單體計量槽裂紋分析及對策

郭 穎 劉杲凱

（巨化集團公司壓力容器檢測站 浙江衢州）

1.容器基本情況

容器設計單位，巨化規劃設計院。制造單位，北京金屬結構廠。容器內徑2200 mm，厚度8 mm，材料1Cr18Ni9Ti。介質氯乙稀，設計壓力0.7 MPa，工作溫度為常溫，工作壓力0.5 MPa。2010年對容器進行全面檢驗，測定最小壁厚7.4 mm，正常。焊縫滲透檢測時，發現上封頭環縫（外表面）兩側熱影響區存在大量表面裂紋，裂紋垂直于焊縫。選擇3處裂紋部位用砂輪機打磨，打磨深度2 mm，仍有裂紋顯示（圖1）。對焊縫進行大范圍滲透檢測，發現中、下部環縫兩側熱影響區均存在大量表面裂紋，鑒于大量表面裂紋難以打磨消除，將該容器的安全狀況等級定為5級。

2.檢驗分析

對容器本體材料進行化學成分分析，分析結果表明材料正常，打開人孔進入容器內壁進行滲透檢測，未發現表面裂紋（容器內部介質為氯乙烯單體，無氯離子產生條件），說明應力腐蝕裂紋是由外表面產生的。該容器外部保溫材料為巖棉，通過對容器外表面的巖棉（浸出液離子含量按JC/T 618-1996）進行氯離子含量測定，氯離子含量為94×10-6。

3.檢驗結論

容器經過長時間使用，雨水和空氣中的冷凝水進入保溫層內部，經過不斷蒸發，保溫層中的氯離子逐漸濃縮在容器外表面，在拉伸應力的作用下，鈍化膜被破壞的區域成為腐蝕電池的陽極區，產生連續不斷地電化學腐蝕，最終導致應力腐蝕裂紋產生。

圖1 砂輪機打磨顯示的裂紋

4.教訓和啟示

不銹鋼容器應盡量避免采用氯離子、氟離子含量高的巖棉保溫材料，而在其他的不銹鋼存在氯離子、氟離子應力腐蝕條件時，應通過選擇耐腐蝕材料、控制應力、降低介質氯離子、氟離子含量來防止應力腐蝕裂紋的產生。

（1）材料。材料選擇上，選用更耐腐蝕的不銹鋼（如304/304L、316/316L或者雙相不銹鋼）。保溫材料，避免采用氯離子、氟離子含量高的巖棉保溫材料。

（2）控制應力。降低設備的殘余應力，在容器的生產制造過程中對焊接工藝、焊接材料進行嚴格質量控制，對應力集中部位盡可能實施消除應力處理。改進最后一道的酸洗鈍化工藝,使不銹鋼表面能形成良好致密的保護膜。最后對加工表面進行拋光,以消除表面的劃痕及壓傷,保持表面光滑,防止應力集中的產生。

（3）腐蝕環境。控制介質中氯離子、氟離子含量。內表面或外表面采用致密性好的環氧樹脂等涂料對腐蝕環境進行隔離。