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銹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。

 浙江至德鋼(gang)業(ye)有限公司對應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)影響(xiang)因(yin)(yin)素(su)、點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng)的(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)及(ji)隨機性、裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)萌(meng)生(sheng)(sheng)及(ji)擴展(zhan)、應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效概率等問題開展(zhan)了(le)研(yan)究，獲得了(le)介質壓力(li)(li)對力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)影響(xiang)規律(lv)，提出(chu)了(le)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)萌(meng)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)判據，解釋(shi)了(le)多數裂紋(wen)(wen)萌(meng)生(sheng)(sheng)于坑(keng)口或坑(keng)肩(jian)的(de)(de)(de)主要原因(yin)(yin)，列舉(ju)了(le)不(bu)銹鋼(gang)設備和管道失效分析案例。通(tong)過筆者的(de)(de)(de)研(yan)究，能夠促進(jin)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)理論和風險分析理論的(de)(de)(de)完(wan)善和發(fa)展(zhan)，對保障奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)設備的(de)(de)(de)安全運(yun)行具有重要意義(yi)。至德鋼業(ye)致力(li)于化(hua)工(gong)設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)(kao)(kao)性分析研(yan)究(jiu)，近年來，一直從(cong)事(shi)該領域(yu)的(de)研(yan)究(jiu)。化(hua)工(gong)裝(zhuang)備(bei)多屬(shu)于壓力(li)容(rong)器(qi)，處(chu)于高(gao)溫、高(gao)壓、腐蝕性介(jie)質中，因設(she)備(bei)失(shi)效(xiao)而引發的(de)災難性事(shi)故時(shi)有發生，為(wei)引起科研(yan)人(ren)員、企(qi)業(ye)技術人(ren)員的(de)足(zu)夠重視，筆者將近年來的(de)最(zui)新研(yan)究(jiu)成果與大(da)家分享，希望在(zai)提(ti)高(gao)化(hua)工(gong)裝(zhuang)備(bei)可(ke)靠(kao)(kao)(kao)性方(fang)面(mian)貢獻一份力(li)量(liang)。本(ben)書以設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)(kao)(kao)性分析領域(yu)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員為(wei)主要(yao)讀者，也可(ke)供高(gao)校相關專業(ye)科研(yan)人(ren)員、化(hua)工(gong)企(qi)業(ye)裝(zhuang)備(bei)工(gong)程技術人(ren)員參考(kao)。

  金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)遍(bian)及生(sheng)(sheng)產(chan)和生(sheng)(sheng)活(huo)的(de)各個(ge)領(ling)域，特(te)別是在(zai)石(shi)(shi)油煉(lian)制、石(shi)(shi)油化(hua)工、煤(mei)化(hua)工、鹽化(hua)工、冶金、核能等行業尤(you)為(wei)突出。金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)但引(yin)起(qi)資(zi)源浪費、環境污染，還嚴重影(ying)響(xiang)設備的(de)正常運行。特(te)別是壓(ya)力容器和管道等承壓(ya)設備，往往處于(yu)高溫、高壓(ya)環境，內部介質具(ju)有(you)易(yi)燃(ran)、易(yi)爆(bao)、有(you)毒(du)、強腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)等特(te)點(dian)，設備一旦(dan)發生(sheng)(sheng)破壞(huai)，將引(yin)起(qi)介質泄漏，進而(er)引(yin)起(qi)中毒(du)、火災或爆(bao)炸等事故，嚴重影(ying)響(xiang)人(ren)民財(cai)產(chan)和生(sheng)(sheng)命安全。為(wei)解決各種腐(fu)蝕(shi)(shi)問題，一方面要采取防腐(fu)蝕(shi)(shi)措施，另一方面則要使用大(da)量(liang)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)材料。其中，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)因具(ju)有(you)良好的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)而(er)被廣泛應用。近年(nian)來(lai)，我(wo)國(guo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)消(xiao)費量(liang)不(bu)斷提高，2014年(nian)國(guo)內不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表觀消(xiao)費量(liang)達(da)到1606萬(wan)(wan)(wan)噸(dun),據中國(guo)特(te)鋼(gang)(gang)企業協會統計，2019年(nian)中國(guo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)產(chan)量(liang)和表觀消(xiao)費量(liang)分別達(da)到2940萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)、2405萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)。

  在各類不銹(xiu)鋼(gang)材料中，由于奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)具有全面的、良好(hao)的綜合性能(neng)，其使用量(liang)(liang)約占整個不銹(xiu)鋼(gang)產量(liang)(liang)的65%~70%。然而，奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的耐腐(fu)蝕性是相對的，例如，奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)對氯離子具有高(gao)度的敏感(gan)性，一定條(tiao)件下，微量(liang)(liang)氯離子就能(neng)夠引起應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕開裂(lie)。據統計，應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕失效(xiao)在不銹(xiu)鋼(gang)承(cheng)壓設備各種腐(fu)蝕失效(xiao)模(mo)式中所占比例達到了55%。

  奧氏體不銹鋼應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)普遍性(xing)(xing)(xing)，一方面源(yuan)于(yu)(yu)(yu)奧氏體不銹鋼材(cai)料使用的(de)(de)日益廣泛，另一方面源(yuan)于(yu)(yu)(yu)氯(lv)離子的(de)(de)廣泛存在。工業用水、保溫材(cai)料、催化(hua)劑(ji)等都是(shi)氯(lv)離子的(de)(de)來(lai)源(yuan)，雖(sui)然(ran)有(you)時這些環境(jing)中氯(lv)離子濃度非常小，但微(wei)量的(de)(de)氯(lv)離子常會在某個部(bu)位富集。因此，即使在嚴格的(de)(de)預防措施下，奧氏體不銹鋼在氯(lv)離子環境(jing)中的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)效事(shi)故(gu)仍然(ran)頻(pin)繁(fan)發生。應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷裂(lie)屬(shu)于(yu)(yu)(yu)低應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)脆性(xing)(xing)(xing)斷裂(lie)，裂(lie)紋具有(you)很大的(de)(de)隱蔽性(xing)(xing)(xing)。應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂(lie)通常集中于(yu)(yu)(yu)尿素合成(cheng)塔襯里背面、廢熱(re)鍋爐的(de)(de)爐管、蒸汽分(fen)配器(qi)(qi)(qi)、冷(leng)凝(ning)水收集器(qi)(qi)(qi)、蒸汽發生器(qi)(qi)(qi)、乙烯裝置稀釋蒸汽發生器(qi)(qi)(qi)等設備，由于(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)效造成(cheng)的(de)(de)后果小則停(ting)產維修或(huo)設備報廢，大則引(yin)起泄漏、爆炸等嚴重事(shi)故(gu)。在API 581 中，氯(lv)化(hua)物(wu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂(lie)最高敏(min)感性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)嚴重性(xing)(xing)(xing)指數(shu)居各類應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)指數(shu)之首。

  應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)個復雜的(de)(de)(de)過程，影(ying)響因素眾多，裂紋一旦形(xing)成則難以(yi)控制，設(she)備(bei)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)運行得不到保障，嚴重(zhong)(zhong)威脅(xie)企業的(de)(de)(de)正(zheng)常生產(chan)。雖(sui)然人(ren)們已(yi)對(dui)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)做(zuo)(zuo)了大(da)量研(yan)究(jiu)，但(dan)是(shi)對(dui)應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)機理以(yi)及(ji)過程的(de)(de)(de)認(ren)識還不夠充分(fen)，對(dui)影(ying)響因素考慮還不周(zhou)(zhou)全(quan)，從(cong)而導致應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效分(fen)析(xi)具(ju)有很(hen)大(da)的(de)(de)(de)不確(que)定(ding)性。同時(shi)，應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效概率(lv)分(fen)析(xi)是(shi)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)組成部分(fen)。2009年(nian)(nian)頒(ban)布的(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管道(dao)安(an)全(quan)技術(shu)(shu)監察規程－工業管道(dao)》首次規定(ding)在(zai)定(ding)期檢驗中可以(yi)按照基于(yu)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)檢驗（RBI)的(de)(de)(de)結果確(que)定(ding)檢驗周(zhou)(zhou)期。2009年(nian)(nian)頒(ban)布的(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)式壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)安(an)全(quan)技術(shu)(shu)監察規程》要(yao)求第II類壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)或者用(yong)戶要(yao)求的(de)(de)(de)其他壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)設(she)計時(shi)，應(ying)出具(ju)包括主要(yao)失(shi)效模式和(he)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)控制等內(nei)容(rong)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)報(bao)告。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管道(dao)定(ding)期檢驗規則－長輸(shu)（油氣）管道(dao)》附件(jian)中推薦(jian)了4種風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)方法(fa)。GB 150-2011《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)》對(dui)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)做(zuo)(zuo)了原則性規定(ding)。我國(guo)已(yi)將風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)納入承壓(ya)(ya)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)法(fa)規標準，但(dan)國(guo)內(nei)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)研(yan)究(jiu)和(he)實(shi)踐剛剛起步，有許多需要(yao)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)問題(ti)。應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效作為奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼材料的(de)(de)(de)一種重(zhong)(zhong)要(yao)失(shi)效模式，研(yan)究(jiu)其失(shi)效概率(lv)可促(cu)進(jin)我國(guo)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)(ping)(ping)估(gu)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發展。