隨著奧氏體不銹鋼材料在承壓設備中的廣泛應用，由氯離子引起的應力腐蝕(shi)開裂事故頻繁發生。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(xiu)鋼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(dian)蝕(shi)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(zhe)江至(zhi)德鋼業有限公司對(dui)(dui)應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)影(ying)響因(yin)素、點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑的(de)產生及(ji)隨機性(xing)、裂紋的(de)萌生及(ji)擴展、應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)失效(xiao)概率等問題開(kai)展了研究，獲(huo)得(de)了介(jie)質壓力(li)對(dui)(dui)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)影(ying)響規律，提出(chu)了點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)萌生的(de)判據，解釋了多數裂紋萌生于(yu)坑口或坑肩的(de)主要原因(yin)，列舉了不銹鋼設備和(he)管道失效(xiao)分析案例。通過筆者的(de)研究，能夠促(cu)進應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)理(li)論和(he)風險分析理(li)論的(de)完善和(he)發(fa)展，對(dui)(dui)保障(zhang)奧氏體不銹鋼設備的(de)安全運行(xing)具有重(zhong)要意義(yi)。至德鋼業(ye)致力(li)于(yu)化工(gong)(gong)設備(bei)可靠性分(fen)析研(yan)究，近年(nian)來，一(yi)直(zhi)從事該(gai)領(ling)域的研(yan)究。化工(gong)(gong)裝備(bei)多屬于(yu)壓力(li)容器(qi)，處(chu)于(yu)高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)壓、腐蝕(shi)性介質(zhi)中，因設備(bei)失效而引發(fa)的災難性事故時有發(fa)生，為引起科研(yan)人(ren)員、企(qi)(qi)業(ye)技(ji)術(shu)人(ren)員的足夠重視(shi)，筆者將近年(nian)來的最新研(yan)究成果與(yu)大家(jia)分(fen)享，希望在提高(gao)(gao)化工(gong)(gong)裝備(bei)可靠性方面貢獻一(yi)份力(li)量。本(ben)書以(yi)設備(bei)可靠性分(fen)析領(ling)域的研(yan)究人(ren)員為主(zhu)要(yao)讀者，也可供高(gao)(gao)校(xiao)相關專業(ye)科研(yan)人(ren)員、化工(gong)(gong)企(qi)(qi)業(ye)裝備(bei)工(gong)(gong)程技(ji)術(shu)人(ren)員參考。

  金屬腐(fu)蝕遍及(ji)生產(chan)(chan)和(he)生活的(de)(de)各(ge)個領(ling)域，特(te)別(bie)是(shi)在石油煉制、石油化(hua)工、煤化(hua)工、鹽化(hua)工、冶金、核能等行業尤為突出。金屬腐(fu)蝕不但引起(qi)資(zi)源浪費(fei)(fei)、環境污(wu)染，還(huan)嚴(yan)重影響(xiang)設(she)備的(de)(de)正常運行。特(te)別(bie)是(shi)壓力容器(qi)和(he)管道等承壓設(she)備，往(wang)往(wang)處于高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)壓環境，內部介質具有(you)(you)(you)易(yi)燃(ran)、易(yi)爆(bao)、有(you)(you)(you)毒、強腐(fu)蝕性等特(te)點(dian)，設(she)備一(yi)(yi)旦發生破壞，將引起(qi)介質泄(xie)漏，進而引起(qi)中(zhong)毒、火災(zai)或(huo)爆(bao)炸等事故，嚴(yan)重影響(xiang)人民(min)財產(chan)(chan)和(he)生命(ming)安全。為解決(jue)各(ge)種腐(fu)蝕問題，一(yi)(yi)方面要采(cai)取防(fang)腐(fu)蝕措施，另一(yi)(yi)方面則要使用大(da)量的(de)(de)耐腐(fu)蝕性材料(liao)。其中(zhong)，不銹(xiu)鋼(gang)(gang)因具有(you)(you)(you)良好的(de)(de)耐腐(fu)蝕性而被廣泛應用。近(jin)年(nian)來，我國不銹(xiu)鋼(gang)(gang)消費(fei)(fei)量不斷(duan)提高(gao)(gao)，2014年(nian)國內不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表觀(guan)消費(fei)(fei)量達(da)到(dao)1606萬(wan)噸(dun),據中(zhong)國特(te)鋼(gang)(gang)企業協會統計，2019年(nian)中(zhong)國不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)產(chan)(chan)量和(he)表觀(guan)消費(fei)(fei)量分(fen)別(bie)達(da)到(dao)2940萬(wan)噸(dun)、2405萬(wan)噸(dun)。

  在各類不銹(xiu)(xiu)鋼材料中(zhong)，由(you)于奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼具有全面(mian)的(de)(de)、良(liang)好的(de)(de)綜合性(xing)(xing)能(neng)，其使用量(liang)約占整個(ge)不銹(xiu)(xiu)鋼產量(liang)的(de)(de)65%~70%。然(ran)而，奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)是相對的(de)(de)，例如，奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼對氯離子具有高度的(de)(de)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)，一(yi)定(ding)條件(jian)下，微量(liang)氯離子就能(neng)夠引(yin)起應(ying)(ying)力腐蝕(shi)開裂。據統計，應(ying)(ying)力腐蝕(shi)失效(xiao)在不銹(xiu)(xiu)鋼承壓設備(bei)各種腐蝕(shi)失效(xiao)模式中(zhong)所占比例達到了55%。

  奧氏體不銹鋼(gang)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)普遍性(xing)，一方面(mian)源(yuan)于奧氏體不銹鋼(gang)材料(liao)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)益(yi)廣泛(fan)，另一方面(mian)源(yuan)于氯離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣泛(fan)存在(zai)。工(gong)業用(yong)水、保(bao)溫材料(liao)、催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)等都是氯離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來源(yuan)，雖然有時這些(xie)環境中(zhong)氯離(li)子(zi)濃(nong)度非常(chang)小，但微量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯離(li)子(zi)常(chang)會在(zai)某個部位富集(ji)。因此，即使在(zai)嚴(yan)(yan)(yan)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預防措施下，奧氏體不銹鋼(gang)在(zai)氯離(li)子(zi)環境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕失(shi)效(xiao)事故仍然頻繁發生。應(ying)(ying)(ying)力腐蝕斷裂屬于低應(ying)(ying)(ying)力脆性(xing)斷裂，裂紋具有很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)隱蔽性(xing)。應(ying)(ying)(ying)力腐蝕開裂通常(chang)集(ji)中(zhong)于尿素合成塔襯里背面(mian)、廢熱鍋爐的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)爐管、蒸(zheng)(zheng)汽分配(pei)器(qi)(qi)、冷凝(ning)水收集(ji)器(qi)(qi)、蒸(zheng)(zheng)汽發生器(qi)(qi)、乙烯裝置稀釋蒸(zheng)(zheng)汽發生器(qi)(qi)等設(she)備，由于應(ying)(ying)(ying)力腐蝕失(shi)效(xiao)造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)果小則停(ting)產維修或設(she)備報(bao)廢，大(da)則引起(qi)泄漏、爆炸等嚴(yan)(yan)(yan)重(zhong)事故。在(zai)API 581 中(zhong)，氯化(hua)(hua)物應(ying)(ying)(ying)力腐蝕開裂最高敏感性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)(yan)(yan)重(zhong)性(xing)指數居(ju)各類應(ying)(ying)(ying)力腐蝕敏感性(xing)指數之首。

  應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)是個復雜的(de)過程，影(ying)響(xiang)因(yin)素眾(zhong)多(duo)，裂紋(wen)一(yi)旦形成(cheng)(cheng)則難以控(kong)制(zhi)，設(she)備的(de)安全運(yun)行得不到保障，嚴重威脅企業(ye)的(de)正常生產(chan)。雖(sui)然人們(men)已(yi)對(dui)(dui)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)做了(le)大(da)量研究(jiu)，但是對(dui)(dui)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)機理以及過程的(de)認(ren)識(shi)還不夠充分，對(dui)(dui)影(ying)響(xiang)因(yin)素考慮還不周(zhou)全，從而導(dao)致應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)失(shi)(shi)效分析具(ju)有(you)很大(da)的(de)不確定(ding)性。同時(shi)，應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)失(shi)(shi)效概(gai)(gai)率(lv)分析是風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)的(de)重要組成(cheng)(cheng)部(bu)分。2009年(nian)頒(ban)布(bu)的(de) TSGD0001-2009《壓力(li)管道(dao)(dao)安全技術(shu)監(jian)(jian)察規程－工業(ye)管道(dao)(dao)》首次規定(ding)在定(ding)期檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)中可以按照基于風(feng)(feng)險(xian)(xian)檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)（RBI)的(de)結果確定(ding)檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)周(zhou)期。2009年(nian)頒(ban)布(bu)的(de)TSG 21-2016《固定(ding)式(shi)壓力(li)容(rong)(rong)器安全技術(shu)監(jian)(jian)察規程》要求(qiu)第II類壓力(li)容(rong)(rong)器或者(zhe)用戶要求(qiu)的(de)其他(ta)壓力(li)容(rong)(rong)器設(she)計時(shi)，應(ying)(ying)出具(ju)包括主要失(shi)(shi)效模式(shi)和風(feng)(feng)險(xian)(xian)控(kong)制(zhi)等(deng)內容(rong)(rong)的(de)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)報(bao)告(gao)。TSG D7003-2010《壓力(li)管道(dao)(dao)定(ding)期檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)規則－長輸（油氣）管道(dao)(dao)》附件(jian)中推薦了(le)4種風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)方法(fa)。GB 150-2011《壓力(li)容(rong)(rong)器》對(dui)(dui)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)做了(le)原則性規定(ding)。我國(guo)已(yi)將風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)納入承(cheng)壓設(she)備的(de)法(fa)規標(biao)準(zhun)，但國(guo)內風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)研究(jiu)和實踐剛(gang)剛(gang)起(qi)步，有(you)許多(duo)需要研究(jiu)的(de)問題。應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)失(shi)(shi)效作為奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼材料的(de)一(yi)種重要失(shi)(shi)效模式(shi)，研究(jiu)其失(shi)(shi)效概(gai)(gai)率(lv)可促進(jin)我國(guo)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估(gu)(gu)(gu)技術(shu)的(de)發展。