分析316L在甲乙酮生產中腐蝕的原因

摘要:本文通過介紹水合添加劑管線(316L)焊縫區出現的應力腐蝕裂紋現象、形成的原因來及時采取對策。

關鍵詞:裂紋 水合添加劑 應力腐蝕

由于在生產甲乙酮的過程中，水和反應器的壓差會升高，因此需要水合添加劑來降低壓差，而且需要足夠的壓力才能滿足生產要求，所以水合添加劑的管線會產生相應的應力腐蝕。MEK裝置所用水合添加劑成份為仲丁醇、除鹽水、十八烷基氯化胺(比例為7:2.7:0.3)，三種成分通過降低水合反應器水帽工藝水的表面張力，從而降低流通阻力的作用。該系統所采用管線的材質為耐腐蝕性極好的316L。2004年8月投入使用，2007年5月發現該系統有5處彎頭與直管連接的環焊縫焊接區出現滲漏，6月裝置停工檢修，經X射線檢查，有28余處焊縫出現未焊透、裂紋等現象。

1、現象分析

1.1 宏觀觀察

由于裂紋的存在產生了滲漏，裂紋產生于彎頭與直管連接的環焊縫焊接區，基本呈縱向。從焊接區的橫截面觀察，裂紋啟自內表面，有單條的，也有多條密集分布的，(見圖片-1)。個別裂紋已穿透管壁。

1.2金相觀察

從彎頭的兩個端頭分別取樣進行了金相組織和裂紋走向分析。未浸蝕觀察，裂紋形貌(見圖片2、)，裂紋啟裂于彎頭內表面，多數裂紋呈麥根狀，即分枝較多。裂紋內有腐蝕產物，經浸蝕后觀察，開裂處金相組織形貌為奧氏體等軸晶，有孿晶特征。裂紋為穿晶裂紋。

1.3 斷口分析

采用機械方法將裂紋打開，用肉眼、實體顯微鏡和掃描電鏡對裂紋斷口進行了觀察。斷口低倍形貌(見圖片3)，斷口的原裂紋部分有腐蝕產物覆蓋呈黑色;機械打開部分斷口呈白亮色，有柱晶特征。掃描電鏡觀察，大部分原裂紋部分斷口有呈泥狀的腐蝕產物覆蓋(見圖片4)。用能譜儀對腐蝕產物化學成分進行了分析，腐蝕產物中除含有Fe、Gr、Ni、Mo、Si等彎頭金屬應含有的元素外，還含有較高的C、O、CI(見表-1)。靠近機械打開斷口處腐蝕產物較少，可看清楚原裂紋斷口形貌(見圖片5)，具有解理開裂特征，機械打開部分斷口形貌見圖6，為柱狀晶沿晶開裂，有撕裂特征，應為彎頭與管連接的焊縫。

1.4 化學成分分析

從彎頭上取樣進行了母材的化學成分分析，分析情況見表-2。

從表-2，能夠確定甲乙酮裝置水合添加劑管線彎頭材質的化學成分符合316L相關標準要求。所以確定產生裂紋的原因不是彎頭材質缺陷引起的。

2 腐蝕原因分析

2.1彎頭及管線材質均為316L，符合抗腐蝕標準要求。

2.2從裂紋啟裂于內壁、多分枝、斷口呈理解方式開裂、其上有腐蝕產物且腐蝕產物中含有較高的CL-判斷，裂紋性質屬CL-引起的應力腐蝕。

2.3CL-來源于管內所走添加劑中的十八烷基氯化氨。

2.4裂紋性質為應力腐蝕，引起應力腐蝕的應力來自焊接殘余應力。原焊接方式采用電焊，存在未焊透缺陷，缺陷引起應力集中，有利于應力腐蝕裂紋的形成。其中很多缺陷為一很窄的縫隙，有利于CL-的富極。焊接殘余應力、焊接根部缺陷及Cl﹣是引起彎頭應力腐蝕的主要原因。

3主要對策

3.1本次檢修將水合添加劑管線全部更換，采用將管線冷煨彎形式，將36個彎頭全部取消，總計減少72道焊口，與原來相比，減少焊口總量的66%。

3.2本次管線更換，焊接方式采用氬弧焊。對解決不銹鋼未焊透現象，降低焊接殘余應力，氬弧焊效果明顯好于電焊。在焊接過程中逐道口檢測，不合格堅決反工，杜絕了未焊透現象。降低了焊接殘余應力。

4 結論

本文通過對水合添加劑管線出現應力腐蝕的現象，及時從降低焊縫數量、降低焊接殘余應力和杜絕未焊透現象入手，使焊接殘余應力和CL-聯合作用出現應力腐蝕的情況得到緩解。

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