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(fu)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(si)對應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)影(ying)響因(yin)素、點(dian)蝕(shi)坑(keng)的產(chan)生及(ji)隨機性、裂紋的萌生及(ji)擴展、應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)失(shi)效概率(lv)等問(wen)題(ti)開展了研究，獲得了介質壓力(li)(li)(li)對力(li)(li)(li)腐蝕(shi)的影(ying)響規律，提出了點(dian)蝕(shi)萌生的判據，解(jie)釋(shi)了多(duo)數裂紋萌生于坑(keng)口或坑(keng)肩(jian)的主要原(yuan)因(yin)，列(lie)舉了不(bu)(bu)銹鋼設備和管道失(shi)效分(fen)析案例(li)。通過筆(bi)者的研究，能夠促進應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)理論和風險分(fen)析理論的完善(shan)和發(fa)展，對保障奧氏體不(bu)(bu)銹鋼設備的安全運行具有重要意義。至德鋼(gang)業(ye)致力于(yu)化(hua)工(gong)(gong)設備可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)析研究(jiu)，近(jin)年來(lai)，一(yi)直從事該(gai)領域的(de)(de)研究(jiu)。化(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)備多(duo)屬于(yu)壓力容器，處于(yu)高(gao)溫(wen)、高(gao)壓、腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)介質中，因設備失效而引(yin)發的(de)(de)災難性(xing)(xing)(xing)事故時有(you)發生(sheng)，為引(yin)起科(ke)(ke)研人員(yuan)、企業(ye)技術人員(yuan)的(de)(de)足(zu)夠重視，筆者將近(jin)年來(lai)的(de)(de)最(zui)新研究(jiu)成(cheng)果與大家分(fen)(fen)享，希望在(zai)提高(gao)化(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)備可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)方面(mian)貢獻一(yi)份力量。本書以(yi)設備可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)析領域的(de)(de)研究(jiu)人員(yuan)為主要讀者，也可(ke)(ke)供高(gao)校相(xiang)關專業(ye)科(ke)(ke)研人員(yuan)、化(hua)工(gong)(gong)企業(ye)裝(zhuang)備工(gong)(gong)程技術人員(yuan)參考(kao)。

  金(jin)屬腐(fu)(fu)蝕(shi)遍及生(sheng)(sheng)產(chan)和(he)生(sheng)(sheng)活(huo)的各(ge)個領域，特(te)別是(shi)在石(shi)油(you)煉制、石(shi)油(you)化工(gong)、煤化工(gong)、鹽化工(gong)、冶金(jin)、核(he)能等行(xing)業尤為(wei)突出。金(jin)屬腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)但(dan)引(yin)(yin)起資源(yuan)浪費、環境污染，還(huan)嚴(yan)重影響(xiang)設(she)備的正常運(yun)行(xing)。特(te)別是(shi)壓力容器和(he)管道等承(cheng)壓設(she)備，往往處于高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)壓環境，內部介(jie)質具有(you)(you)易(yi)(yi)燃(ran)、易(yi)(yi)爆、有(you)(you)毒、強腐(fu)(fu)蝕(shi)性等特(te)點(dian)，設(she)備一旦發生(sheng)(sheng)破壞，將引(yin)(yin)起介(jie)質泄漏，進而(er)引(yin)(yin)起中(zhong)毒、火災(zai)或爆炸等事故，嚴(yan)重影響(xiang)人民財產(chan)和(he)生(sheng)(sheng)命安全。為(wei)解決各(ge)種腐(fu)(fu)蝕(shi)問題，一方面要(yao)采取防腐(fu)(fu)蝕(shi)措施，另一方面則要(yao)使用大量的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性材料。其(qi)中(zhong)，不(bu)銹鋼因具有(you)(you)良(liang)好的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性而(er)被廣泛應用。近年(nian)來，我國不(bu)銹鋼消費量不(bu)斷提(ti)高(gao)(gao)，2014年(nian)國內不(bu)銹鋼表觀(guan)(guan)消費量達到1606萬噸,據中(zhong)國特(te)鋼企(qi)業協會統(tong)計(ji)，2019年(nian)中(zhong)國不(bu)銹鋼的產(chan)量和(he)表觀(guan)(guan)消費量分別達到2940萬噸、2405萬噸。

  在(zai)各類不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材料中，由于奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)(ju)有(you)(you)全(quan)面(mian)的、良好的綜合(he)性(xing)能，其使用量約占(zhan)整個(ge)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)產量的65%~70%。然而(er)，奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)是(shi)相對(dui)的，例如，奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)對(dui)氯離子具(ju)(ju)有(you)(you)高(gao)度(du)的敏感性(xing)，一定條件下，微(wei)量氯離子就能夠引(yin)起(qi)應力腐(fu)蝕(shi)開裂。據統計，應力腐(fu)蝕(shi)失效在(zai)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)承壓設備各種腐(fu)蝕(shi)失效模式中所(suo)占(zhan)比例達(da)到了55%。

  奧(ao)氏體不銹鋼(gang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕的(de)普遍性(xing)，一方面(mian)源(yuan)(yuan)于(yu)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)材料使用(yong)的(de)日益廣(guang)泛(fan)，另一方面(mian)源(yuan)(yuan)于(yu)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)的(de)廣(guang)泛(fan)存在(zai)。工業用(yong)水(shui)、保溫材料、催化劑等(deng)都是氯(lv)離(li)子(zi)(zi)的(de)來源(yuan)(yuan)，雖然有(you)時這(zhe)些環境中(zhong)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)濃度非(fei)常小，但微量的(de)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)常會在(zai)某個部位富集(ji)。因(yin)此，即使在(zai)嚴(yan)(yan)格的(de)預防措施下，奧(ao)氏體不銹鋼(gang)在(zai)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)環境中(zhong)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕失效事故仍然頻繁發生。應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕斷裂屬于(yu)低(di)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)脆性(xing)斷裂，裂紋具(ju)有(you)很大的(de)隱蔽(bi)性(xing)。應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕開裂通(tong)常集(ji)中(zhong)于(yu)尿(niao)素(su)合成塔襯里背面(mian)、廢熱鍋爐(lu)的(de)爐(lu)管、蒸(zheng)汽分配器、冷凝(ning)水(shui)收(shou)集(ji)器、蒸(zheng)汽發生器、乙烯裝置稀(xi)釋蒸(zheng)汽發生器等(deng)設(she)備，由于(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕失效造(zao)成的(de)后果小則(ze)停產(chan)維修或設(she)備報廢，大則(ze)引起泄漏、爆炸等(deng)嚴(yan)(yan)重(zhong)事故。在(zai)API 581 中(zhong)，氯(lv)化物應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕開裂最高(gao)敏感(gan)性(xing)的(de)嚴(yan)(yan)重(zhong)性(xing)指數居各(ge)類應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)指數之首(shou)。

  應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕是個復雜的(de)(de)(de)過程，影響因(yin)素眾多，裂紋一旦形(xing)成則難以控制，設(she)備(bei)的(de)(de)(de)安全(quan)運(yun)行得(de)不(bu)到(dao)保障，嚴重(zhong)威脅企業(ye)的(de)(de)(de)正常(chang)生產。雖然人們已對(dui)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕做了(le)大(da)量(liang)研(yan)究(jiu)，但(dan)是對(dui)應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕機理以及過程的(de)(de)(de)認識還(huan)不(bu)夠充分，對(dui)影響因(yin)素考(kao)慮還(huan)不(bu)周全(quan)，從而(er)導致(zhi)應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失效分析(xi)具有(you)很大(da)的(de)(de)(de)不(bu)確定(ding)性。同時，應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失效概(gai)(gai)率分析(xi)是風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)組成部分。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de) TSGD0001-2009《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管道(dao)安全(quan)技(ji)術監(jian)察規(gui)(gui)(gui)程－工業(ye)管道(dao)》首次規(gui)(gui)(gui)定(ding)在定(ding)期(qi)檢(jian)(jian)驗中可(ke)以按照基(ji)于風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)檢(jian)(jian)驗（RBI)的(de)(de)(de)結果確定(ding)檢(jian)(jian)驗周期(qi)。2009年頒(ban)布的(de)(de)(de)TSG 21-2016《固定(ding)式(shi)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)安全(quan)技(ji)術監(jian)察規(gui)(gui)(gui)程》要(yao)求(qiu)第II類壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)或者用戶要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)其他(ta)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)設(she)計時，應(ying)出具包括(kuo)主(zhu)要(yao)失效模(mo)(mo)式(shi)和風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)控制等內(nei)(nei)容(rong)的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)報告(gao)。TSG D7003-2010《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)管道(dao)定(ding)期(qi)檢(jian)(jian)驗規(gui)(gui)(gui)則－長輸(shu)（油氣）管道(dao)》附件中推薦了(le)4種風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)方法。GB 150-2011《壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)》對(dui)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)做了(le)原則性規(gui)(gui)(gui)定(ding)。我(wo)國已將風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)納入承壓(ya)(ya)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)法規(gui)(gui)(gui)標(biao)準(zhun)，但(dan)國內(nei)(nei)風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)研(yan)究(jiu)和實踐剛剛起(qi)步(bu)，有(you)許(xu)多需要(yao)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)問題。應(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕失效作為奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)材料的(de)(de)(de)一種重(zhong)要(yao)失效模(mo)(mo)式(shi)，研(yan)究(jiu)其失效概(gai)(gai)率可(ke)促進我(wo)國風(feng)(feng)(feng)險(xian)(xian)(xian)評(ping)估(gu)技(ji)術的(de)(de)(de)發(fa)展。