隨著奧氏體不銹鋼材料在承壓設備中的廣泛應用，由氯離子引起的應力腐蝕開裂事故頻繁發生。因應力腐蝕開裂（SCC)引起的斷裂屬于低應力脆性破壞，常在設備沒有任何先兆的情況下造成災難性后果，嚴重威脅著人民的生命和財產安全。受環境、應力以及材料等因素的影響，應力腐蝕機理和過程頗為復雜，應力腐蝕失效具有很大的不確定性，雖然研究人員已對應力腐蝕機理、影響因素以及裂紋擴展等進行了大量研究，但仍有許多問題需要解決。為了進一步加深對奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼應力腐蝕失效過程的認識，筆者針對應力腐蝕的幾個關鍵問題展開研究，主要包括：應力腐蝕影響因素、點蝕的形成、裂紋的萌生和擴展、失效概率。弄清這些問題，有助于為防范設備的應力腐蝕失效采取針對性的措施。


 浙(zhe)江(jiang)至德鋼(gang)(gang)業有限公司對(dui)應力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)影(ying)(ying)響因素、點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng)的(de)產生(sheng)(sheng)(sheng)及隨機性、裂紋(wen)的(de)萌生(sheng)(sheng)(sheng)及擴(kuo)展、應力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)失效概率(lv)等(deng)問(wen)題(ti)開展了(le)研(yan)究(jiu)，獲得了(le)介質(zhi)壓力(li)(li)對(dui)力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)影(ying)(ying)響規(gui)律，提出(chu)了(le)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)萌生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)判據，解(jie)釋了(le)多數裂紋(wen)萌生(sheng)(sheng)(sheng)于(yu)坑(keng)口或坑(keng)肩的(de)主要原因，列舉了(le)不銹鋼(gang)(gang)設(she)(she)備(bei)和(he)管道失效分(fen)析(xi)案例。通過筆者的(de)研(yan)究(jiu)，能夠(gou)促進應力(li)(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)理(li)論和(he)風險分(fen)析(xi)理(li)論的(de)完善和(he)發展，對(dui)保障奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)設(she)(she)備(bei)的(de)安全運行具有重要意義。至德(de)鋼(gang)業致力(li)于(yu)化(hua)工(gong)設備(bei)(bei)(bei)可靠(kao)性分析(xi)研(yan)(yan)(yan)究，近年來，一(yi)直從事(shi)該領(ling)域的(de)研(yan)(yan)(yan)究。化(hua)工(gong)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)多屬(shu)于(yu)壓(ya)力(li)容器，處于(yu)高(gao)溫、高(gao)壓(ya)、腐蝕性介質(zhi)中，因設備(bei)(bei)(bei)失效(xiao)而引發(fa)的(de)災難性事(shi)故時有發(fa)生，為(wei)(wei)引起科(ke)研(yan)(yan)(yan)人(ren)(ren)(ren)員、企業技(ji)術人(ren)(ren)(ren)員的(de)足夠重視，筆者將近年來的(de)最新(xin)研(yan)(yan)(yan)究成果與大家分享，希望在提高(gao)化(hua)工(gong)裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)可靠(kao)性方面貢獻一(yi)份力(li)量。本(ben)書以設備(bei)(bei)(bei)可靠(kao)性分析(xi)領(ling)域的(de)研(yan)(yan)(yan)究人(ren)(ren)(ren)員為(wei)(wei)主要讀者，也(ye)可供高(gao)校相關專(zhuan)業科(ke)研(yan)(yan)(yan)人(ren)(ren)(ren)員、化(hua)工(gong)企業裝(zhuang)備(bei)(bei)(bei)工(gong)程技(ji)術人(ren)(ren)(ren)員參考。


  金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)遍(bian)及(ji)生產(chan)和(he)生活的(de)(de)各個領域(yu)，特(te)別(bie)是在(zai)石(shi)(shi)油煉制、石(shi)(shi)油化(hua)工(gong)、煤化(hua)工(gong)、鹽化(hua)工(gong)、冶(ye)金、核能(neng)等行業尤為突出(chu)。金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)但引起資(zi)源(yuan)浪費、環境污染，還嚴(yan)重(zhong)影響設(she)備(bei)的(de)(de)正常運行。特(te)別(bie)是壓(ya)力(li)容器和(he)管道等承壓(ya)設(she)備(bei)，往往處于高溫、高壓(ya)環境，內(nei)部(bu)介質(zhi)具有易燃、易爆、有毒、強腐(fu)蝕(shi)(shi)性等特(te)點，設(she)備(bei)一(yi)旦發生破壞，將(jiang)引起介質(zhi)泄漏，進(jin)而(er)引起中毒、火災或爆炸(zha)等事故，嚴(yan)重(zhong)影響人民(min)財(cai)產(chan)和(he)生命(ming)安(an)全。為解決各種腐(fu)蝕(shi)(shi)問(wen)題，一(yi)方(fang)面要采取防(fang)腐(fu)蝕(shi)(shi)措(cuo)施，另一(yi)方(fang)面則要使用大量的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性材料。其中，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)因具有良(liang)好的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性而(er)被(bei)廣泛應用。近年(nian)(nian)來，我國(guo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)消費量不(bu)斷(duan)提高，2014年(nian)(nian)國(guo)內(nei)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表觀消費量達到(dao)1606萬噸,據中國(guo)特(te)鋼(gang)企業協會統計，2019年(nian)(nian)中國(guo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)產(chan)量和(he)表觀消費量分別(bie)達到(dao)2940萬噸、2405萬噸。


  在各類不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)材料中(zhong)，由于(yu)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)具有全面的(de)(de)(de)(de)、良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)綜合性能，其使用量約占(zhan)整個不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)產量的(de)(de)(de)(de)65%~70%。然(ran)而，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕性是相對(dui)(dui)的(de)(de)(de)(de)，例(li)如(ru)，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)對(dui)(dui)氯離子具有高度的(de)(de)(de)(de)敏(min)感性，一定條件(jian)下，微量氯離子就能夠(gou)引起應力腐蝕開裂(lie)。據(ju)統計，應力腐蝕失(shi)效(xiao)在不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)承壓設備各種腐蝕失(shi)效(xiao)模式中(zhong)所占(zhan)比例(li)達到了(le)55%。


  奧氏體不銹鋼(gang)(gang)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)普遍性，一方(fang)面(mian)源于(yu)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)材(cai)料使用的(de)(de)日益廣泛(fan)，另一方(fang)面(mian)源于(yu)氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)廣泛(fan)存(cun)在(zai)(zai)。工業(ye)用水、保溫材(cai)料、催化劑(ji)等都(dou)是氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)來源，雖然(ran)有時這些環(huan)境(jing)中(zhong)氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)濃度非(fei)常小，但微量的(de)(de)氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)常會(hui)在(zai)(zai)某個部位(wei)富集。因此，即使在(zai)(zai)嚴(yan)(yan)格的(de)(de)預防措施下，奧氏體不銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失(shi)效事故(gu)仍然(ran)頻繁發生。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷(duan)裂(lie)(lie)屬于(yu)低應(ying)(ying)力(li)脆性斷(duan)裂(lie)(lie)，裂(lie)(lie)紋具有很(hen)大的(de)(de)隱蔽性。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)(lie)通常集中(zhong)于(yu)尿素合成(cheng)塔襯(chen)里(li)背面(mian)、廢熱鍋爐的(de)(de)爐管、蒸汽分配(pei)器(qi)(qi)、冷凝(ning)水收集器(qi)(qi)、蒸汽發生器(qi)(qi)、乙烯裝置稀釋(shi)蒸汽發生器(qi)(qi)等設(she)備，由于(yu)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失(shi)效造成(cheng)的(de)(de)后果(guo)小則(ze)停產(chan)維修或設(she)備報(bao)廢，大則(ze)引起泄漏、爆炸(zha)等嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)事故(gu)。在(zai)(zai)API 581 中(zhong)，氯(lv)(lv)化物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)(lie)最高敏感(gan)性的(de)(de)嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)性指數居各類(lei)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏感(gan)性指數之首。


  應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕是個復雜的(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)(su)眾多(duo)，裂紋一旦形成則(ze)難以控制(zhi)，設備的(de)(de)(de)(de)安(an)全運行得不(bu)到保障，嚴重威脅企(qi)業(ye)的(de)(de)(de)(de)正常生產。雖然人們已對奧氏(shi)體不(bu)銹鋼應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕做了(le)大量(liang)研(yan)(yan)究(jiu)，但是對應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕機(ji)理(li)以及過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)認識(shi)還不(bu)夠(gou)充分，對影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)(su)考(kao)慮還不(bu)周全，從而(er)導致(zhi)應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失(shi)效(xiao)分析具(ju)有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)不(bu)確定(ding)(ding)性(xing)。同(tong)時，應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失(shi)效(xiao)概率(lv)分析是風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)的(de)(de)(de)(de)重要組成部分。2009年頒布的(de)(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)力(li)(li)管道(dao)安(an)全技術(shu)監察(cha)規(gui)程(cheng)(cheng)(cheng)－工業(ye)管道(dao)》首次規(gui)定(ding)(ding)在定(ding)(ding)期檢驗中可以按(an)照基于(yu)風險(xian)(xian)(xian)檢驗（RBI)的(de)(de)(de)(de)結果確定(ding)(ding)檢驗周期。2009年頒布的(de)(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)(ding)式(shi)(shi)壓(ya)力(li)(li)容(rong)器安(an)全技術(shu)監察(cha)規(gui)程(cheng)(cheng)(cheng)》要求(qiu)第II類壓(ya)力(li)(li)容(rong)器或(huo)者用戶要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)其他壓(ya)力(li)(li)容(rong)器設計時，應出具(ju)包括主要失(shi)效(xiao)模式(shi)(shi)和風險(xian)(xian)(xian)控制(zhi)等內(nei)容(rong)的(de)(de)(de)(de)風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)報告。TSG D7003-2010《壓(ya)力(li)(li)管道(dao)定(ding)(ding)期檢驗規(gui)則(ze)－長(chang)輸（油(you)氣）管道(dao)》附件中推薦了(le)4種風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)方法。GB 150-2011《壓(ya)力(li)(li)容(rong)器》對風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)做了(le)原(yuan)則(ze)性(xing)規(gui)定(ding)(ding)。我國已將風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)納(na)入承壓(ya)設備的(de)(de)(de)(de)法規(gui)標(biao)準，但國內(nei)風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)研(yan)(yan)究(jiu)和實踐(jian)剛剛起步，有(you)(you)許多(duo)需要研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)問題。應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失(shi)效(xiao)作為(wei)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼材料的(de)(de)(de)(de)一種重要失(shi)效(xiao)模式(shi)(shi)，研(yan)(yan)究(jiu)其失(shi)效(xiao)概率(lv)可促(cu)進(jin)我國風險(xian)(xian)(xian)評估(gu)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)展。