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)力腐蝕開(kai)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。


 浙江至德鋼業有限(xian)公司對(dui)應力(li)腐蝕(shi)(shi)影(ying)響(xiang)因素、點蝕(shi)(shi)坑(keng)的(de)(de)產(chan)生及隨(sui)機性、裂紋的(de)(de)萌生及擴展(zhan)、應力(li)腐蝕(shi)(shi)失效(xiao)概率等問題開展(zhan)了(le)研(yan)(yan)究，獲得了(le)介質壓(ya)力(li)對(dui)力(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang)規律，提出了(le)點蝕(shi)(shi)萌生的(de)(de)判據(ju)，解釋了(le)多數裂紋萌生于坑(keng)口或坑(keng)肩的(de)(de)主要(yao)原因，列舉了(le)不(bu)(bu)銹鋼設(she)備和管道失效(xiao)分析(xi)案例。通過(guo)筆者的(de)(de)研(yan)(yan)究，能(neng)夠促進(jin)應力(li)腐蝕(shi)(shi)理論(lun)和風險分析(xi)理論(lun)的(de)(de)完善和發展(zhan)，對(dui)保障奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼設(she)備的(de)(de)安(an)全運行具有重要(yao)意義。至(zhi)德鋼業(ye)(ye)致力于化(hua)工(gong)設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)性(xing)分(fen)(fen)析研究(jiu)，近年來(lai)，一(yi)直從(cong)事該領(ling)域(yu)的(de)研究(jiu)。化(hua)工(gong)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)多屬于壓力容器，處于高溫(wen)、高壓、腐蝕性(xing)介(jie)質中，因設(she)備(bei)失(shi)效而(er)引發的(de)災難(nan)性(xing)事故時有(you)發生，為(wei)引起科(ke)研人(ren)員、企業(ye)(ye)技(ji)術(shu)人(ren)員的(de)足夠(gou)重視，筆者將近年來(lai)的(de)最新研究(jiu)成果(guo)與大家(jia)分(fen)(fen)享(xiang)，希望在提高化(hua)工(gong)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)可(ke)靠(kao)性(xing)方面貢獻(xian)一(yi)份力量。本書以設(she)備(bei)可(ke)靠(kao)性(xing)分(fen)(fen)析領(ling)域(yu)的(de)研究(jiu)人(ren)員為(wei)主要讀者，也可(ke)供高校相關專業(ye)(ye)科(ke)研人(ren)員、化(hua)工(gong)企業(ye)(ye)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員參考。


  金屬腐蝕(shi)遍及生產和(he)生活(huo)的(de)各(ge)個領(ling)域，特別(bie)是在石油煉制、石油化(hua)工(gong)(gong)、煤化(hua)工(gong)(gong)、鹽(yan)化(hua)工(gong)(gong)、冶金、核能等(deng)(deng)行業尤為(wei)突出。金屬腐蝕(shi)不(bu)但引起(qi)資源浪費(fei)(fei)、環(huan)境(jing)(jing)污染，還(huan)嚴重影(ying)響(xiang)設(she)備(bei)(bei)的(de)正常運行。特別(bie)是壓力容(rong)器(qi)和(he)管道等(deng)(deng)承壓設(she)備(bei)(bei)，往往處于高溫、高壓環(huan)境(jing)(jing)，內部介質(zhi)具(ju)有易燃、易爆、有毒、強腐蝕(shi)性(xing)等(deng)(deng)特點，設(she)備(bei)(bei)一(yi)旦發生破壞，將引起(qi)介質(zhi)泄漏，進而(er)引起(qi)中毒、火災或(huo)爆炸(zha)等(deng)(deng)事故(gu)，嚴重影(ying)響(xiang)人民財(cai)產和(he)生命安(an)全。為(wei)解決各(ge)種腐蝕(shi)問題，一(yi)方(fang)面要采取防腐蝕(shi)措施，另一(yi)方(fang)面則要使用(yong)大量(liang)的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)材料(liao)。其中，不(bu)銹(xiu)鋼因具(ju)有良好的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)而(er)被廣泛(fan)應用(yong)。近年來，我國(guo)(guo)不(bu)銹(xiu)鋼消費(fei)(fei)量(liang)不(bu)斷提高，2014年國(guo)(guo)內不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)觀(guan)消費(fei)(fei)量(liang)達到1606萬噸,據中國(guo)(guo)特鋼企(qi)業協(xie)會統計，2019年中國(guo)(guo)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)產量(liang)和(he)表(biao)觀(guan)消費(fei)(fei)量(liang)分別(bie)達到2940萬噸、2405萬噸。


  在(zai)各類不銹鋼(gang)(gang)材(cai)料中(zhong)(zhong)，由于(yu)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)具有(you)(you)全面的(de)、良好的(de)綜合性能，其使用量約(yue)占整個不銹鋼(gang)(gang)產量的(de)65%~70%。然而，奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)的(de)耐腐(fu)(fu)蝕性是相(xiang)對(dui)的(de)，例如，奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)對(dui)氯(lv)離(li)子具有(you)(you)高度的(de)敏感性，一定條(tiao)件下，微量氯(lv)離(li)子就能夠引起應(ying)力腐(fu)(fu)蝕開裂。據統計，應(ying)力腐(fu)(fu)蝕失(shi)效(xiao)在(zai)不銹鋼(gang)(gang)承壓設備(bei)各種腐(fu)(fu)蝕失(shi)效(xiao)模(mo)式(shi)中(zhong)(zhong)所占比(bi)例達(da)到了55%。


  奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)普遍性，一(yi)方(fang)面(mian)源于奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼材(cai)料使用的(de)(de)日益廣泛，另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)源于氯(lv)(lv)離(li)(li)子的(de)(de)廣泛存在。工業(ye)用水、保溫(wen)材(cai)料、催化(hua)劑(ji)等都是氯(lv)(lv)離(li)(li)子的(de)(de)來源，雖(sui)然有時這些(xie)環境中(zhong)(zhong)氯(lv)(lv)離(li)(li)子濃度非常小(xiao)，但微(wei)量的(de)(de)氯(lv)(lv)離(li)(li)子常會在某個部位富集(ji)。因此，即使在嚴格的(de)(de)預(yu)防措施下，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在氯(lv)(lv)離(li)(li)子環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)失效事故仍(reng)然頻(pin)繁發(fa)生(sheng)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)(lie)(lie)屬于低應(ying)(ying)力(li)脆性斷裂(lie)(lie)(lie)，裂(lie)(lie)(lie)紋具有很大(da)的(de)(de)隱蔽性。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)(lie)通常集(ji)中(zhong)(zhong)于尿素合成塔襯里背(bei)面(mian)、廢熱鍋(guo)爐的(de)(de)爐管、蒸汽分(fen)配(pei)器、冷凝水收(shou)集(ji)器、蒸汽發(fa)生(sheng)器、乙烯裝置稀釋蒸汽發(fa)生(sheng)器等設備(bei)，由于應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)失效造成的(de)(de)后(hou)果小(xiao)則(ze)停產維(wei)修(xiu)或(huo)設備(bei)報廢，大(da)則(ze)引起泄漏、爆炸(zha)等嚴重事故。在API 581 中(zhong)(zhong)，氯(lv)(lv)化(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)(lie)最(zui)高(gao)敏感性的(de)(de)嚴重性指數(shu)居各(ge)類應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)敏感性指數(shu)之首。


  應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)個(ge)復雜的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)，影響(xiang)因素眾多(duo)(duo)，裂紋(wen)一旦形成則難以(yi)控制，設(she)備的(de)(de)(de)(de)安(an)全運行得不(bu)(bu)到保障，嚴重(zhong)威脅企業(ye)的(de)(de)(de)(de)正(zheng)常生產。雖然人們已對奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)做了(le)(le)大量研(yan)究，但是(shi)對應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)機理以(yi)及過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)認識還不(bu)(bu)夠(gou)充分，對影響(xiang)因素考慮還不(bu)(bu)周全，從而導致應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)(shi)效(xiao)分析具有很大的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)確定(ding)(ding)性。同時(shi)，應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)(shi)效(xiao)概率(lv)分析是(shi)風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)(yao)組(zu)成部分。2009年(nian)(nian)頒布(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道安(an)全技(ji)術(shu)監察規(gui)(gui)程(cheng)－工業(ye)管(guan)道》首(shou)次規(gui)(gui)定(ding)(ding)在定(ding)(ding)期檢驗(yan)中可(ke)以(yi)按照基于風(feng)(feng)(feng)險(xian)檢驗(yan)（RBI)的(de)(de)(de)(de)結果確定(ding)(ding)檢驗(yan)周期。2009年(nian)(nian)頒布(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)(ding)式壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)(rong)器(qi)安(an)全技(ji)術(shu)監察規(gui)(gui)程(cheng)》要(yao)(yao)(yao)求第II類壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)(rong)器(qi)或者用戶要(yao)(yao)(yao)求的(de)(de)(de)(de)其他(ta)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)(rong)器(qi)設(she)計時(shi)，應(ying)(ying)出具包括主要(yao)(yao)(yao)失(shi)(shi)效(xiao)模(mo)式和風(feng)(feng)(feng)險(xian)控制等內(nei)容(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估報告。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道定(ding)(ding)期檢驗(yan)規(gui)(gui)則－長輸（油氣(qi)）管(guan)道》附(fu)件中推薦了(le)(le)4種風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估方法。GB 150-2011《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)(rong)器(qi)》對風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估做了(le)(le)原則性規(gui)(gui)定(ding)(ding)。我國已將風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估納(na)入承(cheng)壓(ya)(ya)(ya)設(she)備的(de)(de)(de)(de)法規(gui)(gui)標準(zhun)，但國內(nei)風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估研(yan)究和實踐(jian)剛(gang)剛(gang)起步，有許多(duo)(duo)需要(yao)(yao)(yao)研(yan)究的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)(shi)效(xiao)作為奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)一種重(zhong)要(yao)(yao)(yao)失(shi)(shi)效(xiao)模(mo)式，研(yan)究其失(shi)(shi)效(xiao)概率(lv)可(ke)促進我國風(feng)(feng)(feng)險(xian)評(ping)估技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展。