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分析薄壁不銹鋼管開裂原因

薄壁不銹鋼管作為流體輸送時，有不少人反映其容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。很多人懷疑是應力腐蝕造成的，為了分析薄壁不銹鋼管開裂原因，我們打算對開裂鋼管進行成分分析、裂紋分析，同時結(jié)合管道流體介質(zhì)、應用環(huán)境溫度等因素進行試驗分析。

在60~120°環(huán)境下使用時，鋼管中水質(zhì)的氯離子含量及總硬度嚴重超標是導致不銹鋼管在應力處發(fā)生應力腐蝕斷裂的主要原因。應力與環(huán)境腐蝕協(xié)同作用下引起金屬開裂（或斷裂的現(xiàn)象）叫做應力腐蝕開裂（SSC）。304是非穩(wěn)態(tài)奧氏體，在一定溫度或一定水質(zhì)環(huán)境下會發(fā)生應力腐蝕，由于應力腐蝕屬于緩慢性腐蝕，因此也是最常見的腐蝕。

1、試驗對象

某公司采購的304薄壁不銹鋼管用作高溫流體輸送使用半年后發(fā)生了開裂。壁厚3mm，在兩面的稅友相交處均發(fā)生大量裂紋，紋路略呈鋸齒狀，并呈斷續(xù)分布，且有的已呈穿透性。在裂紋附件有大量腐蝕坑，顯微鏡上放大觀察，裂紋呈樹枝狀，與應力腐蝕裂紋極度相似。

2、研究方法

取開裂樣一條，采用熱電直讀光譜儀進行成分分析、金相分析。對管中的水樣進行氯離子、含鹽量等指標進行分析。研磨拋光后的金相試樣進行裂紋處微觀形貌分析，以及用硝酸加硫酸氯化鐵混合溶液腐蝕后，在蔡司金相光學顯微鏡下觀察組織形貌。

3、水質(zhì)分析

按照GB50050-2007的規(guī)定，對于傳輸高溫水的薄壁不銹鋼管要求使用過程中循環(huán)水小于45℃時，管內(nèi)壁溫度不大于70℃時，氯離子質(zhì)量濃度不大于700mg/L，總硬度不大于1100mg/L。當水溫大于45℃時，管內(nèi)壁溫度大于70℃時，要求總硬度小于200mg/L則對氯離子沒有要求。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，該不銹鋼焊管是使用過程中其水溫基本介于60~120攝氏度，對采集的水樣進行分析，結(jié)果顯示氯離子的質(zhì)量濃度為408.95mg/L，總硬度達到1065.96mg/L，顯然總硬度超標了。

4、金相分析

由于不銹鋼流體管焊縫切割處裂紋起始于水面，向油面延伸擴展，主要集中在焊縫附近的水和水蒸氣截面附近。且紋路呈干樹枝狀，裂紋邊緣有的呈鋸齒狀，有的已呈穿透裂紋；樹枝狀裂紋是不銹鋼在氯離子環(huán)境下應力開裂的典型特征。

以上就是關(guān)于分析薄壁不銹鋼管開裂原因的過程及判定結(jié)果。發(fā)生應力腐蝕開裂必須有2個條件存在，即應力和腐蝕介質(zhì)，而氯離子濃度、溫度是造成腐蝕的重要因素。并且可以通過顯微鏡可分析出樹枝狀裂紋即是氯離子造成的應力腐蝕現(xiàn)象。