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(kai)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(zhe)江至德鋼業有限公司對(dui)應(ying)力(li)(li)腐蝕影(ying)響因(yin)素、點(dian)蝕坑的產生(sheng)(sheng)及隨機性、裂(lie)(lie)紋的萌(meng)生(sheng)(sheng)及擴展、應(ying)力(li)(li)腐蝕失效概率(lv)等問題(ti)開展了(le)研究(jiu)(jiu)，獲得了(le)介質(zhi)壓力(li)(li)對(dui)力(li)(li)腐蝕的影(ying)響規律，提出了(le)點(dian)蝕萌(meng)生(sheng)(sheng)的判據，解釋了(le)多(duo)數裂(lie)(lie)紋萌(meng)生(sheng)(sheng)于(yu)坑口或坑肩(jian)的主要原因(yin)，列(lie)舉了(le)不銹鋼設(she)備和管道失效分析案例。通(tong)過筆者的研究(jiu)(jiu)，能夠促(cu)進(jin)應(ying)力(li)(li)腐蝕理(li)論和風險分析理(li)論的完善和發展，對(dui)保障奧氏體不銹鋼設(she)備的安(an)全運行具有重(zhong)要意義。至德鋼(gang)業(ye)致力(li)(li)(li)于(yu)(yu)化工(gong)設(she)備(bei)可靠性(xing)分析研(yan)(yan)究，近年(nian)來，一直從事該領域的(de)研(yan)(yan)究。化工(gong)裝(zhuang)備(bei)多屬于(yu)(yu)壓力(li)(li)(li)容器，處(chu)于(yu)(yu)高(gao)溫、高(gao)壓、腐蝕性(xing)介質中，因設(she)備(bei)失效而引發的(de)災(zai)難性(xing)事故時有(you)發生，為(wei)引起科研(yan)(yan)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)、企(qi)(qi)業(ye)技術(shu)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)的(de)足夠重視，筆者將近年(nian)來的(de)最(zui)新研(yan)(yan)究成果與大家分享(xiang)，希望在提高(gao)化工(gong)裝(zhuang)備(bei)可靠性(xing)方面貢獻一份力(li)(li)(li)量。本書(shu)以設(she)備(bei)可靠性(xing)分析領域的(de)研(yan)(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)為(wei)主要讀者，也可供高(gao)校相(xiang)關專業(ye)科研(yan)(yan)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)、化工(gong)企(qi)(qi)業(ye)裝(zhuang)備(bei)工(gong)程(cheng)技術(shu)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)參(can)考。

  金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)遍及生(sheng)(sheng)產和(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)活的(de)各個領(ling)域，特別是(shi)在石油(you)煉制(zhi)、石油(you)化工、煤化工、鹽化工、冶金、核能(neng)等(deng)行業尤為(wei)(wei)突出(chu)。金屬(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)不但引起資(zi)源浪(lang)費(fei)、環(huan)境污染(ran)，還(huan)嚴(yan)重影響設備(bei)的(de)正常運行。特別是(shi)壓(ya)力容器和(he)(he)(he)管道等(deng)承壓(ya)設備(bei)，往往處(chu)于高溫、高壓(ya)環(huan)境，內部介質(zhi)具有易(yi)燃、易(yi)爆、有毒、強腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)等(deng)特點，設備(bei)一(yi)(yi)旦發生(sheng)(sheng)破壞(huai)，將(jiang)引起介質(zhi)泄漏(lou)，進而(er)引起中毒、火(huo)災(zai)或爆炸等(deng)事故，嚴(yan)重影響人民財產和(he)(he)(he)生(sheng)(sheng)命(ming)安全。為(wei)(wei)解(jie)決各種腐(fu)蝕(shi)(shi)問題，一(yi)(yi)方面(mian)要采取防腐(fu)蝕(shi)(shi)措施，另一(yi)(yi)方面(mian)則要使用大量(liang)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)材(cai)料。其中，不銹鋼因具有良好(hao)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)而(er)被廣泛(fan)應用。近年(nian)來(lai)，我國不銹鋼消(xiao)費(fei)量(liang)不斷提高，2014年(nian)國內不銹鋼表觀消(xiao)費(fei)量(liang)達到(dao)(dao)1606萬(wan)噸(dun),據中國特鋼企業協會(hui)統計，2019年(nian)中國不銹鋼的(de)產量(liang)和(he)(he)(he)表觀消(xiao)費(fei)量(liang)分(fen)別達到(dao)(dao)2940萬(wan)噸(dun)、2405萬(wan)噸(dun)。

  在各(ge)類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材料中，由于(yu)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有全面的(de)(de)、良(liang)好(hao)的(de)(de)綜合性能，其(qi)使用量約占整個不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)產量的(de)(de)65%~70%。然而，奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性是相對的(de)(de)，例如，奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)對氯離(li)子具(ju)有高度的(de)(de)敏感性，一定條件(jian)下，微(wei)量氯離(li)子就能夠引起應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂。據統計，應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)承壓設備各(ge)種腐(fu)蝕(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)模(mo)式中所占比例達到(dao)了55%。

  奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)普遍性，一方(fang)面(mian)(mian)源于(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)材料(liao)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)日益廣泛(fan)，另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)源于(yu)氯離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)廣泛(fan)存在。工業用(yong)水、保(bao)溫材料(liao)、催化劑等都是氯離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)來(lai)源，雖然(ran)(ran)有(you)時這些環境(jing)中氯離(li)(li)子(zi)(zi)濃度非常(chang)小，但微量(liang)的(de)(de)(de)(de)氯離(li)(li)子(zi)(zi)常(chang)會在某個部(bu)位富(fu)集。因此，即使在嚴格的(de)(de)(de)(de)預防措施下，奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在氯離(li)(li)子(zi)(zi)環境(jing)中的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)失效(xiao)事(shi)故(gu)(gu)仍然(ran)(ran)頻繁(fan)發(fa)生(sheng)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)屬于(yu)低應(ying)(ying)力(li)脆性斷裂(lie)，裂(lie)紋具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)隱蔽(bi)性。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)通常(chang)集中于(yu)尿(niao)素合(he)成塔襯里背面(mian)(mian)、廢熱鍋爐的(de)(de)(de)(de)爐管、蒸(zheng)汽(qi)分配器(qi)、冷(leng)凝水收集器(qi)、蒸(zheng)汽(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)、乙(yi)烯裝置(zhi)稀(xi)釋(shi)蒸(zheng)汽(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)等設(she)備，由于(yu)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)失效(xiao)造成的(de)(de)(de)(de)后果小則停(ting)產維修(xiu)或(huo)設(she)備報廢，大(da)則引起(qi)泄漏、爆(bao)炸等嚴重事(shi)故(gu)(gu)。在API 581 中，氯化物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)最(zui)高敏感(gan)性的(de)(de)(de)(de)嚴重性指數(shu)居各(ge)類應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)敏感(gan)性指數(shu)之首。

  應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是個復雜的(de)(de)(de)過程(cheng)，影(ying)響(xiang)因素眾多，裂紋一(yi)旦(dan)形(xing)成則(ze)(ze)難以(yi)控制(zhi)(zhi)，設備的(de)(de)(de)安全運行得不(bu)到保障，嚴重威脅企業的(de)(de)(de)正常(chang)生產。雖然人(ren)們(men)已對奧(ao)氏體不(bu)銹鋼應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)做(zuo)了(le)大量(liang)研究，但(dan)是對應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)機理以(yi)及過程(cheng)的(de)(de)(de)認識還不(bu)夠充分，對影(ying)響(xiang)因素考慮還不(bu)周(zhou)全，從而導(dao)致應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)分析具有很大的(de)(de)(de)不(bu)確(que)定(ding)性。同(tong)時(shi)(shi)，應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)概率分析是風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估的(de)(de)(de)重要(yao)組成部分。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)力(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)安全技術監察規(gui)程(cheng)－工業管(guan)道(dao)(dao)》首次規(gui)定(ding)在定(ding)期(qi)(qi)(qi)檢(jian)(jian)驗(yan)中可(ke)以(yi)按照(zhao)基于風(feng)(feng)險(xian)(xian)檢(jian)(jian)驗(yan)（RBI)的(de)(de)(de)結果確(que)定(ding)檢(jian)(jian)驗(yan)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)式壓(ya)力(li)(li)容(rong)(rong)器安全技術監察規(gui)程(cheng)》要(yao)求(qiu)(qiu)第II類壓(ya)力(li)(li)容(rong)(rong)器或者用戶要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)其他壓(ya)力(li)(li)容(rong)(rong)器設計時(shi)(shi)，應(ying)(ying)(ying)出具包括主(zhu)要(yao)失(shi)效(xiao)模(mo)式和(he)風(feng)(feng)險(xian)(xian)控制(zhi)(zhi)等內容(rong)(rong)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估報(bao)告。TSG D7003-2010《壓(ya)力(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)定(ding)期(qi)(qi)(qi)檢(jian)(jian)驗(yan)規(gui)則(ze)(ze)－長輸（油(you)氣(qi)）管(guan)道(dao)(dao)》附件中推薦了(le)4種風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估方法。GB 150-2011《壓(ya)力(li)(li)容(rong)(rong)器》對風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估做(zuo)了(le)原(yuan)則(ze)(ze)性規(gui)定(ding)。我(wo)國已將風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估納入(ru)承壓(ya)設備的(de)(de)(de)法規(gui)標準，但(dan)國內風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估研究和(he)實踐剛(gang)剛(gang)起步(bu)，有許(xu)多需要(yao)研究的(de)(de)(de)問題(ti)。應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)作為奧(ao)氏體不(bu)銹鋼材料的(de)(de)(de)一(yi)種重要(yao)失(shi)效(xiao)模(mo)式，研究其失(shi)效(xiao)概率可(ke)促進(jin)我(wo)國風(feng)(feng)險(xian)(xian)評估技術的(de)(de)(de)發展。