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(fu)蝕開裂事故頻繁發生。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、點蝕的形成、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。

 浙江至德鋼(gang)業有限公(gong)司對應力(li)腐(fu)蝕(shi)影響(xiang)因(yin)素、點蝕(shi)坑的(de)產生及隨機(ji)性、裂紋的(de)萌生及擴展(zhan)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)失效概率(lv)等(deng)問題(ti)開展(zhan)了(le)(le)(le)研(yan)究，獲(huo)得了(le)(le)(le)介質壓力(li)對力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)影響(xiang)規律，提出了(le)(le)(le)點蝕(shi)萌生的(de)判據(ju)，解釋了(le)(le)(le)多數裂紋萌生于(yu)坑口(kou)或坑肩的(de)主要(yao)原因(yin)，列舉(ju)了(le)(le)(le)不(bu)銹鋼(gang)設備和(he)管(guan)道失效分析(xi)案例。通過筆者的(de)研(yan)究，能(neng)夠促進應力(li)腐(fu)蝕(shi)理論和(he)風險分析(xi)理論的(de)完善和(he)發(fa)展(zhan)，對保障奧氏體不(bu)銹鋼(gang)設備的(de)安全運行具有重要(yao)意(yi)義。至德鋼(gang)業(ye)(ye)致力(li)于化(hua)工(gong)(gong)設(she)備(bei)可靠(kao)性分(fen)(fen)析研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，近年來，一直從事該領域(yu)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。化(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)備(bei)多屬于壓(ya)(ya)力(li)容器，處于高(gao)溫、高(gao)壓(ya)(ya)、腐蝕(shi)性介質中，因設(she)備(bei)失效而引發(fa)的(de)災難性事故時有發(fa)生，為引起科(ke)研(yan)(yan)人(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)、企(qi)(qi)業(ye)(ye)技(ji)術人(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)的(de)足夠(gou)重視，筆(bi)者(zhe)將近年來的(de)最新研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果與(yu)大(da)家(jia)分(fen)(fen)享，希望在提(ti)高(gao)化(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)備(bei)可靠(kao)性方面貢(gong)獻一份力(li)量。本書以設(she)備(bei)可靠(kao)性分(fen)(fen)析領域(yu)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)為主要(yao)讀者(zhe)，也(ye)可供高(gao)校相關專業(ye)(ye)科(ke)研(yan)(yan)人(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)、化(hua)工(gong)(gong)企(qi)(qi)業(ye)(ye)裝(zhuang)備(bei)工(gong)(gong)程技(ji)術人(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)參考。

  金屬腐(fu)蝕(shi)遍及生(sheng)產和(he)生(sheng)活的(de)各(ge)個(ge)領(ling)域，特(te)別是在石(shi)油煉制、石(shi)油化(hua)工(gong)(gong)、煤化(hua)工(gong)(gong)、鹽化(hua)工(gong)(gong)、冶(ye)金、核能等(deng)行(xing)業尤為突(tu)出。金屬腐(fu)蝕(shi)不但引(yin)起(qi)(qi)資源浪費(fei)、環境污染(ran)，還嚴(yan)重影響(xiang)(xiang)設備(bei)的(de)正常運行(xing)。特(te)別是壓(ya)力容(rong)器和(he)管道等(deng)承壓(ya)設備(bei)，往往處(chu)于高溫、高壓(ya)環境，內部介質具(ju)有易燃、易爆(bao)、有毒、強腐(fu)蝕(shi)性等(deng)特(te)點，設備(bei)一旦發(fa)生(sheng)破壞，將引(yin)起(qi)(qi)介質泄漏，進而引(yin)起(qi)(qi)中毒、火災或(huo)爆(bao)炸(zha)等(deng)事(shi)故，嚴(yan)重影響(xiang)(xiang)人民財產和(he)生(sheng)命安全。為解決各(ge)種腐(fu)蝕(shi)問題，一方面要(yao)采取防腐(fu)蝕(shi)措施，另一方面則(ze)要(yao)使用(yong)(yong)大量(liang)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性材料(liao)。其中，不銹(xiu)鋼因具(ju)有良(liang)好的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性而被廣泛應用(yong)(yong)。近(jin)年(nian)(nian)來(lai)，我國(guo)(guo)不銹(xiu)鋼消費(fei)量(liang)不斷提高，2014年(nian)(nian)國(guo)(guo)內不銹(xiu)鋼表觀(guan)(guan)消費(fei)量(liang)達到1606萬(wan)噸(dun),據中國(guo)(guo)特(te)鋼企業協會統計，2019年(nian)(nian)中國(guo)(guo)不銹(xiu)鋼的(de)產量(liang)和(he)表觀(guan)(guan)消費(fei)量(liang)分(fen)別達到2940萬(wan)噸(dun)、2405萬(wan)噸(dun)。

  在各(ge)類不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料中，由(you)于奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)全面的、良好(hao)的綜合(he)性(xing)能(neng)，其使用量(liang)約占整個不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)產量(liang)的65%~70%。然而，奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)是相對的，例如，奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)對氯(lv)離子具(ju)有(you)高度的敏感性(xing)，一定條件下，微量(liang)氯(lv)離子就能(neng)夠引起(qi)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)。據統計，應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)失效在不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)承壓設備各(ge)種腐(fu)(fu)蝕(shi)失效模式中所占比例達到了55%。

  奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)普(pu)遍性，一方(fang)面(mian)(mian)源(yuan)于(yu)奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)材料(liao)使(shi)用的(de)(de)(de)日益(yi)廣泛，另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)源(yuan)于(yu)氯離(li)(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)廣泛存在。工業用水、保溫材料(liao)、催(cui)化劑等(deng)都是氯離(li)(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)來源(yuan)，雖然有時這些環(huan)境中(zhong)氯離(li)(li)(li)子(zi)濃度非(fei)常小，但(dan)微量的(de)(de)(de)氯離(li)(li)(li)子(zi)常會在某個部位富集。因(yin)此，即使(shi)在嚴格的(de)(de)(de)預防(fang)措施下，奧(ao)(ao)氏體不銹鋼(gang)在氯離(li)(li)(li)子(zi)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效事故仍(reng)然頻繁發生(sheng)。應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)裂屬于(yu)低應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)脆性斷(duan)裂，裂紋具(ju)有很(hen)大(da)的(de)(de)(de)隱蔽(bi)性。應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂通常集中(zhong)于(yu)尿素(su)合成塔襯里背面(mian)(mian)、廢熱鍋爐(lu)的(de)(de)(de)爐(lu)管、蒸(zheng)汽(qi)分配器、冷凝水收集器、蒸(zheng)汽(qi)發生(sheng)器、乙烯裝置稀釋蒸(zheng)汽(qi)發生(sheng)器等(deng)設(she)備(bei)，由于(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效造成的(de)(de)(de)后果小則(ze)停產維修或設(she)備(bei)報廢，大(da)則(ze)引(yin)起泄漏、爆炸等(deng)嚴重事故。在API 581 中(zhong)，氯化物應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂最高敏感性的(de)(de)(de)嚴重性指(zhi)數(shu)居(ju)各類應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感性指(zhi)數(shu)之首。

  應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕是個復雜的(de)(de)(de)(de)過程，影(ying)響(xiang)因素眾(zhong)多，裂紋一(yi)旦形成則(ze)難以控(kong)制(zhi)，設備的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全(quan)運行得不(bu)到保障，嚴重威脅企業(ye)的(de)(de)(de)(de)正常(chang)生產。雖(sui)然(ran)人們(men)已對(dui)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕做了大(da)量研究(jiu)，但是對(dui)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕機理以及過程的(de)(de)(de)(de)認識還(huan)不(bu)夠充分(fen)，對(dui)影(ying)響(xiang)因素考(kao)慮還(huan)不(bu)周(zhou)(zhou)全(quan)，從而導致應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕失效(xiao)分(fen)析具有很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)不(bu)確(que)(que)定(ding)(ding)(ding)性(xing)(xing)。同(tong)時，應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕失效(xiao)概(gai)率分(fen)析是風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)的(de)(de)(de)(de)重要組成部分(fen)。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)管道(dao)(dao)安(an)(an)全(quan)技(ji)術監察規程－工業(ye)管道(dao)(dao)》首(shou)次規定(ding)(ding)(ding)在定(ding)(ding)(ding)期檢(jian)(jian)(jian)驗中可(ke)以按照基于風(feng)(feng)險(xian)檢(jian)(jian)(jian)驗（RBI)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)確(que)(que)定(ding)(ding)(ding)檢(jian)(jian)(jian)驗周(zhou)(zhou)期。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)(ding)(ding)式壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)安(an)(an)全(quan)技(ji)術監察規程》要求(qiu)第II類(lei)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)或(huo)者用戶要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)其(qi)他壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)設計時，應(ying)出具包(bao)括主要失效(xiao)模式和風(feng)(feng)險(xian)控(kong)制(zhi)等內(nei)(nei)容(rong)的(de)(de)(de)(de)風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)報告(gao)。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)管道(dao)(dao)定(ding)(ding)(ding)期檢(jian)(jian)(jian)驗規則(ze)－長輸（油氣）管道(dao)(dao)》附件中推薦(jian)了4種(zhong)風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)方法。GB 150-2011《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)》對(dui)風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)做了原則(ze)性(xing)(xing)規定(ding)(ding)(ding)。我(wo)國已將風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)納入承壓(ya)(ya)(ya)設備的(de)(de)(de)(de)法規標準，但國內(nei)(nei)風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)研究(jiu)和實(shi)踐(jian)剛剛起步，有許多需要研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)問題。應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕失效(xiao)作為奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼材料的(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)重要失效(xiao)模式，研究(jiu)其(qi)失效(xiao)概(gai)率可(ke)促進我(wo)國風(feng)(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)發展。