304 奥氏体不锈钢管道焊缝氯离子腐蚀渗漏浅析

304奥氏体不锈钢管道焊缝氯离子腐蚀渗漏浅析摘要上海松江某电子工程项目，工业自来水系统和冲身洗眼器系统的管道安装，经过验收→使用→出现渗漏→整改→使用→又出现渗漏。对此，依据具体情况进行分析研究，从查证资料显示和该工程上的管道渗漏实际情况来看，渗漏的原因在于自来水中的氯离子对奥氏体不锈钢腐蚀所致。关键词奥氏体不锈钢；氩弧焊接；氯离子；孔蚀；渗漏TheProbeofCorrosionLeakageinWeldingseambychlorideIonofAusteniticStainlessSteel304PipeAbstractThepopesforindustrialtapwatersystemandbodyandeyewashsystemwereinstalledinanelectronicmanufacturerinSongjiang,Shanghai,whichexperiencedacceptamce,operation,leakage,repair,operation,andleakageonceagain.ThereasonofleakagewasfoundcausedbycorrisonofAusteniticssfromchlorideionintapasshownthroughexaminationactualleakageinpipeanddataretrieve.KeywordsAusteniticsteel;welding;Chlorideion;Holecorrosion0引言能、焊接材料、焊接工艺满足现场要求。7整改现场协调进场了ZX-ST逆变直流氩弧焊机3台、持有压力管道焊接资格证的优秀焊工3名7及具有丰富施工经验的管工7工程施工及验收规范》GB50236-98进行了技能复核考试并全部合格。在整改过程中我们从焊接设备、焊接材料、层焊道焊至整圈焊缝3/4左右时，由焊工和焊接检查，要求确保根部焊缝的成型质量，做到无氧化、无未焊透、无未熔合、无焊瘤等焊接缺陷，如发现缺陷必须清除、补焊，经再检查合格后方能施焊剩余1/4以及盖面层；规定每个焊缝在焊接20mm处贴上焊缝标签，及时做好焊接记录，并在系统轴侧图上对应位置标上焊缝号和焊工代号，这些资料要经过业主方和施工方相关人员签字确认，编入交工验收资料。该次整改经过严格的规范施工，成品的整体质量，特别是焊接质量是符合《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98国家规范要求的。但是，该项目FABL20洁净室的管路在4月3日完成整改后，到7月25日仅3个半月就又出现了渗漏；FAB1层冲身洗眼器系统DN65主管管路在6月25日整改完成后，到8月16日进行统计检查时仅53天就又出现了渗漏，甚至管件母材也出现了渗漏。这给了我们极大的震动，找渗漏原因。1问题分析对奥氏体不锈钢腐蚀所致。分析如下：1.1氯离子是奥氏体不锈钢的克星对于奥氏体不锈钢来说，氯化物溶液（主要可能发生晶间腐蚀。这里将孔蚀的机理表述如下（见图12孔蚀发生于易钝化的金属，如不锈钢、钛铝的活性离子（Cl-、Br-），钝化膜在局部破坏，微Cl-从孔外迁移入孔内，Cl-增浓；金属离子水解产生H+，孔内pH值下降。H+和Cl-形成腐蚀强烈的盐酸，如下式：M++Cl-+HO=MOH↓+H++Cl-成（H+、Cl-）和区外迥然不同。当区的pH值下度不大，危险性也较小。21.2以下三个实例证明304、316L奥氏体不锈钢，不具备耐氯离子腐蚀功能例1——《岭澳核电站循环水过滤系统316L不锈钢管道点腐蚀的理论分析》中论述，反冲洗海水管道设计流速2.3m/s，设计采用公称直径150mm（壁厚7.11mm）的316L不锈钢管。输送的海水氯含量为17g/L，摩尔浓度为0.48mol/L，为防止回路中海生物滋生，注入次氯酸钠溶液，使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。该管道于2000年5月17日完成安装交付调试，进行单体调试及系统试运。2001年4月，1号机组平段弯头焊口处，泄漏点表现为穿透性孔，孔的直径很小，但肉眼可见，管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹，判断为典型的不锈钢点腐蚀。316L碳的含量，减少了焊后碳化铬的晶界沉淀，在焊后提供了较好的耐蚀性，但316L不锈钢在氯化物环境中，对应力腐蚀开裂最为敏感，不具备耐氯离子腐蚀的功能。已经证明将不锈钢的标准级别，如316L型不锈钢用于海水系统是不成功的。另可能性，并且由于条件所限，现场焊后无法对焊提供了条件。图1孔蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀发展阶段示意图例2——化学工业出版社《压力容器腐蚀与控种局部腐蚀，虽然因点蚀而损失的金属质量很少，但若连续发展，能导致腐蚀穿孔或引力腐蚀破裂，用板厚为4mm~6mm的SUS304、304L、316、316L不锈钢板焊接而成，因基础沉降要求，在制造安装后充水，水源来自消防水龙头，仅经3个月~4个月放水检查时，就发现有严重的点蚀，最多者一只罐达200多个蚀坑，最深者达4mm~5mm，设备已不能正常运转，只好报废，造成巨大经济损失。其原因为水中含有氯离子（76ì1Cl-~1152ìg·g-1例3——化学工业出版社《压力容器腐蚀与控炉管的材料是TP304H不锈钢，在制造过程中，曾时采用了含有少量氯离子（约40ìg·g-1）的自来进而导致晶间型氯化物应力腐蚀破裂。从以上三个实例证明了奥氏体不锈来水作用下，就极易受到腐蚀破坏。1.3对于304奥氏体不锈钢管道渗漏的分析1）对304奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的分析304奥氏体不锈钢是最普遍常用的不锈钢之子是其克星，不具备耐氯离子腐蚀功能。另外与316L奥氏体不锈钢相比，316L奥氏体不锈钢含碳量在0.03%以下，而在该工程上用的304奥氏体不锈钢含碳量在0.08%以下，含碳量增加了近两倍，在热影响作用下要产生晶间贫铬区；钼是奥氏体不锈钢中抗孔蚀（即点腐蚀）的重要元素，316L奥氏体不锈钢含有2%的钼元素，而304奥氏体不锈钢中根本不含钼元素。这两点也给氯离子对304上304奥氏体不锈钢管道渗漏的原因之一（见图2图2管子腐蚀渗漏实例2）对管内介质自来水的分析城市自来水国家标准GB5749-85规定，氯化物含量250mg/L；《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97第8.2.1款规定，冲洗管道离子含量不得超过25×10-6（25在该厂区使用的自来水并没有经过水处理，其氯离子含量已经远远超过25ppm。即使氯离子含量不超过25ppm，也不能避免对奥氏体不锈钢的氯离子是304奥氏体不锈钢管道渗漏的原因之一。3）管内自来水流速与腐蚀关系的分析在冲身洗眼器管道系统的运行情况看，其渗不锈钢管壁的腐蚀也越来越快，直至穿孔渗漏。所以在这个系统的647个焊口总数中，渗漏焊口数就有82个，渗漏率达13%，而且渗漏部位多数在时钟符号的5~7点钟位置。在统计水流速度较快的水泵房等循环水系统时，焊口总数159个，到8月16日统计复查时，焊缝尚未发现渗漏。这充分证明水流速度慢或基本停流是304奥氏体不锈钢管道在很短时间内就渗漏的原因。4）对于焊缝渗漏的分析在流通介质中有较高氯离子含量的整个管路，焊缝是最易被腐蚀渗漏的薄弱环节，其原因是：焊缝表面的波纹增加不平整度；焊缝熔合线温度烧损，又得不到焊丝中合金元素的补充，会造成晶间贫铬等倾向；热影响区表面生成铁和铬的氧化膜，膜下方的金属基本是贫铬状态；现场焊缝又不能进行固溶处理；管道内壁焊缝及近缝区又未进行酸洗钝化等。这些方面，都是造成焊缝在漏率高达13%（见图3图3焊缝腐蚀渗漏实例图4焊缝腐蚀渗漏实例5）对于管件渗漏的分析（1）CUB厂房ICW工业自来水304奥氏体不锈钢管道，规格为φ325mm×4.5mm，整个管路和7只弯头是2004年9月份第一次整改安装完成的。这次（2006年5月10日）整改期间发现7只弯头中有5只出现严重腐蚀渗漏（见图4（2）在管路渗漏点统计中显示，管件渗漏10个（三通6个、大小头1个、弯头3渗漏原因经过分析除有热影响外，还有如下因素：件被腐蚀渗漏的原因。2 结语以上是对304奥氏体不锈钢管道渗漏原因是自发生，起到防微杜渐的作用。参考文献[1]左景伊.腐蚀数据与选材手册[M].北京:化学工业出版社,2008[2]任凌波,任晓蕾.压力容器腐蚀与控制[M].北京:化学工业出版社,2003[3]于启湛,史春之.不锈钢的焊接[M].北京:机