TP304不銹鋼管焊縫及熱影響區域點蝕機理分析及防控

  凝汽器、換熱器用304不銹鋼管基本都是焊接管，調查發現不304銹鋼管在焊縫及其熱影響區發生點蝕穿孔的案例較多，調查樣本中至少有5起: 1. 浙江某電廠125MW機組TP304不銹鋼管凝汽器:2)河南某電廠TP304不銹鋼管凝汽器，2. 長沙某單位制冷機中的TP304不銹鋼管換熱器 ，3. 山東某化工企業436L鐵素體不銹鋼管換熱器 4. 山西太原第一熱電廠TP304不銹鋼管熱網加熱器。

 針對第一熱電廠熱網加熱器TP304不銹鋼管的腐蝕進行失效分析:

 一、概況

 太原第一熱電廠第一臺304不銹鋼管加熱器開始運行僅一個采暖期就發現有微漏，次年采暖期開始時，停第一臺加熱器，新開第二臺新,304不銹鋼管加熱器。供暖結束，加熱器停運，停運前未發現泄漏。供暖結束一個月多后進行水壓試驗查漏，發現第一臺不銹鋼管加熱器有漏管近二百根，第2臺加熱器也有上百根不銹鋼管泄漏。將加熱器腐蝕的不銹鋼管抽樣檢查，發現在焊縫及附近有點蝕坑或穿孔。

二、外觀

    泄漏的TP304不銹鋼管內僅在焊縫及附近有點蝕坑，有的己經穿孔，其它地方基本沒有點蝕坑，說明焊縫及熱影響區域的耐蝕性能明顯低于母材，制造質量有問題。管子內部的外觀見圖。

三、化學成分和力學性能檢測

    按照GB/T24593-2009標準，檢測了TP304不銹鋼管的化學成分和力學性能，化學成分見表，力學性能見表。由表可知，化學成分和力學性能均合格。根據對大量不銹鋼材料檢測結果的分析，不銹鋼化學成分和力學性能不合格的可能性極小。由于現代冶煉技術的提高，不銹鋼成分能精確控制，去雜質的成本較低，而有益合金元素的成本較高。因此不銹鋼中的雜質含量通常遠低于規定值，而有益合金元素鎳、鉻、鉬的含量基本都在下限。

四、金相分析

   取TP304不銹鋼管樣橫向剖面，經鑲嵌、磨拋、化學試劑侵蝕后，在光學顯微鏡下觀察焊縫金相組織，TP304不銹鋼管焊縫處金相組織見圖2-8。由圖2-8可見，該TP304不銹鋼管焊縫處顯微組織為奧氏體加少量鐵素體，呈鑄態的柱狀和枝狀晶。由于有害元素容易在樹枝晶和柱狀晶之間偏析，因此焊縫處的耐蝕性能較差，是不銹鋼焊接管的薄弱環節。

五、焊縫腐蝕比試驗

  為了定量表征304不銹鋼管焊縫處的耐蝕性能與母材的差異，美國材料試驗協會標準ASTM A249112 規定了檢測方法和合格判據。將奧氏體不銹鋼焊接管對剖，一半有焊縫，一半是無焊縫的母材，測量焊縫和母材的厚度，然后放入沸騰的20%鹽酸中.當母材減薄到原厚度的40-60%時，取出試樣，清洗后再測量焊縫和母材的厚度，計算焊縫和母材的腐蝕減薄量，焊縫和母材的腐蝕減薄量之比稱為焊縫腐蝕比R。如果R等于1，說明焊縫和母材的耐蝕性能相等;如果R大于1，說明焊縫的耐蝕性能比母材差。ASTM A249規定R<_1.25為合格，R值也可以由合同雙方共同商定.取未使用過的備用管，按照ASTM A249中的S7條款進行了焊縫腐蝕比測試，檢測結果見表2-5。該TP304不銹鋼管的焊縫腐蝕比R約為1.52，遠大于1.25，焊縫質量不合格。由于該質量條款是補充技術規定，ASTM A249規定在執行此標準時，只有需方在合同或訂單中規定時才予實施。而一般電廠技術人員不熟悉該標準，訂貨時很少寫上該條款，容易發生質量爭議。

六、腐蝕機理和防控方法

  凝汽器、換熱器用304不銹鋼管在焊縫及其熱影響區容易發生點蝕，主要原因是未經處理的焊縫是鑄態的柱狀和枝狀晶，有害元素容易在枝狀晶和柱狀晶之間偏析，如果焊縫在底部不利位置，或碰到酸洗等特殊環境，則焊縫及其熱影響區域更容易優先腐蝕。如果要改進焊管材質的均一性，減小或消除焊縫區與母材的微觀組織及性能差別，就需要對焊縫或整個焊管進行冷加工和熱處理，可以通過軋壓和再結晶工藝使焊縫處的柱狀和枝狀晶轉變為等軸晶。焊縫內整平后熱處理可以改善焊縫處的組織和性能，但是內整平時焊縫要有足夠的高度，保證一定的軋壓量;熱處理要有足夠的停留時間。