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開裂(lie)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(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。

 浙江至(zhi)德鋼(gang)業(ye)有限公司對應力(li)腐蝕(shi)(shi)影響因素、點(dian)蝕(shi)(shi)坑的(de)(de)產生及隨(sui)機性、裂紋的(de)(de)萌生及擴展、應力(li)腐蝕(shi)(shi)失效(xiao)概率等問題(ti)開展了(le)研(yan)(yan)究，獲得了(le)介質壓(ya)力(li)對力(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)影響規律，提(ti)出了(le)點(dian)蝕(shi)(shi)萌生的(de)(de)判據，解釋(shi)了(le)多數裂紋萌生于(yu)坑口或(huo)坑肩(jian)的(de)(de)主要原因，列(lie)舉了(le)不銹鋼(gang)設備和管道(dao)失效(xiao)分析(xi)案例(li)。通(tong)過(guo)筆者的(de)(de)研(yan)(yan)究，能夠促進應力(li)腐蝕(shi)(shi)理論(lun)和風險(xian)分析(xi)理論(lun)的(de)(de)完善和發展，對保障奧氏體不銹鋼(gang)設備的(de)(de)安全(quan)運行具有重要意(yi)義。至(zhi)德鋼業(ye)(ye)致力于化(hua)工設(she)備(bei)可靠性(xing)分析研(yan)究，近(jin)(jin)年(nian)來，一直從(cong)事(shi)該領域的研(yan)究。化(hua)工裝備(bei)多屬于壓力容器，處于高溫、高壓、腐蝕性(xing)介(jie)質中，因設(she)備(bei)失效而引發(fa)(fa)的災難(nan)性(xing)事(shi)故時有發(fa)(fa)生，為引起科(ke)研(yan)人員(yuan)、企業(ye)(ye)技術(shu)人員(yuan)的足(zu)夠(gou)重視，筆者(zhe)將近(jin)(jin)年(nian)來的最新研(yan)究成(cheng)果與大家分享，希(xi)望在提(ti)高化(hua)工裝備(bei)可靠性(xing)方面(mian)貢獻一份力量(liang)。本書(shu)以設(she)備(bei)可靠性(xing)分析領域的研(yan)究人員(yuan)為主要讀者(zhe)，也可供(gong)高校相關專業(ye)(ye)科(ke)研(yan)人員(yuan)、化(hua)工企業(ye)(ye)裝備(bei)工程技術(shu)人員(yuan)參考。

  金屬腐蝕(shi)(shi)遍及生(sheng)產和(he)(he)生(sheng)活(huo)的各(ge)個領域(yu)，特(te)(te)別是在(zai)石油煉制(zhi)、石油化(hua)工、煤化(hua)工、鹽化(hua)工、冶金、核(he)能等(deng)(deng)行業尤為突出。金屬腐蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)但引(yin)起資(zi)源浪費(fei)(fei)、環(huan)境(jing)污染，還嚴重(zhong)影響設(she)備的正常運行。特(te)(te)別是壓(ya)(ya)力容器和(he)(he)管道等(deng)(deng)承壓(ya)(ya)設(she)備，往(wang)往(wang)處于高(gao)溫(wen)、高(gao)壓(ya)(ya)環(huan)境(jing)，內部介質(zhi)具(ju)有易(yi)燃、易(yi)爆、有毒、強腐蝕(shi)(shi)性(xing)等(deng)(deng)特(te)(te)點，設(she)備一(yi)旦發生(sheng)破壞，將引(yin)起介質(zhi)泄漏(lou)，進(jin)而引(yin)起中(zhong)(zhong)毒、火災或爆炸(zha)等(deng)(deng)事故，嚴重(zhong)影響人民財產和(he)(he)生(sheng)命安(an)全(quan)。為解決各(ge)種(zhong)腐蝕(shi)(shi)問題(ti)，一(yi)方面(mian)要(yao)采取(qu)防腐蝕(shi)(shi)措施，另一(yi)方面(mian)則(ze)要(yao)使用大量(liang)(liang)的耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)材料。其中(zhong)(zhong)，不(bu)(bu)銹鋼(gang)因具(ju)有良好的耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)而被廣(guang)泛應(ying)用。近年(nian)來，我(wo)國(guo)不(bu)(bu)銹鋼(gang)消費(fei)(fei)量(liang)(liang)不(bu)(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，2014年(nian)國(guo)內不(bu)(bu)銹鋼(gang)表觀消費(fei)(fei)量(liang)(liang)達到(dao)1606萬(wan)噸,據中(zhong)(zhong)國(guo)特(te)(te)鋼(gang)企(qi)業協會統計，2019年(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的產量(liang)(liang)和(he)(he)表觀消費(fei)(fei)量(liang)(liang)分(fen)別達到(dao)2940萬(wan)噸、2405萬(wan)噸。

  在各(ge)類不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)中，由于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有全面的(de)、良好的(de)綜合(he)性能(neng)，其使用量(liang)(liang)約占整個不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)產(chan)量(liang)(liang)的(de)65%~70%。然(ran)而(er)，奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性是相對的(de)，例(li)(li)如(ru)，奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)對氯離(li)子具有高(gao)度的(de)敏感(gan)性，一(yi)定(ding)條件下，微量(liang)(liang)氯離(li)子就能(neng)夠(gou)引起應(ying)力腐(fu)蝕開裂。據(ju)統計，應(ying)力腐(fu)蝕失效在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)承壓設備各(ge)種腐(fu)蝕失效模式中所占比(bi)例(li)(li)達到了55%。

  奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼應(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)(de)普遍性(xing)(xing)，一方(fang)面源于(yu)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼材(cai)料(liao)使用(yong)的(de)(de)(de)日益廣泛，另一方(fang)面源于(yu)氯離(li)子(zi)的(de)(de)(de)廣泛存在(zai)。工業用(yong)水、保溫材(cai)料(liao)、催化劑等都是(shi)氯離(li)子(zi)的(de)(de)(de)來源，雖然有時這些環(huan)境中氯離(li)子(zi)濃度非常小，但微量的(de)(de)(de)氯離(li)子(zi)常會在(zai)某個部位富集(ji)(ji)。因此，即(ji)使在(zai)嚴格(ge)的(de)(de)(de)預防措施下，奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼在(zai)氯離(li)子(zi)環(huan)境中的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐蝕失效事故仍(reng)然頻繁發生。應(ying)(ying)力(li)腐蝕斷(duan)裂(lie)(lie)屬于(yu)低應(ying)(ying)力(li)脆(cui)性(xing)(xing)斷(duan)裂(lie)(lie)，裂(lie)(lie)紋具有很大的(de)(de)(de)隱蔽性(xing)(xing)。應(ying)(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)(lie)通常集(ji)(ji)中于(yu)尿素合成塔襯里(li)背面、廢熱鍋(guo)爐(lu)的(de)(de)(de)爐(lu)管、蒸(zheng)汽(qi)分配(pei)器、冷凝(ning)水收(shou)集(ji)(ji)器、蒸(zheng)汽(qi)發生器、乙烯裝置(zhi)稀釋蒸(zheng)汽(qi)發生器等設(she)備(bei)，由(you)于(yu)應(ying)(ying)力(li)腐蝕失效造成的(de)(de)(de)后果(guo)小則停產維修(xiu)或設(she)備(bei)報廢，大則引(yin)起泄(xie)漏(lou)、爆炸等嚴重(zhong)事故。在(zai)API 581 中，氯化物應(ying)(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)(lie)最(zui)高敏感性(xing)(xing)的(de)(de)(de)嚴重(zhong)性(xing)(xing)指數(shu)居各類應(ying)(ying)力(li)腐蝕敏感性(xing)(xing)指數(shu)之首。

  應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是個復雜(za)的(de)過程(cheng)，影響因素(su)眾(zhong)多，裂紋一旦形成則(ze)難以控(kong)制，設(she)備(bei)的(de)安全(quan)運行(xing)得不(bu)到保(bao)障，嚴重(zhong)威脅企業(ye)的(de)正常(chang)生產。雖(sui)然人們(men)已對(dui)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)做了(le)大量研(yan)究，但是對(dui)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機(ji)理以及過程(cheng)的(de)認識還(huan)不(bu)夠充(chong)分(fen)(fen)，對(dui)影響因素(su)考慮(lv)還(huan)不(bu)周全(quan)，從而導致(zhi)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析具有很大的(de)不(bu)確(que)定性。同(tong)時(shi)(shi)，應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)概(gai)率(lv)分(fen)(fen)析是風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)的(de)重(zhong)要組成部分(fen)(fen)。2009年頒(ban)布的(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道安全(quan)技術監(jian)察規(gui)程(cheng)－工(gong)業(ye)管(guan)道》首次規(gui)定在(zai)定期(qi)檢驗(yan)(yan)中可以按照基于風(feng)(feng)險(xian)(xian)檢驗(yan)(yan)（RBI)的(de)結果(guo)確(que)定檢驗(yan)(yan)周期(qi)。2009年頒(ban)布的(de)TSG 21-2016《固定式壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)安全(quan)技術監(jian)察規(gui)程(cheng)》要求(qiu)第II類(lei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)或者用戶要求(qiu)的(de)其他壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)設(she)計時(shi)(shi)，應(ying)(ying)(ying)出具包括主要失效(xiao)(xiao)模(mo)式和風(feng)(feng)險(xian)(xian)控(kong)制等內容(rong)的(de)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)報告(gao)。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道定期(qi)檢驗(yan)(yan)規(gui)則(ze)－長輸（油氣）管(guan)道》附(fu)件中推薦了(le)4種(zhong)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)方法。GB 150-2011《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)》對(dui)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)做了(le)原則(ze)性規(gui)定。我國(guo)已將風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)納入(ru)承(cheng)壓(ya)(ya)設(she)備(bei)的(de)法規(gui)標準，但國(guo)內風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)研(yan)究和實踐剛(gang)剛(gang)起步，有許(xu)多需要研(yan)究的(de)問題。應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)作(zuo)為奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼材料(liao)的(de)一種(zhong)重(zhong)要失效(xiao)(xiao)模(mo)式，研(yan)究其失效(xiao)(xiao)概(gai)率(lv)可促進我國(guo)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評(ping)估(gu)(gu)技術的(de)發展。