第三章 全面腐蝕  ▲

3.7 壓力容器全面腐蝕失效案例

Vol.1  案例

液態(tài)烴出口管線彎頭外腐蝕破裂

西北某400m3液態(tài)烴球罐，運行約15a，某年1月7日在正常運行時，下部進(jìn)口管線彎頭發(fā)生泄漏，泄漏速率逐漸增加，最終導(dǎo)致罐區(qū)起火、爆炸，事故共造成6人死亡、1人重傷、5人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)損失900余萬元。

管子規(guī)格為Φ108mm×5mm，操作壓力0.4-0.5MPa，溫度為小于40℃，介質(zhì)為C4（含H2O）。宏觀檢查管子內(nèi)壁腐蝕較輕，無腐蝕坑；管外全面腐蝕嚴(yán)重，圖3-28為泄漏管段外表面宏觀形貌。管子化學(xué)成分分析符合GB 9948中20鋼要求，實測未開裂的直管段力學(xué)性能，Rm 450-500MPa合格，A 12-22%，明顯下降；常溫沖擊試驗結(jié)果，2.5×10×55mm試樣KV0.2 30-50J、-20℃KV0.2 6-12J。彎頭金相組織晶粒較粗大，含有少量的魏氏組織，焊縫熱影響區(qū)有魏氏組織存在。在塑性變形較大區(qū)域，珠光體明顯分解，滲碳體分布于晶粒晶界。腐蝕表面微觀形貌為全面腐蝕特征，圖3-29。測厚結(jié)果顯示，彎頭斷口附近區(qū)域壁厚嚴(yán)重減薄，最小壁厚小于1.0mm，圖3-30。

綜合分析結(jié)果表明，該彎頭泄漏是因外表面嚴(yán)重腐蝕減薄穿孔造成的。彎頭使用時間約15a，因腐蝕滲氫，材料脆性增加，泄漏時因當(dāng)時氣溫約-10℃左右，加之物料泄漏后在穿孔處氣化，導(dǎo)致局部降溫，所以，事故狀態(tài)時，彎頭材料脆性較大，在內(nèi)壓作用下，穿孔部位快速擴(kuò)展斷裂。

圖3-28a  斷裂后的彎管

圖3-28b  法蘭直管外表面腐蝕坑

圖3-28  泄漏管子外表面宏觀形貌

圖3-29a  直管外壁

圖3-29b  彎頭外壁

圖3-29  管子外表面腐蝕微觀形貌

圖3-30  斷口附近壁厚

Vol.2  案例

尿素塔襯里和塔內(nèi)件均勻腐蝕

01 尿素塔塔板和塔內(nèi)件的腐蝕

某大化肥廠在早期檢查塔板時，宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)部分塔板已經(jīng)從原8mm厚減薄到3.5mm 左右，耳座腐蝕從6mm減薄至2mm、變形及焊接部位的嚴(yán)重腐蝕（圖3-31）。

a．耳座的腐蝕減薄及變形

 b. 耳座腐蝕減薄

c. 耳座焊接收弧部位點蝕

d.耳座單邊未焊引起的縫隙腐蝕

e.溢流管環(huán)焊縫縫隙腐蝕開裂

 圖3-31  耳座腐蝕減薄、變形及焊接部位的嚴(yán)重腐蝕

把座耳剖開觀察，發(fā)現(xiàn)平行于軋制表面上的腐蝕形態(tài)是屬于沿晶形態(tài)，深度2～3個晶粒。同時晶粒本身也被腐蝕，由于這種腐蝕有別于—般的晶間腐蝕和均勻腐蝕，故被稱為晶界優(yōu)先的均勻腐蝕形態(tài)，見圖3-32。

a. 座耳軋制表面上的腐蝕形態(tài)

b. 座耳軋制表面上的腐蝕形態(tài)

圖3-32  座耳軋制表面上的腐蝕形態(tài)

座耳的機(jī)加工端面的晶間腐蝕明顯，使之成為蜂窩狀，沿軋制的條狀δ鐵素體深入母材(圖3-33）。

a. 座耳機(jī)加工端面的晶間腐蝕

b.座耳的機(jī)加工端面的剖面

圖3-33  座耳軋制表面上和機(jī)加工端面和的腐蝕形態(tài)

02 襯里板母材腐蝕減薄 

某大化肥廠從1987年開始發(fā)現(xiàn)有幾塊襯里板嚴(yán)重腐蝕減薄，其中有1塊襯板中部約有0.7～0.8m2的面積減薄量大大超過正常值。1982年7月檢測其腐蝕率為0.354mm·a-1，1989年12月檢測最大腐蝕率達(dá)到0.6～0.8mm·a-1，到1990年檢測時，3塊板中最嚴(yán)重的僅剩4.4mm厚。

一些廠尿素合成塔襯里板嚴(yán)重腐蝕，有的襯里表面凸凹不平如圖3-34a，有的表面則布滿大大小小的麻坑如圖3-34b，有的形成方向不同的條紋或細(xì)細(xì)的溝槽，如圖3-34c。

a.襯里表面凸凹不平

b.表面布滿的麻坑

c.形成方向不同的條紋或細(xì)細(xì)的溝槽

圖3-34  尿素合成塔襯里板嚴(yán)重腐蝕形態(tài)