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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(yīng)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(jìn)行成分分析、裂紋分析，同時結(jié)合管道流體介質(zhì)、應(yīng)用環(huán)境溫度等因素進(jìn)行試驗(yàn)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(yán)重超標(biāo)是導(dǎo)致不銹鋼管在應(yīng)力處發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的主要原因。應(yīng)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(yīng)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(yīng)力腐蝕，由于應(yīng)力腐蝕屬于緩慢性腐蝕，因此也是最常見的腐蝕。

1、試驗(yàn)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(yīng)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(jìn)行成分分析、金相分析。對管中的水樣進(jìn)行氯離子、含鹽量等指標(biāo)進(jìn)行分析。研磨拋光后的金相試樣進(jìn)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(xué)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(dāng)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(jìn)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(dá)到1065.96mg/L，顯然總硬度超標(biāo)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(kuò)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(yīng)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(yīng)力腐蝕開裂必須有2個條件存在，即應(yīng)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(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。