单体计量槽裂纹分析及对策

郭 颖 刘杲凯

（巨化集团公司压力容器检测站 浙江衢州）

1.容器基本情况

容器设计单位，巨化规划设计院。制造单位，北京金属结构厂。容器内径2200 mm，厚度8 mm，材料1Cr18Ni9Ti。介质氯乙稀，设计压力0.7 MPa，工作温度为常温，工作压力0.5 MPa。2010年对容器进行全面检验，测定最小壁厚7.4 mm，正常。焊缝渗透检测时，发现上封头环缝（外表面）两侧热影响区存在大量表面裂纹，裂纹垂直于焊缝。选择3处裂纹部位用砂轮机打磨，打磨深度2 mm，仍有裂纹显示（图1）。对焊缝进行大范围渗透检测，发现中、下部环缝两侧热影响区均存在大量表面裂纹，鉴于大量表面裂纹难以打磨消除，将该容器的安全状况等级定为5级。

2.检验分析

对容器本体材料进行化学成分分析，分析结果表明材料正常，打开人孔进入容器内壁进行渗透检测，未发现表面裂纹（容器内部介质为氯乙烯单体，无氯离子产生条件），说明应力腐蚀裂纹是由外表面产生的。该容器外部保温材料为岩棉，通过对容器外表面的岩棉（浸出液离子含量按JC/T 618-1996）进行氯离子含量测定，氯离子含量为94×10-6。

3.检验结论

容器经过长时间使用，雨水和空气中的冷凝水进入保温层内部，经过不断蒸发，保温层中的氯离子逐渐浓缩在容器外表面，在拉伸应力的作用下，钝化膜被破坏的区域成为腐蚀电池的阳极区，产生连续不断地电化学腐蚀，最终导致应力腐蚀裂纹产生。

图1 砂轮机打磨显示的裂纹

4.教训和启示

不锈钢容器应尽量避免采用氯离子、氟离子含量高的岩棉保温材料，而在其他的不锈钢存在氯离子、氟离子应力腐蚀条件时，应通过选择耐腐蚀材料、控制应力、降低介质氯离子、氟离子含量来防止应力腐蚀裂纹的产生。

（1）材料。材料选择上，选用更耐腐蚀的不锈钢（如304/304L、316/316L或者双相不锈钢）。保温材料，避免采用氯离子、氟离子含量高的岩棉保温材料。

（2）控制应力。降低设备的残余应力，在容器的生产制造过程中对焊接工艺、焊接材料进行严格质量控制，对应力集中部位尽可能实施消除应力处理。改进最后一道的酸洗钝化工艺,使不锈钢表面能形成良好致密的保护膜。最后对加工表面进行抛光,以消除表面的划痕及压伤,保持表面光滑,防止应力集中的产生。

（3）腐蚀环境。控制介质中氯离子、氟离子含量。内表面或外表面采用致密性好的环氧树脂等涂料对腐蚀环境进行隔离。