不锈钢管失效分析方案

1、 5/5方针：公正严明、科学准确、专业规范、优质服务中国石化达州天然气净化有限公司天然气净化厂原料气过滤分离器（SR-101B）进气和排污管线失效分析方案 编 制：卢雪梅 审 核：宋文明 地 址：甘肃省兰州市蓝科路8号 邮 编：730070 电 话：（0931）7639660二O一五年二月机械工业兰州石油化工设备检测所有限公司1 概述净化厂东、西区原料气管线汇管材质为20R+316L，设计压力为8.4MPa，运行温度为40，已连续无事故运行5年。原设计SEI按照原料气中不含氯离子进行选材设计，但在实际运行中，对净化厂原料气过滤器分离液体取样分析后发现，正常生产期间，氯离子浓度为1500-360

2、0ppm，批处理作业期间，氯离子浓度则高达9000-12500ppm。由于氯离子浓度异常升高，给东、西区原料气汇管和后续工艺不锈钢压力容器和压力管道带来了巨大的安全隐患。为了更好的验证Cl离子对压力容器和管道腐蚀的影响，选取了与原料气管线同参数的过滤分离器进气和排污管线，设备位号为161-SR-101B，主要针对氯离子不锈钢针孔腐蚀和应力腐蚀开裂。设备基础参数如下：设备操作情况说明序号设备位号设备名称材料现场情况(现象)使用时间工艺操作参数温度()压力(MPa)介质和组成1161-SR-101B天然气过滤器分离器316L进气、排污管线2009.12408.395进料原料气进料气的主要成分有H2

3、、N2、CO2、H2S、CS2、CH4、C2H6、C3H8、甲硫醇、乙硫醇、He。失效分析的目的分析Cl离子对净化厂316L材料的设备、管线点蚀和应力腐蚀的影响.Cl离子的腐蚀机理3.1 Cl离子应力腐蚀当含水环境中存在氯根离子，当奥氏体不锈钢暴露在这样的环境中时，就会发生氯化物应力腐蚀开裂（CISCC）。当温度在54至79之间，且PH值很低或者存在溶解氧时，只需要有痕量的氯化物，就会发生氯化物应力腐蚀开裂。还必须有拉伸应力，应力越大，发生腐蚀破坏所需要的时间越短。裂纹特征：（1）材料表面发生开裂，无明显的腐蚀减薄； （2）裂纹的走向与所受应力，特别是与残余应力有密切关系； （3）裂纹的微观特

4、征多成树枝状； （4）一般都为穿晶型，但对于敏化态的奥氏体不锈钢，裂纹为沿晶型。断口形貌:应力腐蚀的宏观断口多呈脆性断裂。断口的微观形貌，穿晶型多为准解理断裂，并常见河流，扇形，鱼骨，羽毛等花样；而沿晶型则多为冰糖块状花样。3.2 Cl离子点腐蚀点状腐蚀是一种高度局部性腐蚀，呈现小孔或麻坑状。它能够在被隔离部位发生，或者麻坑相当密集，看起来很像均匀腐蚀。点状腐蚀很难检测，因为它往往会在金属表面以下达到一定深度，并且通常被腐蚀产物所覆盖。设备失效通常表现为一处或多处腐蚀穿孔。不锈钢制造的设备往往有较严重的点蚀。当介质中含有Cl-时，中性或接近中性的介质也常产生点蚀坑。3.3 冲蚀在原料气中不可避

5、免的携带固体颗粒，原料气在流动时，将会对管线造成冲刷腐蚀。冲蚀是腐蚀速率加快的腐蚀，是由于腐蚀性流体与金属发生相对运动而造成的。摩擦和机械磨损加剧了腐蚀作用。损坏形式问为凹槽、冲沟、细长孔和沟谷，正常情况下他们是朝同一方向形成的。 当表面的保护膜被损坏或者磨损，并且新露出的金属持续暴露于腐蚀环境时，就会发生冲蚀。铝合金、铬钢、不锈钢等特别容易受到冲蚀，因为他们的耐腐蚀特性依赖于表面的保护膜。4 失效分析内容4.1 宏观检查（1）与技术人员沟通，确认分离器排污管失效的过程和现象以及现场试样的截取。（2）通过宏观检查，观察排污管内壁腐蚀形貌以及严重程度，并配合测厚。（3）无损检测：对对接焊缝进行P

6、T检测，观察焊缝部位是否存在缺陷。4.2 化学成分对于提供样品的材料确认。通过GB/T 233规定的方法，确认所用的材料是否为提供的材料。4.3 微观组织判断材料母材和焊缝的微观组织状态，如固溶态或退火态等，以及焊缝热影响区微观组织，确定材料热处理状态是否合适。4.4力学性能材料的物理性能参数等，包括管母材、焊缝。如硬度、拉伸、冲击等。4.5垢样分析确定在该工艺条件下，介质对材料的腐蚀情况等。通过腐蚀产物分析，可以确定材料在该腐蚀环境下，材料中元素参与了腐蚀。帮助判断腐蚀机理以及介质中的有害元素对材料的腐蚀影响等。如：氧、铁、硫、氢等元素。4.6衍射分析通过衍射分析，进一步确认参与腐蚀反应的元素，生成的物相等，帮助判断腐蚀机理，以及随后的针对性的预防措施等。如：硫化铁、碳酸盐和氢氧化物以及氧化物等。4.7腐蚀形貌分析采用SEM扫描电子显微镜，对排污管线内表面腐蚀情况进行分析，分析设备的表面的腐蚀特征，解理、沿晶等，配合能谱EDS判断导致失效的原因。5 需要提供资料和样品（1）设备运行工况描述（2）失效特征和失效过程描述（3）设计制造资料（图纸、制造规范、