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碱洗塔管线腐蚀失效分析

文档作者：杜洪海文档来源：锦州石化公司压力容器检测中心		点击数：	更新时间： 2021年12月03日
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腐蚀与防护
62 2003 年 第3 期www.chemea.com
CHEMICAL EQUIPMENT
ANTICORROSION
化工设备与防腐蚀
&amp;amp;
杜洪海
"（锦州石化公司压力容器检测中心，辽宁 锦州 121001）
锦州石化分公司异丙醇水合装置碱洗塔出口管线
在2001 年4 月装置检修时发现碱洗塔出口管线法兰
与管线焊缝热影响区产生了3 条裂纹，其长度约为
500mm，裂纹均起源于管线一侧焊缝热影响区熔合
区的缺陷处。裂纹垂直于焊缝扩展，并贯穿整个焊
缝，穿透整个法兰与管线的壁厚，沿着法兰与管线
焊缝热影响区及母材的晶界一直扩展至母材中。
1 法兰与管线裂纹形貌检查与分析
经检查，该法兰与管线焊缝热影响区的3 条裂
纹穿透了整个管线的壁厚。裂纹起源于管线内表面
焊缝热影响区的未焊透或咬边等焊接缺陷处，并垂
直于焊缝，贯穿整个焊缝，沿着法兰与管线焊缝热
影响区材质显微组织的晶粒边界一直向母材中扩展。
裂纹具有分枝特征，这些分枝细裂纹和主裂纹都是
晶间开裂性质的。最初产生的是晶间开裂的分枝裂
纹，以后由于应力集中产生的是晶间开裂的主裂纹。
根据裂纹的宏观形貌和特征，可以认为在法兰与管
线焊缝热影响区中所产生的裂纹为应力腐蚀裂纹。
２ 裂纹产生的原因分析及对策
2.1 产生应力腐蚀裂纹的条件
2.1.1 应力
该法兰与管线是焊接而成，焊后未进行应力退
火，加之法兰颈脖截面为变截面的锥形体，与管线
壁厚不同，故焊接接头处的拘束度和焊接残余应力
更大，此残余应力与热膨胀所产生的热应力和外力
载荷一起构成了产生应力腐蚀裂纹的拉应力。
由于碱洗塔出口管线的法兰与管线一侧的焊缝
热影响区的熔合区存在着未焊透、咬边等缺陷，故
在缺陷的尖口处能引起局部应力集中而产生应力腐
蚀裂纹。因此碱洗塔出口管线的法兰与管线焊缝热
影响区产生裂纹所需的临界拉应力值要比无缺陷的
同类材料要小。这些缺陷的尺寸愈大、愈锐利，也
愈容易产生应力腐蚀裂纹。所以，我们认为碱洗塔
出口管线的法兰与管线在加工制造和装配使用过程
中，所产生的焊接残余应力、热应力和外加载荷之
和，已远远超过它们产生应力腐蚀的临界值，在含
有浓度小于10% 的NaOH 水溶液的腐蚀介质中，具
有产生应力腐蚀裂纹的条件。
2.1.2 腐蚀介质
管线内表面腐蚀介质分析表明，该裂纹是由于
在浓度小于10% 的NaOH 水溶液的腐蚀介质中所引
起的应力腐蚀裂纹，即“碱脆”。
2.2 产生应力腐蚀裂纹的环境因素
2.2.1 腐蚀介质的浓度
一般认为NaOH 的高温水溶液发生应力腐蚀裂
纹的浓度范围为5%～30%。而碱洗塔出口管线的水
溶液浓度为5%～10%，正好处于该范围之内。
2.2.2 温度
在小于10% 的NaOH 水溶液中，发生应力裂纹
的温度范围为90～250℃。碱洗塔出口法兰与管线的
腐蚀失效分析
碱洗塔管线
腐蚀与防护 CORRISION &amp;amp; PROTECTION
63 www.chemea.com 2003年 第3期
实际工作温度为160～250℃之间，正好在此敏感温
度范围内。
2.2.3 pH 值
在以上条件下，使碳钢产生应力腐蚀裂纹的敏
感性增加的pH 值应该大于8。分析表明，该管线水
溶液的pH 值为13，使裂纹敏感性增加。
2.3 预防措施
2.3.1 消除拉应力
消除拉应力的方法有3 种：一是法兰与管线的结
构设计必须合理，尽量减小和消除应力集中，避免积
存腐蚀介质；二是在法兰与管线的加工制造过程中，
应尽量减小和消除残余应力，为达到这一目的，可对
碱洗塔出口管线进行整体去应力退火处理，以消除其
残余应力；三是在安装时，应尽量减小装配应力。
2.3.2 减缓腐蚀
采用阴极保护法是抑制碱脆、降低腐蚀的一种
有效方法。
3 结 论
　　（1）碱洗塔出口管线法兰与管线焊缝热影响区
产生的裂纹是在含有NaOH 水溶液的介质中，由于
应力腐蚀而产生的沿晶脆性开裂。产生应力腐蚀的
拉应力则是法兰与管线在加工制造和使用过程中所
产生的焊接残余应力、热应力和外加载荷等。
　　（2）要防止碱洗塔出口管线法兰与管线焊缝热影
响区在含NaOH 的高温水溶液的腐蚀介质中发生应力
腐蚀开裂，主要从消除拉应力和减少腐蚀两方面采取
措施。
　　替代设备本地化，广义上讲，就是国外著名企业在中国设厂（包括独资、合资）以及把国外最好
的设备引进中国，这样做的好处是不仅税收在国内，又可解决国内工人的就业问题。中国的设备制造
业发展这么多年，很多已经达到或接近国外水平，实际上核心部件也用的是外国技术。中国替代设备
的大型厂家，用的更多的是德国设备。消化这些技术、设备的过程也可以说是本地化的过程。
　　本地化不等于国产化。以前一提到“本地化”，人们更容易联想到“国产化”。认为只有国产化才
代表民族工业的真正兴起。但现在人们对这个问题的认识已经发生了变化。替代设备要不要国产化？
关键是看性能价格比。在全球经济一体化的大趋势下，替代设备完全国产化不切实际。 而“本地化”则
不同。我们可以移植国外好的产品和先进技术，完全依靠自己制造赶上世界先进水平的替代设备，不
仅不易做不到，也没有必要。
　　本地化要靠两条腿走路。替代设备本地化，包括硬件和软件两个方面。对于硬件，如引进设备的
质量和性能，人们都很重视。相比之下，人们往往意识不到软件的重要意义。
　　如果抛开价格因素不谈，国产设备的质量能不能和进口设备相比，接近甚至达到国际水平？结论
是肯定的。但这里还有一个市场接受不接受的问题。近几年，在替代设备国产化过程中，技术和质量
不成问题，但市场似乎并不热情。
　　由于设备的生产企业大多是民营企业，由于受制于下游消费者的低水平，替代产品水平不可能一
下子抬得很高。这就暴露出替代产品服务比质量要低的现实问题。反观国外公司的优势，他们认为质
量好不是惟一的，而非常重视针对中国人的消费心理，做好产品的宣传和售后服务。
　　当然，要加快替代设备本地化的进程，就应促进国内设备制造企业和国外先进企业开展多种形式
的合作，欢迎国外企业在中国投资建厂，利用中国成本优势开发适应中国市场的加工设备。与此同时，
国外设备制造商也应该看到中国巨大的市场潜力，特别是由于目前利用赠款进行的替代改造所带来的
采购机会，以及由于企业和市场对高质量设备的依赖程度提高的契机，在中国生产试销对路、质优价
廉的替代设备。
替代设备本地化比国产化更为重要· 信息点击·

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