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(ying)力腐蝕(shi)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(gang)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。

 浙江至德鋼業(ye)有限公(gong)司對(dui)應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)影(ying)響(xiang)因(yin)素、點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑的(de)產(chan)生(sheng)(sheng)及(ji)隨機性、裂紋的(de)萌生(sheng)(sheng)及(ji)擴展、應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)效(xiao)(xiao)概率等問題開展了(le)研究，獲得(de)了(le)介(jie)質壓力(li)對(dui)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)影(ying)響(xiang)規律，提出了(le)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)萌生(sheng)(sheng)的(de)判(pan)據，解(jie)釋了(le)多數裂紋萌生(sheng)(sheng)于坑口或坑肩的(de)主要(yao)原(yuan)因(yin)，列舉了(le)不銹(xiu)鋼設備和(he)管道(dao)失(shi)效(xiao)(xiao)分析(xi)案例。通(tong)過筆者的(de)研究，能夠(gou)促進應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)理(li)論和(he)風險分析(xi)理(li)論的(de)完善(shan)和(he)發展，對(dui)保(bao)障奧氏體不銹(xiu)鋼設備的(de)安全運(yun)行(xing)具有重要(yao)意義。至德鋼業致力(li)于化工(gong)(gong)設(she)備可靠(kao)性分析研究(jiu)，近年來，一直從(cong)事(shi)(shi)該領域的(de)(de)研究(jiu)。化工(gong)(gong)裝備多(duo)屬于壓力(li)容器，處(chu)于高(gao)溫、高(gao)壓、腐蝕(shi)性介(jie)質中(zhong)，因設(she)備失效(xiao)而引發的(de)(de)災難(nan)性事(shi)(shi)故時有發生(sheng)，為(wei)引起科研人員(yuan)、企業技術人員(yuan)的(de)(de)足夠(gou)重視，筆者(zhe)將近年來的(de)(de)最新(xin)研究(jiu)成果與大家分享，希望在提高(gao)化工(gong)(gong)裝備可靠(kao)性方面貢獻(xian)一份力(li)量。本書以設(she)備可靠(kao)性分析領域的(de)(de)研究(jiu)人員(yuan)為(wei)主要(yao)讀者(zhe)，也可供高(gao)校(xiao)相關專(zhuan)業科研人員(yuan)、化工(gong)(gong)企業裝備工(gong)(gong)程技術人員(yuan)參考。

  金屬腐(fu)蝕遍及生(sheng)產(chan)和生(sheng)活的各個領域，特(te)別是(shi)在(zai)石(shi)油(you)煉(lian)制、石(shi)油(you)化(hua)工、煤化(hua)工、鹽化(hua)工、冶金、核能(neng)等(deng)行業尤為(wei)突出。金屬腐(fu)蝕不(bu)(bu)(bu)但引(yin)起(qi)資源(yuan)浪費、環(huan)境(jing)污染，還嚴重影響(xiang)設(she)備的正(zheng)常運行。特(te)別是(shi)壓力容(rong)器和管道等(deng)承(cheng)壓設(she)備，往(wang)往(wang)處于高溫、高壓環(huan)境(jing)，內部介(jie)質具(ju)有易燃、易爆、有毒、強腐(fu)蝕性(xing)等(deng)特(te)點，設(she)備一旦發生(sheng)破壞，將引(yin)起(qi)介(jie)質泄漏，進而(er)引(yin)起(qi)中(zhong)毒、火(huo)災或(huo)爆炸等(deng)事故(gu)，嚴重影響(xiang)人民財產(chan)和生(sheng)命安全。為(wei)解決各種腐(fu)蝕問題，一方面要采取防腐(fu)蝕措(cuo)施，另一方面則要使用大量的耐腐(fu)蝕性(xing)材料(liao)。其中(zhong)，不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼因(yin)具(ju)有良好的耐腐(fu)蝕性(xing)而(er)被(bei)廣泛(fan)應用。近年來，我國(guo)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼消費量不(bu)(bu)(bu)斷提高，2014年國(guo)內不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)觀消費量達(da)到1606萬(wan)(wan)噸,據中(zhong)國(guo)特(te)鋼企(qi)業協會(hui)統計，2019年中(zhong)國(guo)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼的產(chan)量和表(biao)觀消費量分別達(da)到2940萬(wan)(wan)噸、2405萬(wan)(wan)噸。

  在各(ge)類不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)材料中(zhong)，由于(yu)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)具有全(quan)面的(de)、良好的(de)綜合性能，其使用量約占(zhan)整(zheng)個(ge)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)產量的(de)65%~70%。然而，奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐腐蝕(shi)性是相對的(de)，例如，奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)對氯離(li)子(zi)具有高(gao)度的(de)敏感性，一定條(tiao)件(jian)下，微量氯離(li)子(zi)就能夠引起應(ying)力腐蝕(shi)開裂。據統計，應(ying)力腐蝕(shi)失效在不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)承壓設備各(ge)種腐蝕(shi)失效模式(shi)中(zhong)所占(zhan)比例達到了55%。

  奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的普遍(bian)性，一方(fang)面(mian)源于奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)材料(liao)使用的日益(yi)廣泛，另一方(fang)面(mian)源于氯(lv)(lv)離子(zi)的廣泛存在。工(gong)業用水、保(bao)溫材料(liao)、催化(hua)(hua)劑等(deng)都是氯(lv)(lv)離子(zi)的來源，雖(sui)然有時這些(xie)環境中(zhong)氯(lv)(lv)離子(zi)濃度(du)非(fei)常小(xiao)，但微量的氯(lv)(lv)離子(zi)常會在某個部(bu)位(wei)富集(ji)。因此，即使在嚴(yan)格的預防措施下，奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在氯(lv)(lv)離子(zi)環境中(zhong)的應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)失效事(shi)(shi)故(gu)仍然頻繁發生(sheng)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)屬于低(di)應(ying)(ying)力(li)脆性斷裂(lie)，裂(lie)紋(wen)具有很(hen)大的隱蔽性。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)通常集(ji)中(zhong)于尿(niao)素合成(cheng)塔襯里背面(mian)、廢(fei)熱鍋爐的爐管、蒸汽分配器(qi)、冷凝(ning)水收集(ji)器(qi)、蒸汽發生(sheng)器(qi)、乙烯(xi)裝置稀釋蒸汽發生(sheng)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)，由于應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)失效造成(cheng)的后果小(xiao)則停產(chan)維(wei)修或設(she)備(bei)報(bao)廢(fei)，大則引起泄漏、爆炸等(deng)嚴(yan)重事(shi)(shi)故(gu)。在API 581 中(zhong)，氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)最高敏(min)(min)感性的嚴(yan)重性指數居各類應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)(min)感性指數之(zhi)首。

  應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是個(ge)復雜(za)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程，影(ying)響(xiang)因素眾多(duo)，裂紋一旦形成則難以控制，設備(bei)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)(quan)運行得不(bu)到保障，嚴(yan)重威脅企業(ye)的(de)(de)(de)正常生產。雖然(ran)人們已(yi)(yi)對(dui)(dui)(dui)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)做了大量研究(jiu)(jiu)，但(dan)是對(dui)(dui)(dui)應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機理以及過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)認識還不(bu)夠充分，對(dui)(dui)(dui)影(ying)響(xiang)因素考慮還不(bu)周全(quan)(quan)，從而(er)導致應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)分析(xi)具(ju)有很大的(de)(de)(de)不(bu)確(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)性。同時，應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)概(gai)率(lv)分析(xi)是風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)重要(yao)組成部分。2009年(nian)頒(ban)布的(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓力(li)(li)(li)(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)安(an)全(quan)(quan)技術監察(cha)規(gui)(gui)(gui)程－工(gong)業(ye)管(guan)道(dao)(dao)》首次(ci)規(gui)(gui)(gui)定(ding)(ding)(ding)(ding)在定(ding)(ding)(ding)(ding)期(qi)檢驗(yan)中可以按(an)照基于(yu)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)檢驗(yan)（RBI)的(de)(de)(de)結(jie)果確(que)定(ding)(ding)(ding)(ding)檢驗(yan)周期(qi)。2009年(nian)頒(ban)布的(de)(de)(de)TSG 21-2016《固(gu)定(ding)(ding)(ding)(ding)式(shi)壓力(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)安(an)全(quan)(quan)技術監察(cha)規(gui)(gui)(gui)程》要(yao)求(qiu)第II類(lei)壓力(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)或(huo)者用戶要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)其(qi)他壓力(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)設計時，應出具(ju)包括主要(yao)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)模式(shi)和風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)控制等內(nei)容的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)報告。TSG D7003-2010《壓力(li)(li)(li)(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)定(ding)(ding)(ding)(ding)期(qi)檢驗(yan)規(gui)(gui)(gui)則－長輸（油氣）管(guan)道(dao)(dao)》附(fu)件中推薦了4種風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)方法(fa)。GB 150-2011《壓力(li)(li)(li)(li)(li)容器(qi)》對(dui)(dui)(dui)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)做了原則性規(gui)(gui)(gui)定(ding)(ding)(ding)(ding)。我國(guo)已(yi)(yi)將(jiang)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)納入承壓設備(bei)的(de)(de)(de)法(fa)規(gui)(gui)(gui)標(biao)準，但(dan)國(guo)內(nei)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)研究(jiu)(jiu)和實(shi)踐剛剛起步，有許(xu)多(duo)需要(yao)研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)問題。應力(li)(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)作為奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼材料的(de)(de)(de)一種重要(yao)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)模式(shi)，研究(jiu)(jiu)其(qi)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)概(gai)率(lv)可促進我國(guo)風(feng)(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)(gu)技術的(de)(de)(de)發展。