王海燕(天津辰力工程设计有限公司,天津 300400)

闫江涛(福斯特惠勒（河北）工程设计有限公司天津分公司,天津 300131)

中压蒸汽管线裂纹产生原因分析

王海燕(天津辰力工程设计有限公司,天津 300400)

闫江涛(福斯特惠勒（河北）工程设计有限公司天津分公司,天津 300131)

随着社会经济的不断发展和进步，化工企业的发展也更加迅速，化工设备也逐渐呈现多样性，在化工设备中，应力腐蚀致使焊接处出现裂缝是非常常见的一种设备问题，尤其是在大型锅炉和压力器等上面。但是对于中亚蒸汽管线而言，因为管线内部出现应力腐蚀而造成裂缝的情况并不多，所以，就应该针对中亚蒸汽管线裂纹产生的原因进行详细的分析，并找到原因加以解决，进而提高化工设备的安全稳定性，保证化工企业不会因为中压蒸汽管线裂纹问题造成经济效益的降低，促进化工企业的健康、持续发展进步。

中压蒸汽管线；裂纹；产生；原因；分析.

随着时间的推移，很多相关人员针对应力腐蚀的产生机理，产生应力腐蚀必须存在的环境等进行了非常多的分析和研究，最终发现，低碳钢材和低合金钢材会在碱性溶液、氨溶液、海水等中出现应力腐蚀，奥氏体不锈钢会在加入的氯化物溶液中，加热的海水中以及非常浓的锅炉水中出现应力腐蚀。锅炉上的焊接部位，会有部分溶液渗透出来，并逐渐产生苛性钠，进而出现应力腐蚀。本篇文章主要针对中压蒸汽管线裂纹的产生原因进行分析和研究，希望化工企业能够更加健康、持久的发展下去，对中压蒸汽管线裂纹进行预防，提高生产质量。

1 裂纹产生的原因分析

1.1 施工原因分析

在针对中压蒸汽管线裂纹产生原因进行分析的过程中，先以为是由于施工原因导致裂纹的出现，但是对其它没有出现裂纹的焊接处进行化学分析，发现施工并没有存在问题，所以，将焊接材料问题排除，另外经过对焊接处进行检测，将焊接缺陷问题也排除在外。裂纹出现的位置在焊接出的中心处，并没有在母材中，所以判断母材没问题，进而将施工原因排除掉。

1.2 应力腐蚀开裂

针对中压蒸汽管线进行了全面的检查，发现集液包的保温层保护层铝皮都存在一定的损坏，尤其是最外层的铝皮，损坏相当大，从表面上观察应该是被什么物质腐蚀了，呈现碎片状态。在对周边环境进行检查，发现焊接处裂纹处的下方地面上存在白色粉末状的物质，集液包周围也有白色物质存在。对地面上以及集液包周围的白色物质进行了化学检验，检验结果发现其碱液浓度已经在百分之四十左右，这就属于强碱溶液，具有极强的腐蚀性。最终通过这个检验结果可以确定，中压蒸汽管线产生裂纹的原因就是强碱溶液的应力腐蚀造成的。通过对中压蒸汽管线的焚烧单元进行分析检查发现，其中的废热锅炉也在中压蒸汽管线之中，锅炉给水连接在浓度为百分之三十的氢氧化钠溶液管线上，这样我们能够猜到，可能是因为工作人员的操作不符合相关规范标准，导致蒸汽中混入了很多碱性溶液气体，进而进入到蒸汽管线中。集液包在蒸汽管线中的位置较低，而且其中的液体保存时间很长，久而久之，其中的碱性越来越高，另外焊接处与管道之间还存在应力作用，进而发生应力腐蚀。

2 应力腐蚀的机理

应力腐蚀是一个非常复杂的问题，应力腐蚀的机理有多种不同的说法，电化学快速溶解理论是目前提得较多的观点之一。在腐蚀介质中，金属表面上形成具有保护能力的表面膜。由于金属组织结构上存在缺陷，钝化膜总会存在薄弱点，该处电极电位比其他部位负，是个活性点，在应力作用下引起破坏或减弱，结果暴露出新鲜表面。此新鲜表面在电解质溶液中成为阳极，它与成为阴极的完整表面膜组成一个大阴极和小阳极的腐蚀电池，阳极的电流密度很大，结果就成为沟状裂纹。裂纹一旦形成，由于该尖端处应力集中，使附近区域发生变

形屈服，加速了阳极区溶解，进而阻止了膜的再钝化。同时在裂纹两侧因为有效应力很快消失，继续发展着的裂纹的侧面及金属整个表面是阴极，而裂纹尖端作为有效的阳极，在应力不断作用下，强化了电化学过程，裂纹继续发展、传播，最终导致金属发生破裂。在中压蒸汽管道发生应力腐蚀的地方，由于同时具备发生应力腐蚀的两个条件，因此造成焊缝的应力腐蚀。由于操作不慎，导致一定量的碱液进入到蒸汽管网中，碱液在低点沉积，由于蒸汽凝液包的排液口并不在最低处，而是在封头环向焊缝的上面，导致蒸汽凝液底部部分长期无法排出，碱液也不断积累，浓度达到一定的程度，经过一段时间产生裂纹，然后裂纹逐渐扩展，达到临界尺寸，裂纹尖端的应力强度达到材料的断裂韧性而发生失稳断。

3 消除应力腐蚀的方法

通过对应力腐蚀产生的情况进行分析和研究发现，出现应力腐蚀一定要具有以下两点，第一点就是腐蚀介质，第二点就是存在应力作用。如果将其中一个进行消除，那么就不会产生应力腐蚀。针对本文中的中压蒸汽管线来说，应力作用是不可能被消除的，管线自身就在一直承受着蒸汽的作用力，而且焊接处也存在应力作用，也不能被完全消除，所以，焊接处与管线之间时一直存在应力作用的，进而必须要对腐蚀介质进行去除。想要将腐蚀介质去除，相关工作人员就必须按照相关规范标准进行具体操作，防止存在很多碱性溶液气体混入到蒸汽中，进入到管线之中，另外，相关人员还应该对集液包进行定期的处理，防止其中存在的碱性溶液浓度越来越高，进而降低出现应力腐蚀的概率。

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