304 奧氏體不銹鋼管道焊縫氯離子腐蝕滲漏淺析

304奧氏體不銹鋼管道焊縫氯離子腐蝕滲漏淺析摘要上海松江某電子工程項目，工業(yè)自來水系統(tǒng)和沖身洗眼器系統(tǒng)的管道安裝，經(jīng)過驗收→使用→出現(xiàn)滲漏→整改→使用→又出現(xiàn)滲漏。對此，依據(jù)具體情況進行分析研究，從查證資料顯示和該工程上的管道滲漏實際情況來看，滲漏的原因在于自來水中的氯離子對奧氏體不銹鋼腐蝕所致。關鍵詞奧氏體不銹鋼；氬弧焊接；氯離子；孔蝕；滲漏TheProbeofCorrosionLeakageinWeldingseambychlorideIonofAusteniticStainlessSteel304PipeAbstractThepopesforindustrialtapwatersystemandbodyandeyewashsystemwereinstalledinanelectronicmanufacturerinSongjiang,Shanghai,whichexperiencedacceptamce,operation,leakage,repair,operation,andleakageonceagain.ThereasonofleakagewasfoundcausedbycorrisonofAusteniticssfromchlorideionintapasshownthroughexaminationactualleakageinpipeanddataretrieve.KeywordsAusteniticsteel;welding;Chlorideion;Holecorrosion0引言能、焊接材料、焊接工藝滿足現(xiàn)場要求。7整改現(xiàn)場協(xié)調進場了ZX-ST逆變直流氬弧焊機3臺、持有壓力管道焊接資格證的優(yōu)秀焊工3名7及具有豐富施工經(jīng)驗的管工7工程施工及驗收規(guī)范》GB50236-98進行了技能復核考試并全部合格。在整改過程中我們從焊接設備、焊接材料、層焊道焊至整圈焊縫3/4左右時，由焊工和焊接檢查，要求確保根部焊縫的成型質量，做到無氧化、無未焊透、無未熔合、無焊瘤等焊接缺陷，如發(fā)現(xiàn)缺陷必須清除、補焊，經(jīng)再檢查合格后方能施焊剩余1/4以及蓋面層；規(guī)定每個焊縫在焊接20mm處貼上焊縫標簽，及時做好焊接記錄，并在系統(tǒng)軸側圖上對應位置標上焊縫號和焊工代號，這些資料要經(jīng)過業(yè)主方和施工方相關人員簽字確認，編入交工驗收資料。該次整改經(jīng)過嚴格的規(guī)范施工，成品的整體質量，特別是焊接質量是符合《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50235-97和《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GB50236-98國家規(guī)范要求的。但是，該項目FABL20潔凈室的管路在4月3日完成整改后，到7月25日僅3個半月就又出現(xiàn)了滲漏；FAB1層沖身洗眼器系統(tǒng)DN65主管管路在6月25日整改完成后，到8月16日進行統(tǒng)計檢查時僅53天就又出現(xiàn)了滲漏，甚至管件母材也出現(xiàn)了滲漏。這給了我們極大的震動，找滲漏原因。1問題分析對奧氏體不銹鋼腐蝕所致。分析如下：1.1氯離子是奧氏體不銹鋼的克星對于奧氏體不銹鋼來說，氯化物溶液（主要可能發(fā)生晶間腐蝕。這里將孔蝕的機理表述如下（見圖12孔蝕發(fā)生于易鈍化的金屬，如不銹鋼、鈦鋁的活性離子（Cl-、Br-），鈍化膜在局部破壞，微Cl-從孔外遷移入孔內，Cl-增濃；金屬離子水解產(chǎn)生H+，孔內pH值下降。H+和Cl-形成腐蝕強烈的鹽酸，如下式：M++Cl-+HO=MOH↓+H++Cl-成（H+、Cl-）和區(qū)外迥然不同。當區(qū)的pH值下度不大，危險性也較小。21.2以下三個實例證明304、316L奧氏體不銹鋼，不具備耐氯離子腐蝕功能例1——《嶺澳核電站循環(huán)水過濾系統(tǒng)316L不銹鋼管道點腐蝕的理論分析》中論述，反沖洗海水管道設計流速2.3m/s，設計采用公稱直徑150mm（壁厚7.11mm）的316L不銹鋼管。輸送的海水氯含量為17g/L，摩爾濃度為0.48mol/L，為防止回路中海生物滋生，注入次氯酸鈉溶液，使循環(huán)水入口次氯酸鈉的質量分數(shù)控制在1×10-6。該管道于2000年5月17日完成安裝交付調試，進行單體調試及系統(tǒng)試運。2001年4月，1號機組平段彎頭焊口處，泄漏點表現(xiàn)為穿透性孔，孔的直徑很小，但肉眼可見，管道內壁腐蝕處呈擴展狀褐色銹跡，判斷為典型的不銹鋼點腐蝕。316L碳的含量，減少了焊后碳化鉻的晶界沉淀，在焊后提供了較好的耐蝕性，但316L不銹鋼在氯化物環(huán)境中，對應力腐蝕開裂最為敏感，不具備耐氯離子腐蝕的功能。已經(jīng)證明將不銹鋼的標準級別，如316L型不銹鋼用于海水系統(tǒng)是不成功的。另可能性，并且由于條件所限，現(xiàn)場焊后無法對焊提供了條件。圖1孔蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕發(fā)展階段示意圖例2——化學工業(yè)出版社《壓力容器腐蝕與控種局部腐蝕，雖然因點蝕而損失的金屬質量很少，但若連續(xù)發(fā)展，能導致腐蝕穿孔或引力腐蝕破裂，用板厚為4mm~6mm的SUS304、304L、316、316L不銹鋼板焊接而成，因基礎沉降要求，在制造安裝后充水，水源來自消防水龍頭，僅經(jīng)3個月~4個月放水檢查時，就發(fā)現(xiàn)有嚴重的點蝕，最多者一只罐達200多個蝕坑，最深者達4mm~5mm，設備已不能正常運轉，只好報廢，造成巨大經(jīng)濟損失。其原因為水中含有氯離子（76ì1Cl-~1152ìg·g-1例3——化學工業(yè)出版社《壓力容器腐蝕與控爐管的材料是TP304H不銹鋼，在制造過程中，曾時采用了含有少量氯離子（約40ìg·g-1）的自來進而導致晶間型氯化物應力腐蝕破裂。從以上三個實例證明了奧氏體不銹來水作用下，就極易受到腐蝕破壞。1.3對于304奧氏體不銹鋼管道滲漏的分析1）對304奧氏體不銹鋼耐腐蝕性能的分析304奧氏體不銹鋼是最普遍常用的不銹鋼之子是其克星，不具備耐氯離子腐蝕功能。另外與316L奧氏體不銹鋼相比，316L奧氏體不銹鋼含碳量在0.03%以下，而在該工程上用的304奧氏體不銹鋼含碳量在0.08%以下，含碳量增加了近兩倍，在熱影響作用下要產(chǎn)生晶間貧鉻區(qū)；鉬是奧氏體不銹鋼中抗孔蝕（即點腐蝕）的重要元素，316L奧氏體不銹鋼含有2%的鉬元素，而304奧氏體不銹鋼中根本不含鉬元素。這兩點也給氯離子對304上304奧氏體不銹鋼管道滲漏的原因之一（見圖2圖2管子腐蝕滲漏實例2）對管內介質自來水的分析城市自來水國家標準GB5749-85規(guī)定，氯化物含量250mg/L；《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50235-97第8.2.1款規(guī)定，沖洗管道離子含量不得超過25×10-6（25在該廠區(qū)使用的自來水并沒有經(jīng)過水處理，其氯離子含量已經(jīng)遠遠超過25ppm。即使氯離子含量不超過25ppm，也不能避免對奧氏體不銹鋼的氯離子是304奧氏體不銹鋼管道滲漏的原因之一。3）管內自來水流速與腐蝕關系的分析在沖身洗眼器管道系統(tǒng)的運行情況看，其滲不銹鋼管壁的腐蝕也越來越快，直至穿孔滲漏。所以在這個系統(tǒng)的647個焊口總數(shù)中，滲漏焊口數(shù)就有82個，滲漏率達13%，而且滲漏部位多數(shù)在時鐘符號的5~7點鐘位置。在統(tǒng)計水流速度較快的水泵房等循環(huán)水系統(tǒng)時，焊口總數(shù)159個，到8月16日統(tǒng)計復查時，焊縫尚未發(fā)現(xiàn)滲漏。這充分證明水流速度慢或基本停流是304奧氏體不銹鋼管道在很短時間內就滲漏的原因。4）對于焊縫滲漏的分析在流通介質中有較高氯離子含量的整個管路，焊縫是最易被腐蝕滲漏的薄弱環(huán)節(jié)，其原因是：焊縫表面的波紋增加不平整度；焊縫熔合線溫度燒損，又得不到焊絲中合金元素的補充，會造成晶間貧鉻等傾向；熱影響區(qū)表面生成鐵和鉻的氧化膜，膜下方的金屬基本是貧鉻狀態(tài)；現(xiàn)場焊縫又不能進行固溶處理；管道內壁焊縫及近縫區(qū)又未進行酸洗鈍化等。這些方面，都是造成焊縫在漏率高達13%（見圖3圖3焊縫腐蝕滲漏實例圖4焊縫腐蝕滲漏實例5）對于管件滲漏的分析（1）CUB廠房ICW工業(yè)自來水304奧氏體不銹鋼管道，規(guī)格為φ325mm×4.5mm，整個管路和7只彎頭是2004年9月份第一次整改安裝完成的。這次（2006年5月10日）整改期間發(fā)現(xiàn)7只彎頭中有5只出現(xiàn)嚴重腐蝕滲漏（見圖4（2）在管路滲漏點統(tǒng)計中顯示，管件滲漏10個（三通6個、大小頭1個、彎頭3滲漏原因經(jīng)過分析除有熱影響外，還有如下因素：件被腐蝕滲漏的原因。2 結語以上是對304奧氏體不銹鋼管道滲漏原因是自發(fā)生，起到防微杜漸的作用。參考文獻[1]左景伊.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008[2]任凌波,任曉蕾.壓力容器腐蝕與控制[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003[3]于啟湛,史春之.不銹鋼的焊接[M].北京:機