316L不锈钢管道晶间腐蚀失效.ppt

316L不锈钢管道晶间腐蚀失效
材料工程
张豪
120117506

腈纶厂输送液态SO2的316L不锈钢管道在使用中出现泄漏,检查发现有3处环焊缝发生了裂纹而泄漏。该管道只使用一年,之后一直空置(三年)。
316L不锈钢成分
元素

百分比
C
Cr
Ni
Mo
Fe
其他元素
(a)检查发现的裂纹
(b)外表面裂纹示意图
图1 失效的宏观形貌
裂纹在焊缝法兰侧的热影响区上,距离熔合线3-5mm,外表面有分叉,没有点腐蚀。内表面光洁,有腐蚀斑点,个别地方有数毫米长的周向裂纹,无分叉。
图2 法兰内壁腐蚀斑点处纵向剖面的金相
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图2为裂纹剖面金相照片。未穿透壁厚方向上周向裂纹无明显分叉。
图2下部为母材奥氏体组织,特点是晶界较细,符合一般单相奥氏体不锈钢的特点。从图中可以看出,内表面有多处晶粒分离现象,显示出明显的晶间腐蚀特征。但晶间腐蚀深度并不深,大约6-7个晶粒深,说明内壁腐蚀斑点处发生了晶间腐蚀。

图3(a),这部分断口已经被严重腐蚀,但断口上仍可大约观察出这些宏观的放射纹是源于内表面的。
图3(a)扫描电镜低倍形貌
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图3 (b) 近表面处断口形貌
图3(b),断口为岩石状形貌,有沿晶的二次裂纹。
裂纹起源内表面能谱分析显示含有大量硫,靠近外壁断口上同样发现大量硫。分析表明法兰发生晶间腐蚀进而发生的应力腐蚀与硫有关。

管内介质分析
晶间腐蚀和应力腐蚀分析
316L钢的耐应力腐蚀性能
应力的联合作用
(1)管内介质分析
%SO2,%,属于无水纯净液态SO2,这种干燥液态SO2不会产生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。但工厂使用的SO2不一定都是无水的,如果水分超标,或设备放置不用时管内SO2接触到大气水分时,均会出现亚硫酸。
SO2+H2O=H2SO3