐵、溶解性總固體及電導率相比使用前分別提高T 217 mg·L-',187 mg·L-',0. 23 mg·L-1,539 mg " 1.-',2 567 5s " cm -1.可能在使用過程中,循環水受到一定的污染,導致循環水中的抓離子、酸鹽都處于偏高狀態,溶解性鐵及溶解性總固體含最的增加,導致循環水中電導率增加.


            2綜合分析


            綜合分析以上理化檢驗結果可知,引起不銹鋼管外表面產生嚴重銹蝕坑的原因有兩方面,即材料方面及環境介質方面。


            2.1材料影響方面


            材料對不銹鋼管外表面嚴重腐蝕坑缺陷的影響主要表現在表面質量及顯徽組織等方面。由以上分析可知,不銹鋼管外表面存在較多的折疊、夾雜物及裂紋等缺陷.通常產生的主要原因是由于不銹鋼管在再加熱爐中保溫時間過長或者加熱爐溫度過高,導致不銹鋼管表面的氧化皮過厚,這樣的不銹鋼管經過定徑或減徑軋制時,其沒有被除掉的氧化皮被壓人到金屬表面,形成折疊缺陷,在后續的加工工序或使用過程中氧化皮受外力的作用脫落形成麻坑或裂紋。這些折益、夾雜物和裂紋等缺陷縫隙處很容易吸附、聚集有害物質,造成該缺陷周邊的金屬腐蝕形成腐蝕坑。


            從不銹鋼管橫截面顯微組織中存在球化傾向的粒狀珠光體以及不銹鋼管表面有較深的脫碳層可知,不銹鋼管外表面缺陷的產生確實與不銹鋼管在熱處理時保溫時間較長或保溫溫度較高有很大的關系。同時不銹鋼管外表面較深的脫碳層的硬度相對較低,其抗水流、泥沙等沖刷能力較差,所以在不銹鋼管外表面也很容易造成已形成的腐蝕坑面積的擴大,加快腐蝕的速率。


            2.2環境介質影響方面


            通常金屬的不正常腐蝕都與環境因素有很大關系,特別是循環水中不銹鋼管的腐蝕速率主要取決于環境介質。而環境介質中的氯離子和酸鹽含量以及電導率起到很大的作用。


            從循環水水質檢測結果可以看出,循環水中的氯離子、酸鹽含量以及電導率都偏高。當氯離子含量較高時,活性的抓離子容易吸附在金屬表面,和金屬表面鈍化膜中的陽離子反應生成可溶性抓化物,形成點蝕坑.酸鹽也易與鐵離子發生反應生成鐵的硫化物,硫化物脫落后就在金屬表面形成小坑。從掃描電鏡和能譜分析結果看,不銹鋼管外表面及其附近的銹蝕物中均含有腐蝕性元素硫和氯,與循環水的水質檢測結果相吻合。同時溶解性鐵及溶解性總固體含量的增加,進而使腐蝕電池的電流增大,導致循環水的電導率增加,也會加速不銹鋼管外表面局部的腐蝕速率。


            綜上所述,該不銹鋼管外表面局部及其附近存在較多的折疊、裂紋、夾雜和脫碳等缺陷,成為有害元素富集處并形成腐蝕源,同時使用的循環水中含有較高的腐蝕性介質硫和抓,在鋼管外表面局部缺陷處聚集,使表面缺陷及其周邊金屬基體產生銹蝕,同時循環水中電導率偏高,加速了鋼管表面的局部腐蝕速率,使腐蝕產物及夾雜很快剝離、脫落形成外表面脫皮、銹蝕深坑。


            3結論和建議


            (1)該不銹鋼管外表面局部嚴重腐蝕是由于鋼管外表面本身存在折疊、夾雜物及裂紋等缺陷,以及使用的水介質中含有硫和氧等腐蝕性元素共同作用而產生的。


            (2)使用方應加強管材采購的驗收工作,可以選擇外表面有防腐涂層的竹材,從而減少管道的腐蝕,同時定期對循環水進行監測,加強對水源的保護,防止污染。


            (3)生產方應加強對不銹鋼管生產工藝的控制,防止劣質產品流人市場。


            以上是對不銹鋼無縫管防銹方法的分析和說明,希望能幫助到您,更多的請關注我們新聞資訊。

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