內(nèi)部堆焊incoloy825材質(zhì)的45度斜三通腐蝕機(jī)理分析及對策

摘 ?要：為了提高抗沖刷腐蝕及酸性介質(zhì)腐蝕能力，化工行業(yè)多采用45度Y型斜三通內(nèi)部堆焊incoloy825材料工藝，但在實(shí)際運(yùn)行中仍然會發(fā)生腐蝕泄漏情況。本文采用金相分析、掃描電鏡等方法對三通腐蝕泄漏處進(jìn)行分析，找到其腐蝕機(jī)理，以便對三通制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，為企業(yè)提出預(yù)防與改進(jìn)措施，對防止事故的發(fā)生有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：斜三通 incoloy825 腐蝕 金相分析 掃描電鏡

1 引言

Incoloy 825是鈦穩(wěn)定化處理的全奧氏體鎳鐵鉻合金，并添加了銅和鉬，是一種通用的工程合金，在氧化和還原環(huán)境下都具有抗酸、堿金屬腐蝕性能及抗沖刷腐蝕能力，較少發(fā)生腐蝕泄漏。本文對煤化工行業(yè)合成裝置粗煤氣管道中的45度斜三通腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，為企業(yè)檢修提供數(shù)據(jù)支持，節(jié)約檢維修成本、降低非計(jì)劃停車風(fēng)險(xiǎn)，對石化裝置的安全生產(chǎn)有著重要的意義。

2 ?腐蝕三通基本情況

該三通2014年改造前采用的是15CrMo ?T型異徑三通，由于沖刷腐蝕與低溫H2S腐蝕作用，基本上三至六個月就會將主管三通背面腐蝕穿孔。后通過技術(shù)改進(jìn)，并聯(lián)系制造廠將該管線改為45°斜三通，基材為15CrMo，內(nèi)部堆焊incoloy825材質(zhì)作為耐蝕層加強(qiáng)抗沖刷腐蝕與酸性介質(zhì)腐蝕的能力，外部加電伴熱避免內(nèi)部介質(zhì)溫度過低達(dá)到露點(diǎn)溫度對管壁形成腐蝕。改為45°Y型三通也是為了避免介質(zhì)直接沖擊造成的沖刷腐蝕。運(yùn)行時(shí)，三通支管溫度大概在160攝氏度，主管經(jīng)預(yù)熱后為240攝氏度。根據(jù)使用單位提供的光譜分析報(bào)告和化學(xué)成分分析報(bào)告，顯示基材與堆焊層材料元素成分均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

自2014年改造后至2019年機(jī)會檢修該三通下線內(nèi)部清洗檢查前都未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。而且運(yùn)行部每次機(jī)會檢修也會對該部位進(jìn)行測厚，也沒有發(fā)現(xiàn)過明顯減薄。合成裝置（編號為24PG2107）三通管在2019年12月31日工藝巡檢報(bào)告發(fā)現(xiàn)粗煤氣泄露。檢修人員對三通部位拆開保溫后發(fā)現(xiàn)裝支管底部，靠近主管焊縫處有兩處貫穿性孔洞，如下圖所示：

3 ?腐蝕機(jī)理分析

自2014年至2019年2月該三通共運(yùn)行了近五年多的時(shí)間，多次檢測檢查都未發(fā)生減薄的現(xiàn)象，而且2019年大修期間雖未進(jìn)行下線檢修，但也進(jìn)行了測厚，也未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。而至2019年12月不到三個月的時(shí)間就發(fā)生了穿孔。考慮可能是抵抗沖刷與低溫硫化氫腐蝕的耐蝕層失效了，進(jìn)一步判斷可能是分層脫落了。對腐蝕泄漏處進(jìn)行取樣金相分析，對漏點(diǎn)附近的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行掃描電鏡分析。

3.1 ?金相分析及掃描電鏡分析結(jié)果

3.2 ?對腐蝕產(chǎn)物掃描電鏡結(jié)果

4 ?結(jié)語

通過以上分析手段，可以判斷該三通主要是由于應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕造成的泄漏。該三通為焊接三通，存在三通銳角區(qū)焊縫附近應(yīng)力集中，且容易受到交變應(yīng)力影響。由于該三通以及后部混合器經(jīng)常利用檢修期間進(jìn)行下線清洗檢查作業(yè)，以及運(yùn)行狀態(tài)下熱應(yīng)力等原因?qū)е略摴芫€位移較大，使得三通承受管系應(yīng)力持續(xù)加大，而三通夾角處應(yīng)力最大，導(dǎo)致三通夾角處基層內(nèi)部金相組織發(fā)生變化，含Mo耐熱材料對應(yīng)力較敏感，在較大應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕導(dǎo)致內(nèi)部堆焊的incoloy 825耐蝕層出現(xiàn)裂紋。

三通耐蝕層出現(xiàn)晶間腐蝕后，經(jīng)過一段時(shí)間形成裂紋，腐蝕性介質(zhì)將會產(chǎn)生間隙腐蝕，導(dǎo)致耐蝕層分層乃至脫落。由于重力作用冷凝液將冷凝聚集在下部，導(dǎo)致下部先腐蝕穿孔。

4 ?總結(jié)及解決辦法

incoloy825材料雖然有較好的耐腐蝕性，但在應(yīng)力條件下，也可能會發(fā)生腐蝕開裂。建議對該處三通進(jìn)行整體更換，并對整個管系應(yīng)力重新釋放處理，避免應(yīng)力集中。如果采用焊接式三通，雖然加工工期較短（約45天），堆焊技術(shù)及設(shè)備要求較低但應(yīng)力集中、而且焊縫質(zhì)量無法管控、對焊接工藝與焊接水平要求較高，完工后無法進(jìn)行有效檢測。而采用整體三通可避免應(yīng)力集中、堆焊耐蝕層變形量較小、安裝后焊縫可進(jìn)行檢測，但對耐蝕層堆焊技術(shù)要求較高。使用單位應(yīng)對整個合成裝置中粗煤氣管道三通進(jìn)行逐個排查、檢測，利用計(jì)劃檢修時(shí)間對同類三通進(jìn)行全部更換，并建立定期巡檢機(jī)制，定期測厚，以便及時(shí)掌握該三通的使用情況。

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作者簡介

李力君（1984-），男，湖南岳陽人，本科，工程師，研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。

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