徐光明，董培欣，彭學(xué)文

(1.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004)

0 概述

某在建2×1 000 MW火力發(fā)電廠鍋爐壓力容器及其他相關(guān)設(shè)備的制造質(zhì)量驗(yàn)收工作，包括凝汽器管子的渦流檢測(cè)驗(yàn)收。1號(hào)小機(jī)凝汽器換熱器管材質(zhì)為TP304不銹鋼，規(guī)格為Φ25×0.5/0.7，安裝時(shí)間為2017年4月初。安裝時(shí)管子架在管板上，并在焊接前全部進(jìn)行了渦流檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了少量因外壁碰傷造成的凹陷管，未發(fā)現(xiàn)穿孔類缺陷。

2017年7月中旬，在對(duì)1號(hào)小機(jī)凝汽器汽側(cè)灌水后，發(fā)現(xiàn)泄漏管共計(jì)25根(1根壁厚0.7 mm，其余壁厚均為0.5 mm)，其中18根集中分布，其余7根分散分布。對(duì)25根泄漏管進(jìn)行渦流復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)25根管子均存在典型的穿孔信號(hào)，且缺陷信號(hào)強(qiáng)烈、易分辨。

后續(xù)對(duì)1號(hào)小機(jī)凝汽器8個(gè)水室的換熱管進(jìn)行渦流抽檢，未再發(fā)現(xiàn)穿孔類缺陷管。將泄漏管取出后，發(fā)現(xiàn)泄漏部位均位于汽機(jī)房外墻側(cè)管板一端1.5 m范圍內(nèi)，穿孔部位均位于管子6點(diǎn)鐘方向附近(管子下側(cè))，且穿孔部位有明顯腐蝕痕跡。因此，對(duì)以上25根泄漏管進(jìn)行了更換。

1 宏觀檢查及金屬理化分析

為了查明泄漏原因，電廠委托檢測(cè)方對(duì)本次小機(jī)凝汽器泄漏換熱管進(jìn)行宏觀檢查和金屬理化分析。圖1為送檢管照片，1號(hào)和2號(hào)管為泄漏管，3號(hào)管為未發(fā)生泄漏的對(duì)比管。

1.1 宏觀檢查

圖2為1號(hào)送檢管剖開(kāi)后部分位置宏觀檢查情況，圖中選取了同一位置的外壁和內(nèi)壁腐蝕情況進(jìn)行對(duì)比。檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)管外壁有幾處腐蝕孔洞，孔洞附近金屬也有腐蝕跡象，局部區(qū)域呈小面積的均勻腐蝕。與外壁腐蝕坑(孔)對(duì)應(yīng)位置的內(nèi)壁腐蝕情況較為嚴(yán)重，內(nèi)壁表面腐蝕坑(孔)明顯多于外壁表面，且內(nèi)壁表面除有大量的腐蝕坑(孔)外，還有大片的黃褐色腐蝕產(chǎn)物。

圖1 送檢管段照片

圖2 1號(hào)管內(nèi)外壁宏觀腐蝕情況

圖3 為2號(hào)送檢管剖開(kāi)后部分位置內(nèi)外壁宏觀檢查情況，外壁腐蝕孔附近可見(jiàn)腐蝕跡象，部分腐蝕孔相連接呈縫隙狀，遠(yuǎn)離腐蝕孔區(qū)域管段無(wú)明顯腐蝕；內(nèi)壁除有腐蝕坑(孔)外，還有大面積的黃褐色腐蝕產(chǎn)物。

圖3 2號(hào)管內(nèi)外壁宏觀腐蝕情況

對(duì)3號(hào)管內(nèi)外壁進(jìn)行宏觀檢查，未見(jiàn)明顯的腐蝕坑(孔)，內(nèi)壁有少量分散的黃褐色腐蝕產(chǎn)物，如圖4所示。

圖4 3號(hào)管內(nèi)外壁宏觀檢查情況

1.2 成分分析

對(duì)2根泄漏管進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果如表1所示。分析可見(jiàn)，1號(hào)管材質(zhì)與設(shè)計(jì)材質(zhì)TP304相符；2號(hào)管材質(zhì)與設(shè)計(jì)材質(zhì)TP304不符，與TP316L不銹鋼的成分要求比較吻合，但因TP316L比TP304抗腐蝕性能更好，可以使用。

表1 送檢管化學(xué)成分分析結(jié)果 wt%

1.3 金相檢驗(yàn)

圖5，6為1，2號(hào)管金相檢驗(yàn)結(jié)果，其金相組織均為孿晶奧氏體，組織未見(jiàn)異常；3號(hào)管金相組織也為孿晶奧氏體。1，2號(hào)失效管腐蝕孔洞以穿晶形式向母材前沿?cái)U(kuò)展，不同于奧氏體晶間腐蝕的沿晶開(kāi)裂特征。

關(guān)于旅游產(chǎn)業(yè)概念的界定，由于研究的角度不同，所得出的結(jié)論也自然不同，但共識(shí)性的因素主要是圍繞著“旅游資源”、“旅游設(shè)施”、“旅游服務(wù)”等。所以對(duì)旅游產(chǎn)業(yè)概念可以表述為：“以旅游者為對(duì)象，借助旅游資源和旅游設(shè)施，滿足旅游者在旅游活動(dòng)中的吃、住、行、游、娛、購(gòu)等需求，來(lái)實(shí)現(xiàn)旅游者精神和物質(zhì)追求的綜合性產(chǎn)業(yè)”[3]。

圖5 1號(hào)管金相檢驗(yàn)結(jié)果

1.4 腐蝕形貌微觀分析

將具有明顯腐蝕孔洞的1，2號(hào)管及未見(jiàn)腐蝕孔洞的3號(hào)管剖開(kāi)，在掃描電鏡下對(duì)內(nèi)外壁表面形貌進(jìn)行觀察。

圖6 2號(hào)管金相檢驗(yàn)結(jié)果

圖7 為1號(hào)管內(nèi)壁微觀腐蝕形貌：內(nèi)壁有較多的點(diǎn)蝕坑，部分點(diǎn)蝕坑已穿透管壁成孔狀；內(nèi)壁部分區(qū)域出現(xiàn)均勻腐蝕，部分腐蝕后的奧氏體晶粒形態(tài)清晰可見(jiàn)。

圖7 1號(hào)管內(nèi)壁腐蝕微觀形貌

圖8 為1號(hào)管外壁點(diǎn)蝕坑(孔)微觀形貌和遠(yuǎn)離點(diǎn)蝕坑(孔)的無(wú)明顯腐蝕區(qū)域的微觀形貌：外壁點(diǎn)蝕坑很少，有少量孔洞，孔洞周邊也有腐蝕跡象，遠(yuǎn)離孔洞區(qū)域未見(jiàn)有明顯的腐蝕情況。

圖9為2號(hào)管內(nèi)壁腐蝕情況微觀形貌：內(nèi)壁有較多的點(diǎn)蝕坑，部分點(diǎn)蝕坑已穿透管壁成孔；局部區(qū)域孔洞呈縫隙狀；內(nèi)壁部分區(qū)域出現(xiàn)均勻腐蝕，表面有塊狀覆蓋層。

圖8 1號(hào)管外壁腐蝕微觀形貌

圖9 2號(hào)管內(nèi)壁腐蝕微觀形貌

圖10 為2號(hào)管外壁點(diǎn)蝕坑(孔)微觀形貌，部分點(diǎn)蝕孔相連呈縫隙狀，孔洞周邊也有腐蝕跡象。

圖10 2號(hào)管外壁腐蝕孔微觀形貌

3號(hào)管內(nèi)壁腐蝕形貌：有少量腐蝕產(chǎn)物，無(wú)明顯點(diǎn)蝕坑等缺陷。

1.5 腐蝕產(chǎn)物能譜分析

將具有明顯腐蝕孔洞的1，2號(hào)管及未見(jiàn)腐蝕孔洞的3號(hào)管剖開(kāi)，對(duì)內(nèi)壁表面腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析。

表3為2號(hào)管內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物能譜分析結(jié)果。分析可見(jiàn)，腐蝕產(chǎn)物中同樣含有Cl，S，Si等多種雜質(zhì)元素。

2 原因分析與討論

對(duì)送檢的3根凝汽器換熱器管各項(xiàng)理化性能的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。

(1) 宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)管和2號(hào)管腐蝕情況基本相同，內(nèi)壁腐蝕坑(孔)明顯多于外壁；內(nèi)壁除有部分點(diǎn)蝕穿孔外，還存在大量的未穿透管壁的點(diǎn)蝕坑，并且有較大面積的黃褐色腐蝕產(chǎn)物；外壁只在腐蝕孔洞周邊發(fā)現(xiàn)腐蝕跡象，遠(yuǎn)離孔洞的其他區(qū)域并未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕。由此可見(jiàn)，腐蝕最先從內(nèi)壁開(kāi)始，腐蝕介質(zhì)在管子內(nèi)部流動(dòng)或沉積，內(nèi)壁受腐蝕后形成點(diǎn)蝕坑并最終穿透管壁，部分腐蝕產(chǎn)物沿穿孔溢出后造成了外壁穿孔周邊金屬的腐蝕。

(2) 對(duì)送檢管進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)1號(hào)管材質(zhì)與設(shè)計(jì)材質(zhì)TP304相符，2號(hào)管材質(zhì)與TP316L不銹鋼的成分要求較為吻合，而非設(shè)計(jì)材質(zhì)TP304。由于TP316L不銹鋼中加入了Mo元素，且具有較低的碳含量，相比于TP304具有更好的耐腐蝕性能，尤其是耐氯離子點(diǎn)蝕性能要優(yōu)于TP304。

(3) 3根送檢管金相組織均為孿晶奧氏體，組織未見(jiàn)明顯異常；腐蝕孔洞以穿晶形式向母材前沿?cái)U(kuò)展。

表2 1號(hào)管蝕孔附近腐蝕產(chǎn)物 %

表3 2號(hào)管蝕孔附近腐蝕產(chǎn)物 %

(4) 對(duì)管子內(nèi)外壁腐蝕形貌微觀觀察可見(jiàn)，1號(hào)和2號(hào)管內(nèi)壁除有明顯的點(diǎn)蝕坑(孔)外，部分區(qū)域還存在明顯的均勻腐蝕情況。1，2號(hào)管腐蝕區(qū)域能譜分析均發(fā)現(xiàn)較多的腐蝕性元素Cl。氯離子對(duì)不銹鋼具有很強(qiáng)的腐蝕性，極易導(dǎo)致不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕穿孔，并最終導(dǎo)致設(shè)備失效；點(diǎn)蝕往往還是誘發(fā)應(yīng)力腐蝕的裂紋源。在含氯離子的環(huán)境中，影響不銹鋼腐蝕的因素較多，如溫度、氯離子濃度、溶解氧、pH值、流速等，不同的環(huán)境狀況會(huì)導(dǎo)致腐蝕形貌及速率有所差別。由此可見(jiàn)，1，2號(hào)送檢管出現(xiàn)穿孔的主要原因?yàn)槁入x子腐蝕。

3 結(jié)論和建議

綜合上述檢驗(yàn)及分析結(jié)果可知，本次送檢的2根凝汽器換熱器管產(chǎn)生腐蝕穿孔的主要原因?yàn)榄h(huán)境中存在較多含氯離子的腐蝕介質(zhì)；同時(shí)，檢驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)該批換熱管存在材質(zhì)與訂貨不符的情況。

建議不銹鋼管在存放、安裝及使用過(guò)程中，要嚴(yán)格避免周圍環(huán)境中存在氯離子，以防止不銹鋼在含氯離子環(huán)境中產(chǎn)生點(diǎn)蝕。