TP304不锈钢管焊缝及热影响区域点蚀机理分析及防控

  凝汽器、换热器用304不锈钢管基本都是焊接管，调查发现不304锈钢管在焊缝及其热影响区发生点蚀穿孔的案例较多，调查样本中至少有5起: 1. 浙江某电厂125MW机组TP304不锈钢管凝汽器:2)河南某电厂TP304不锈钢管凝汽器，2. 长沙某单位制冷机中的TP304不锈钢管换热器 ，3. 山东某化工企业436L铁素体不锈钢管换热器 4. 山西太原第一热电厂TP304不锈钢管热网加热器。

 针对第一热电厂热网加热器TP304不锈钢管的腐蚀进行失效分析:

 一、概况

 太原第一热电厂第一台304不锈钢管加热器开始运行仅一个采暖期就发现有微漏，次年采暖期开始时，停第一台加热器，新开第二台新,304不锈钢管加热器。供暖结束，加热器停运，停运前未发现泄漏。供暖结束一个月多后进行水压试验查漏，发现第一台不锈钢管加热器有漏管近二百根，第2台加热器也有上百根不锈钢管泄漏。将加热器腐蚀的不锈钢管抽样检查，发现在焊缝及附近有点蚀坑或穿孔。

二、外观

    泄漏的TP304不锈钢管内仅在焊缝及附近有点蚀坑，有的己经穿孔，其它地方基本没有点蚀坑，说明焊缝及热影响区域的耐蚀性能明显低于母材，制造质量有问题。管子内部的外观见图。

三、化学成分和力学性能检测

    按照GB/T24593-2009标准，检测了TP304不锈钢管的化学成分和力学性能，化学成分见表，力学性能见表。由表可知，化学成分和力学性能均合格。根据对大量不锈钢材料检测结果的分析，不锈钢化学成分和力学性能不合格的可能性极小。由于现代冶炼技术的提高，不锈钢成分能精确控制，去杂质的成本较低，而有益合金元素的成本较高。因此不锈钢中的杂质含量通常远低于规定值，而有益合金元素镍、铬、钼的含量基本都在下限。

四、金相分析

   取TP304不锈钢管样横向剖面，经镶嵌、磨抛、化学试剂侵蚀后，在光学显微镜下观察焊缝金相组织，TP304不锈钢管焊缝处金相组织见图2-8。由图2-8可见，该TP304不锈钢管焊缝处显微组织为奥氏体加少量铁素体，呈铸态的柱状和枝状晶。由于有害元素容易在树枝晶和柱状晶之间偏析，因此焊缝处的耐蚀性能较差，是不锈钢焊接管的薄弱环节。

五、焊缝腐蚀比试验

  为了定量表征304不锈钢管焊缝处的耐蚀性能与母材的差异，美国材料试验协会标准ASTM A249112 规定了检测方法和合格判据。将奥氏体不锈钢焊接管对剖，一半有焊缝，一半是无焊缝的母材，测量焊缝和母材的厚度，然后放入沸腾的20%盐酸中.当母材减薄到原厚度的40-60%时，取出试样，清洗后再测量焊缝和母材的厚度，计算焊缝和母材的腐蚀减薄量，焊缝和母材的腐蚀减薄量之比称为焊缝腐蚀比R。如果R等于1，说明焊缝和母材的耐蚀性能相等;如果R大于1，说明焊缝的耐蚀性能比母材差。ASTM A249规定R<_1.25为合格，R值也可以由合同双方共同商定.取未使用过的备用管，按照ASTM A249中的S7条款进行了焊缝腐蚀比测试，检测结果见表2-5。该TP304不锈钢管的焊缝腐蚀比R约为1.52，远大于1.25，焊缝质量不合格。由于该质量条款是补充技术规定，ASTM A249规定在执行此标准时，只有需方在合同或订单中规定时才予实施。而一般电厂技术人员不熟悉该标准，订货时很少写上该条款，容易发生质量争议。

六、腐蚀机理和防控方法

  凝汽器、换热器用304不锈钢管在焊缝及其热影响区容易发生点蚀，主要原因是未经处理的焊缝是铸态的柱状和枝状晶，有害元素容易在枝状晶和柱状晶之间偏析，如果焊缝在底部不利位置，或碰到酸洗等特殊环境，则焊缝及其热影响区域更容易优先腐蚀。如果要改进焊管材质的均一性，减小或消除焊缝区与母材的微观组织及性能差别，就需要对焊缝或整个焊管进行冷加工和热处理，可以通过轧压和再结晶工艺使焊缝处的柱状和枝状晶转变为等轴晶。焊缝内整平后热处理可以改善焊缝处的组织和性能，但是内整平时焊缝要有足够的高度，保证一定的轧压量;热处理要有足够的停留时间。