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304不銹鋼堿液管線腐蝕分析及對策

文檔作者：王成家，霍朝陽，趙鐵瑞文檔來源：中石化天津分公司		點擊數：	更新時間： 2025年10月21日
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上一篇： 316、317不銹鋼耐氯離子腐蝕能力淺析

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第39卷增刊1
2010年8月
石油化工設備
PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．3 9 Supplement 1
Aug．2010
文章編號：1000—7466(2010)增刊1-0107—03
304不銹鋼堿液管線腐蝕分析及對策
王成家，霍朝陽，趙鐵瑞
(中石化天津分公司，天津300270)
摘要：由于304 不銹鋼管線材質沒有進行酸洗鈍化，且在焊接過程中發生敏化現象，因此在cr和
堿液的聯合作用下引發了晶間腐蝕。針對管線腐蝕提出了相應措施。
關鍵詞：管線；304不銹鋼；堿液；晶間腐蝕；對策
中圖分類號：TG 441．8；TG 142．71 文獻標志碼：B
某石油煉化工程新建項目在冬季投料試車，其
中1條304不銹鋼堿液管線投用2周即發生腐蝕，
幾乎所有焊縫和與管線焊接的管托處全部泄漏。該
管線壁厚3 mm，輸送的介質是質量分數為20 的
氫氧化鈉水溶液—— 堿液。堿液管線與多個儲罐相
連通，當儲罐需要堿液時管線供液，為間斷式輸送，
管線上未設置堿液放空閥。該堿液管線貫通多個工
程單元，單元材質由2個設計院分別設計選用了碳
鋼和304不銹鋼。為防止304不銹鋼堿液管線與管
托因相互運動而產生劃傷，采用同材質304不銹鋼
管托支墊隔離管托，管托與管線采用間斷焊連接。
在使用過程中發現，碳鋼段沒有發生腐蝕性滲漏，切
割后檢查未見嚴重腐蝕。而304不銹鋼段卻發生了
嚴重的腐蝕性滲漏，切割后檢查發現局部腐蝕嚴重。
文中對304不銹鋼堿液管線腐蝕原因進行了分析，
并提出了相應解決措施_1 。
1 工況分析
由于堿液為間斷輸送，且沒有設置余液放空設
施，因此輸送完成后管中長期滯留大量堿液。對不
銹鋼管來說，最低的液體流速應控制在1．219～
1．829 m／s，這樣能減少不銹鋼點蝕，并對保護鈍化
膜用好處_7]。
點蝕最易發生于靜止的溶液中，在沉積物下面
或縫隙里以及在能形成濃差電池的條件下會產生點
蝕[7]。在本例中，由于投料試車時處于冬季，環境溫
度最低達一2O℃ ，此時堿液中的部分水結冰析出，
部分水與NaOH結合形成含結晶水的NaOH，造成
堿液濃度差，進而形成濃差電池。
輸送堿液采用工業制堿法制取，檢驗分析發現
堿液中cl一質量分數達120×10～，嚴重超標。
2 現場檢查
從現場實際看，在焊接過程中采取了充氬保護，
沒有發現嚴重的咬邊現象，焊道成型質量符合標準
要求。該304不銹鋼管線設計文件中未要求進行焊
后酸洗鈍化。
檢查中發現，由于大量滲漏堿液蒸發濃縮，在管
道外壁結成厚厚一層含結晶水的堿垢。觀察管道內
壁發現，堿液接觸過的壁面全面腐蝕生銹，管道內壁
焊接區域，包括全部對接接頭和管托間斷焊管內壁
處304不銹鋼鈍化膜全部被破壞。
3 不銹鋼性能簡介
一般情況下，固溶態奧氏體不銹鋼管對弱堿具
有優良的耐蝕性能。通過氫氧化鈉溶液腐蝕試驗發
現，304不銹鋼在NaOH 質量分數低于50 的水溶
液中，在104℃下一般只發生輕度腐蝕。在更高的
溫度和NaOH質量分數更高的水溶液中，其腐蝕趨
向嚴重。
304奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性能、抗高
溫氧化性能和低溫性能。其表面鈍化膜在耐腐蝕性
中起重要的屏障作用，如果該膜不完整或有缺陷，不
銹鋼的耐腐蝕性會大為降低。
工程上通常對不銹鋼進行酸洗鈍化處理。不銹
鋼的抗腐蝕性主要是由于表面覆蓋著一層極薄的
收稿日期：2010—04—18
作者簡介：王成家(1960一)，男，遼寧大連人，工程師，從事設備、管道制造與現場安裝的技術指導及質量檢查工作。
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石油化工設備 2010年第39卷
(約1 m)致密氧化膜一一鈍化膜，這層膜隔離了腐
蝕介質，是不銹鋼防護的基本屏障。不銹鋼鈍化具
有動態特征，不應看作腐蝕完全停止，而是形成擴散
的阻擋層，使陽極反應速度大為降低。通常在有還
原劑(如C1一)情況下傾向于破壞膜，而在氧化劑(如
氧氣)存在時能保持或修復膜。不銹鋼工件放置于
空氣中會形成氧化膜，但這種膜的保護性不夠完善。
通常先要進行徹底清洗(包括堿洗與酸洗)，再用氧
化劑鈍化，才能保證鈍化膜的完整性與穩定性。酸
洗的目的之一是為鈍化處理創造有利條件，保證形
成優質的鈍化膜。因為通過酸洗使不銹鋼表面平均
10 m厚的表面被腐蝕掉，酸液的化學活性使得缺
陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可
使整個表面趨于均勻平衡，一些原來容易造成腐蝕
的隱患被清除掉了。更重要的是，通過酸洗鈍化，使
鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優先溶解，去掉
了貧鉻層，造成鉻在不銹鋼表面富集，這種富鉻鈍化
膜的電位可達1．0 V，接近貴金屬的電位，提高了抗
腐蝕的穩定性。
為了抵抗電化學腐蝕，防止金屬與介質中的陽
離子(如H 等)發生置換反應，要求鋼材應具有較
高的電極電位。實驗發現，鋼中加入1／8、2／8、3／8
? ? ／8，即12．5 、25 、37．5 ?12．5× 原子
分數的某些合金元素，會使鋼的電極電位發生跳躍
式的提高。鐵鉻合金在鉻原子分數為12．5 時電
極電位發生跳躍式提高的曲線見圖1，此時標準電
極電位由一0．56 V躍升到約+0．2 Vl3 。
>
毯
圖1 鐵鉻合金的電極電位與鏘原子分數的關系
由此可知，304不銹鋼優良的耐腐性能依賴于2
個因素：① 致密的保護膜使金屬層與腐蝕介質隔離。
②較高的電極電位。
4 管線腐蝕失效分析
由于管線材料沒有進行酸洗鈍化，管線對接
焊口在自然暴露狀態形成的鈍化膜并不致密。在
管托及管道對口焊接區域內壁，焊接線能量較大，
焊接高溫對鈍化層造成破壞，為腐蝕的發生提供
r條件。
含碳量對不銹鋼的晶間腐蝕傾向有決定性影
響，圖2所示每條溫度一加熱時間一晶問腐蝕敏感曲
線右方是晶間腐蝕敏感區域Ⅲ 。可以看出，當碳
質量分數為0．08％時，在700℃停留約2 rain就
會發生敏化現象。304不銹鋼中碳質量分數不大
于0．08 ，且未含Nb或Ti等穩定化元素，在管線
對接焊縫和管托焊接過程中，304不銹鋼在600～
800℃熱影響區的部分區域發生碳化物析出，形成
敏化區。
贈
直
圖2 不同含碳量的Cr18Ni9鋼的TTS曲線
晶間腐蝕是從表面沿晶界深入內部，而外表面
看不出腐蝕跡象的一種腐蝕。其原因是由于晶界沉
積了雜質，或者某一元素增多或減少而引起的 ]。
在焊接304不銹鋼時焊縫兩側2～3 mm處可以被
加熱至600～800℃ ，這時晶界的鉻和碳的化合物
(Cr，Fe)。。C 從固溶體中析出，由于鉻的流動速度
很慢，不易從晶體內擴散到晶界，因此形成貧鉻區。
貧鉻區中的鉻原子分數一旦低于12．5 ，其電極電
位立即由十0．2 V降為～0．56 V，喪失貴金屬特性。
在適宜的腐蝕液中即形成貧鉻區(陽極)一非貧鉻區
(陰極)電池，及碳化鉻(陰極)一貧鉻區(陽極)電池，
使晶界貧鉻區被腐蝕。
當貧鉻區的電極電位是～0．56 V時，從圖3所
示析氫及吸氧反應平衡電位與溶液pH 值關系圖可
以看出，當pH>7時，在堿性溶液中能發生析氫及
吸氧腐蝕。因此，該304鋼敏化區域中的貧鉻區在
NaOH水溶液中作為陽極被選擇性地腐蝕掉，由于
貧鉻區是沿著晶間形成的，所以腐蝕也將沿著晶問
進行，發生晶問腐蝕。
由此可知，嚴重超標的Cl一、不致密的保護膜
以及敏化區的存在是造成嚴重腐蝕的根本原因，
在堿液電解液的聯合腐蝕下，最終發生嚴重的晶
間腐蝕。
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第39卷增刊1
2010年8月
石油化工設備
PETR()ICHEM ICAL EQUIPMENT
Vo1．39 Supplement 1
Aug．2010
文章編號：1000—7466(2010)增刊1-0109—03
石油儲罐單盤板焊接變形控制
朱海英
(Ja海高橋捷派克石化工程建設有限公司，上海 200137)
摘要：分析了石油浮頂儲罐建造中單盤板焊接變形的原因，并提出了相應的控制措施，將其應用于
2×10 m。石油浮頂儲罐建造，有效降低了焊接過程中的變形，確保了單盤板的施工質量。實踐證
明，所采用的控制措施合理有效。
關鍵詞： 石油浮頂儲罐；條形單盤板；焊接變形；控制措施
中圖分類號：TQ 053．2 文獻標志碼：B
>
鉚
pH值
圖3 析氫及吸氧反應平衡電位與溶液pH值關系
5 解決措施
5．1 設計
設計人員應深入了解生產實際，詳細分析管道
設備的使用條件，做好選材和工藝設計。應在相關
技術文件中明確要求304不銹鋼焊后及時進行酸洗
鈍化。在管線工藝設計中應加設放空閥，以便輸送
完畢后及時放空堿液，從而避免和減少腐蝕的發生。
5．2 施工
施工單位制定的焊接工藝評定應防止敏化現象
的發生。焊接過程中，施工人員應嚴格按照合格的
焊接評定工藝要求進行焊接，采用小線能量、焊條
(焊絲)不做橫向擺動、多道焊并嚴格控制層間溫度
的方法，同時采用超低碳、高鎳或鈦的奧氏體焊接材
料，以杜絕晶界貧鉻，從而防止晶間腐蝕發生。
6 結語
對304不銹鋼管線發生晶間腐蝕的原因進行了
分析，并提出了相應的改進措施，對同類的腐蝕防護
具有借鑒意義。
參考文獻：
[1] 左 禹，熊金平．工程材料及其耐腐蝕性[M]．北京：中
國石化出版社，2008．
[2] 岳丹，劉峰，付婧．奧氏體不銹鋼損傷機制的研
究現狀與展望[J]．石油化工設備，2009，38(1)：64—67．
[3] 上海材料研究所．金屬材料[M]．北京：機械工業出版
社，1975．
[4] 章日讓．石化工藝管道安裝設計實用技術問答[M]．北
京：中國石化出版社，2007．
[5] 高正芳，張洪濤，李樹勛，等．奧氏體不銹鋼U 形換熱
管局部固溶處理[J]．石油化工設備，2009，38(5)：70—
73．
[6] 勞動人事部．壓力容器基礎知識講義[M]．北京：鍋爐
壓力容器安全雜志社，1983．
[7] [美]唐納德皮克納，I M 伯恩斯坦．不銹鋼手冊[M]．
顧守仁，周有德，譯．北京：機械工業出版社，1987．
[8] 史美堂．金屬材料及熱處理[M]．上海：上海科學技術
出版社，1980．
[9] 冉小成．鎳合金堆焊層與不銹鋼管道的焊接[刀．石油
化工設備，2008，37(6)：68—70．
[1O]杜平，黎澤權，張建明．低溫不銹鋼管線的全位置焊
接[J]．焊接技術，2005，(5)：74—75．
(張編)
收稿日期：2010—04—23
作者簡介：朱海英(1973一)，女，上海人，工程師，學士，現從事特種設備制造工藝及技術管理工作。

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