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(li)腐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(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。

 浙江至德鋼業(ye)有限(xian)公(gong)司對(dui)(dui)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)影響因(yin)素、點蝕(shi)(shi)坑(keng)的(de)(de)(de)產生及隨機性、裂紋的(de)(de)(de)萌生及擴展、應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)概率等問題開展了研究(jiu)，獲得了介質(zhi)壓(ya)力(li)對(dui)(dui)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)影響規律，提出了點蝕(shi)(shi)萌生的(de)(de)(de)判據，解釋了多(duo)數裂紋萌生于坑(keng)口或坑(keng)肩的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)，列(lie)舉了不銹鋼設(she)備和管道(dao)失效(xiao)(xiao)分(fen)析案例。通過筆者的(de)(de)(de)研究(jiu)，能夠促進應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)理論和風險分(fen)析理論的(de)(de)(de)完善(shan)和發展，對(dui)(dui)保障(zhang)奧氏體不銹鋼設(she)備的(de)(de)(de)安全(quan)運行具有重要(yao)意義。至德(de)鋼業致(zhi)力于(yu)化工(gong)設備(bei)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)分析研究(jiu)，近年來，一直從事該領域的研究(jiu)。化工(gong)裝(zhuang)備(bei)多(duo)屬于(yu)壓力容(rong)器，處于(yu)高(gao)溫、高(gao)壓、腐蝕性(xing)(xing)介質中，因(yin)設備(bei)失(shi)效而引發(fa)的災難性(xing)(xing)事故時有發(fa)生，為(wei)引起科研人(ren)員、企(qi)業技(ji)術人(ren)員的足(zu)夠重視，筆者將近年來的最新研究(jiu)成果與(yu)大家分享，希(xi)望在提高(gao)化工(gong)裝(zhuang)備(bei)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)方面貢(gong)獻一份(fen)力量。本書以設備(bei)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)分析領域的研究(jiu)人(ren)員為(wei)主(zhu)要讀者，也可(ke)(ke)供(gong)高(gao)校相關(guan)專業科研人(ren)員、化工(gong)企(qi)業裝(zhuang)備(bei)工(gong)程技(ji)術人(ren)員參考。

  金屬腐(fu)蝕遍(bian)及生產(chan)(chan)和(he)生活的(de)各(ge)個領域(yu)，特別是在石油煉制、石油化(hua)工、煤化(hua)工、鹽化(hua)工、冶金、核能(neng)等(deng)(deng)行(xing)(xing)業尤為突出。金屬腐(fu)蝕不(bu)但(dan)引起資源浪(lang)費、環境污染，還(huan)嚴重影響設(she)備的(de)正常運行(xing)(xing)。特別是壓力容器(qi)和(he)管道等(deng)(deng)承壓設(she)備，往(wang)往(wang)處于高(gao)溫、高(gao)壓環境，內部介質具有易燃、易爆、有毒、強腐(fu)蝕性(xing)等(deng)(deng)特點，設(she)備一旦發生破壞，將引起介質泄(xie)漏，進而引起中(zhong)毒、火災或(huo)爆炸等(deng)(deng)事故，嚴重影響人民(min)財產(chan)(chan)和(he)生命安全(quan)。為解決各(ge)種腐(fu)蝕問題，一方面(mian)要采取(qu)防腐(fu)蝕措(cuo)施，另一方面(mian)則要使(shi)用大量(liang)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)材(cai)料。其中(zhong)，不(bu)銹鋼(gang)因(yin)具有良好的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)而被廣泛應用。近年來，我國不(bu)銹鋼(gang)消(xiao)費量(liang)不(bu)斷提高(gao)，2014年國內不(bu)銹鋼(gang)表觀消(xiao)費量(liang)達到1606萬(wan)(wan)噸(dun),據中(zhong)國特鋼(gang)企業協會統(tong)計，2019年中(zhong)國不(bu)銹鋼(gang)的(de)產(chan)(chan)量(liang)和(he)表觀消(xiao)費量(liang)分別達到2940萬(wan)(wan)噸(dun)、2405萬(wan)(wan)噸(dun)。

  在(zai)(zai)各(ge)類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)材(cai)料中，由于奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有全面(mian)的(de)(de)、良(liang)好(hao)的(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能，其使用量約占整個不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)產量的(de)(de)65%~70%。然而，奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)是相對的(de)(de)，例(li)如(ru)，奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)對氯離子(zi)具(ju)有高度的(de)(de)敏感性(xing)(xing)，一(yi)定條件(jian)下，微量氯離子(zi)就能夠引(yin)起應(ying)力腐蝕(shi)開裂。據統計，應(ying)力腐蝕(shi)失效在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)承壓設備各(ge)種腐蝕(shi)失效模式中所占比例(li)達到了55%。

  奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)普遍性(xing)，一(yi)方面源于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼材(cai)料使用的(de)(de)(de)日(ri)益廣(guang)泛(fan)，另一(yi)方面源于(yu)氯離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)廣(guang)泛(fan)存(cun)在(zai)(zai)(zai)。工業用水、保溫材(cai)料、催化劑等都(dou)是氯離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)來源，雖然(ran)有時這些環(huan)境(jing)中(zhong)氯離子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度非常小(xiao)，但微(wei)量的(de)(de)(de)氯離子(zi)(zi)(zi)常會在(zai)(zai)(zai)某個部位富集。因(yin)此，即(ji)使在(zai)(zai)(zai)嚴格(ge)的(de)(de)(de)預防措施下，奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)(zai)氯離子(zi)(zi)(zi)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效事(shi)故仍然(ran)頻繁發(fa)生(sheng)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)屬于(yu)低應(ying)(ying)力(li)脆性(xing)斷裂(lie)，裂(lie)紋具有很大的(de)(de)(de)隱蔽(bi)性(xing)。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)通常集中(zhong)于(yu)尿素(su)合成塔(ta)襯(chen)里背(bei)面、廢熱鍋爐(lu)的(de)(de)(de)爐(lu)管、蒸汽分配器、冷(leng)凝(ning)水收集器、蒸汽發(fa)生(sheng)器、乙烯裝置稀釋蒸汽發(fa)生(sheng)器等設備，由于(yu)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)失效造成的(de)(de)(de)后果小(xiao)則停產維(wei)修(xiu)或設備報廢，大則引(yin)起(qi)泄漏、爆炸等嚴重(zhong)事(shi)故。在(zai)(zai)(zai)API 581 中(zhong)，氯化物(wu)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂(lie)最高敏(min)感性(xing)的(de)(de)(de)嚴重(zhong)性(xing)指(zhi)數居各(ge)類應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感性(xing)指(zhi)數之首。

  應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是個(ge)復雜的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)，影響因素(su)眾多，裂紋一旦形成(cheng)則難(nan)以(yi)控制(zhi)(zhi)，設(she)備的(de)(de)(de)(de)安全(quan)運行得不(bu)到保障，嚴重威(wei)脅企業(ye)的(de)(de)(de)(de)正常生產。雖(sui)然人(ren)們已對(dui)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)做了(le)(le)大(da)量研究(jiu)(jiu)，但是對(dui)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機理以(yi)及過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)認識還不(bu)夠(gou)充分(fen)(fen)，對(dui)影響因素(su)考慮(lv)還不(bu)周全(quan)，從而導致應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)分(fen)(fen)析具(ju)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)(de)不(bu)確定(ding)(ding)(ding)性。同時(shi)，應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)概(gai)率分(fen)(fen)析是風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)的(de)(de)(de)(de)重要組(zu)成(cheng)部分(fen)(fen)。2009年頒布的(de)(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)安全(quan)技術監(jian)察規(gui)程(cheng)－工(gong)業(ye)管(guan)道(dao)(dao)》首次(ci)規(gui)定(ding)(ding)(ding)在定(ding)(ding)(ding)期(qi)檢(jian)驗(yan)中可(ke)以(yi)按照基于風(feng)險(xian)檢(jian)驗(yan)（RBI)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)確定(ding)(ding)(ding)檢(jian)驗(yan)周期(qi)。2009年頒布的(de)(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)(ding)(ding)式壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)安全(quan)技術監(jian)察規(gui)程(cheng)》要求第II類壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)或者用戶要求的(de)(de)(de)(de)其他壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)設(she)計時(shi)，應(ying)(ying)(ying)出(chu)具(ju)包括主要失效(xiao)(xiao)模(mo)式和風(feng)險(xian)控制(zhi)(zhi)等內容(rong)的(de)(de)(de)(de)風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)報告。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)管(guan)道(dao)(dao)定(ding)(ding)(ding)期(qi)檢(jian)驗(yan)規(gui)則－長輸（油(you)氣）管(guan)道(dao)(dao)》附件中推薦了(le)(le)4種風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)方法。GB 150-2011《壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)》對(dui)風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)做了(le)(le)原(yuan)則性規(gui)定(ding)(ding)(ding)。我(wo)國已將(jiang)風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)納入(ru)承壓(ya)(ya)(ya)設(she)備的(de)(de)(de)(de)法規(gui)標準，但國內風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)研究(jiu)(jiu)和實踐剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)起步，有(you)許(xu)多需要研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失效(xiao)(xiao)作為奧氏體不(bu)銹鋼(gang)材料的(de)(de)(de)(de)一種重要失效(xiao)(xiao)模(mo)式，研究(jiu)(jiu)其失效(xiao)(xiao)概(gai)率可(ke)促進我(wo)國風(feng)險(xian)評(ping)(ping)估(gu)技術的(de)(de)(de)(de)發展。