不锈钢钢管腐蚀失效分析

失效的不锈钢钢管材料为1Cr18Ni9Ti，经固溶处理。该管子安装在设备上，管内充氮气保护。设备置放于沿海工厂的仓库封存4～5年，拆封后又存放一年时间，此时已失去气体保护，裸露于沿海气氛中。设备启用前作水压试验，仅试用20余小时，就发生管子漏水现象，试用时温度为240℃，管内压力为14MPa，管内通水。

将漏水的管子拆下后检查，管外壁有锈蚀现象，并有明显的腐蚀斑点，如图1所示。取样作金相检验，抛光态下有明显的腐蚀坑分布于管子外表面。裂纹起始于腐蚀坑底部，几乎所有的腐蚀坑底均有裂纹，如图2所示。试样浸蚀后证明裂纹属穿晶裂纹。尾部有分叉，如图3所示。对腐蚀坑底用扫描电镜能谱仪分析腐蚀产物的性质，检测到较高含量的氯和氧元素，说明主要是由于氯离子腐蚀引起。

图1  1X

图号：图1

说明：经水压试验发现漏水的不锈钢管漏水区的形貌。管子外表面有锈蚀区，并分布有多处点腐蚀坑。 

图2   0MI    50×

图号：图2

说明：漏水部位取样，经磨抛后在金相显微镜下观察，可观察到管子外表面处有多处腐蚀坑。在每个腐蚀坑底部均有裂纹，裂纹从外壁向内壁扩展。图中所示数条裂纹中已有一条穿透管壁，裂纹并有分叉现象。

图3  0MI   80×

图号：图5

说明：试样用10％草酸水溶液电解浸蚀，图中所示为图2中部分视场的放大像。

可清晰看到裂纹穿过奥氏体晶粒扩展的特征，说明这些裂纹属穿晶裂纹。这与奥氏体不锈钢在氯离子环境下应力腐蚀开裂的特征相一致。

钢管在试压时发生漏水的原因，是由于该管已存在裂纹，该裂纹是由于拆封后在失去气体保护的情况下存放一年，裸露于沿海气氛环境下，而沿海气氛中氯离子浓度较高，加上管子表面存在加工残余应力。另外据现场了解，管子拆封后经盐酸酸洗，酸洗后有可能清洗不良，造成氯离子长期残留在表面，最终形成应力腐蚀开裂。