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【摘 要】采用宏观检验、化学成分分析、水质检测、金相检验等方法发酵罐渗漏盘管进行分析，检测结果表明由于冷却水Cl- 含量严重超标，管材Cr含量偏低，弯管处受机械冲刷等因素发生点蚀穿孔和晶间腐蚀导致发酵罐盘管出现初期渗漏，局部补焊致使盘管强应力分层、鼓包，发生缝隙腐蚀，导致盘管泄漏失效。
【关键词】发酵罐；盘管；点蚀；晶间腐蚀；渗漏；分层
中图分类号：TB304 文献标识码：A 文章编号：
【Abstract】Failure fermenter coil was analyzed by macroscopic view， chemical analysis， water analysis and metallographic examination. The result showed that pitting and intergranular corrosion was happened because of the overstandard content of Cl- in cooling water， the low content of Cr and mechanic erosion on elbow， and lead to the initial leakage of coil. Layering， bulge and crevice corrosion was occurred due to the local welding， and caused leakage failure.
【Key words】Fermenter； Coil； Pitting； intergranular corrosion； leakage； Layering
某單位一台50立方不锈钢发酵罐，封头、筒体、夹套、盘管、筒节材质为0Cr18Ni9，焊条采用A102，盘管规格Φ57×3.5mm，为内旋式盘管，盘管内介质取用系统冷取水，系统冷取水以NaClO做加药处理，盘管内工作压力0.3-0.4MPa，工作温度-6℃-100℃。使用2年后发现盘管下部冷却水进口弯管处出现渗漏，局部补焊使用一个半月后发生严重泄漏。
1 宏观检验
弯管外壁有金属光泽，肉眼未见明显腐蚀，弯管内侧有弯管皱褶，局部手工电弧补焊，焊点余高5.8mm，附近飞溅明显。沿弯管中心线剖开后，内壁出现均匀腐蚀，并有水垢附着，焊点对应内壁附近出现严重分层，局部鼓包高度9.6mm，中间呈蓝黑色，周围呈砖红色，补焊处过热。
2 化学成分分析
从渗漏处取点进行化学成分分析，材质中Cr元素含量偏低。
表1 0Cr18Ni9化学成分分析（%）
成 分 C Si Mn S P Cr Ni
参考值 ≤0.07 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.035 17.00～19.00 8.00～11.00
测定值 0.056 0.58 1.25 0.012 0.035 17.04 8.05
注：参考标准GB/T 14976-2002 《流体输送用不锈钢无缝钢管》[1]
3 冷却水水质检测
冷却水来源为河道水，经水质检测，Cl-浓度为720ppm。
4 金相检验
在弯管内侧内壁和对应外壁取点进行金相检验[2]，金相点采用物理抛光，10%草酸电解浸蚀[3]。内壁微观组织显示材质发生了严重的晶间腐蚀，为三类沟状组织，晶界间有腐蚀沟，观察视野内的全部晶粒被腐蚀沟包围，并伴有不均匀分布的深点蚀坑，为七类凹坑组织Ⅱ。外壁微观组织上分布有深点蚀坑，为七类凹坑组织Ⅱ。
5渗漏失效分析
5.1点蚀和晶间腐蚀[4][5]
管材材质Cr元素含量17.04%，Cr含量偏低，耐蚀性和耐磨性能下降，冷却水Cl-浓度720ppm，严重超标，盘管弯管为冷轧弯管，弯管处于冷却水进水口处，弯管角度达60?，较盘管其它部位的角度大，存在较大的形变应力，盘管焊接相连存在的焊接残余应力，弯管处受冲刷腐蚀，服役环境恶劣，导致点蚀穿孔和晶间腐蚀，发生初期渗漏。
5.2盘管分层
发生渗漏后，使用单位急于生产，在弯管渗漏外壁局部补焊堵漏，奥氏体型不锈钢的热膨胀系数较大，在焊接熔池热膨胀及补焊后冷却时熔池内受收缩力作用下，产生较大的收缩变形和沿补焊点的周向拉应力，导致盘管出现了以补焊点为中心的强应力分层和鼓包。
5.3缝隙腐蚀
不锈钢对缝隙腐蚀非常敏感。在盘管出现分层后，在分层的缝隙中阳极溶解和阴极还原的平衡被打破。
阳极反应：M→M++e
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
由于缝隙内的溶液停滞，氧扩散困难而减少，缝隙中的阴极反应被迫停止，缝隙内的阳极反应却继续进行，以至于形成一个充有高浓度的带正电荷金属离子溶液的缝隙。为了平衡这种电荷，带负电荷的阴离子，特别是Cl-，移入缝隙内，缝内已形成的金属盐类发生水解，
水解反应：MCl+H2O→MOH↓+H+
缝内pH下降，促使金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的氧的还原速度也相应增加，这种自催化过程加剧了缝内金属的腐蚀，加速分层剥离，以至于盘管补焊后很快发生泄漏。
6结论和措施
由于冷却水Cl-含量严重超标，管材Cr含量偏低，弯管处受机械冲刷等因素发生点蚀穿孔和晶间腐蚀导致发酵罐盘管出现初期渗漏，由于局部补焊致使盘管强应力分层、鼓包，发生缝隙腐蚀，导致盘管泄漏失效。
为防止类似失效情况的发生，建议采取以下措施：
（1）严格选材。选用低碳高铬不锈钢，提高耐蚀性和耐磨性。
（2）系统冷却水取水口和盘管冷却水取水口分离，严格控制冷却水中卤素介质含量，减小点蚀和晶间腐蚀的发生率。
（3）严格修复措施。一旦发生初期渗漏应先分析原因，合理制定修理工艺，避免盲目补焊，得不偿失。
（4）在条件允许的情况下，尽可能对弯管和焊接处进行消应力处理。
参考文献：
[1]GB/T14976-2002.流体输送用不锈钢无缝钢管[S]
[2]李志宏.锅炉压力容器现场金相的制作方法[J].压力容器.1998，（5）.
[3]GB/T4334-2008.不锈钢晶间腐蚀试验方法[S].
[4]梁成浩.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀[J].辽宁化工.1986，（2）.39-47.
[5]罗宏，龚敏.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀[J].腐蚀科学及防护技术.2006，（5）.357-360
【关键词】发酵罐；盘管；点蚀；晶间腐蚀；渗漏；分层
中图分类号：TB304 文献标识码：A 文章编号：
【Abstract】Failure fermenter coil was analyzed by macroscopic view， chemical analysis， water analysis and metallographic examination. The result showed that pitting and intergranular corrosion was happened because of the overstandard content of Cl- in cooling water， the low content of Cr and mechanic erosion on elbow， and lead to the initial leakage of coil. Layering， bulge and crevice corrosion was occurred due to the local welding， and caused leakage failure.
【Key words】Fermenter； Coil； Pitting； intergranular corrosion； leakage； Layering
某單位一台50立方不锈钢发酵罐，封头、筒体、夹套、盘管、筒节材质为0Cr18Ni9，焊条采用A102，盘管规格Φ57×3.5mm，为内旋式盘管，盘管内介质取用系统冷取水，系统冷取水以NaClO做加药处理，盘管内工作压力0.3-0.4MPa，工作温度-6℃-100℃。使用2年后发现盘管下部冷却水进口弯管处出现渗漏，局部补焊使用一个半月后发生严重泄漏。
1 宏观检验
弯管外壁有金属光泽，肉眼未见明显腐蚀，弯管内侧有弯管皱褶，局部手工电弧补焊，焊点余高5.8mm，附近飞溅明显。沿弯管中心线剖开后，内壁出现均匀腐蚀，并有水垢附着，焊点对应内壁附近出现严重分层，局部鼓包高度9.6mm，中间呈蓝黑色，周围呈砖红色，补焊处过热。
2 化学成分分析
从渗漏处取点进行化学成分分析，材质中Cr元素含量偏低。
表1 0Cr18Ni9化学成分分析（%）
成 分 C Si Mn S P Cr Ni
参考值 ≤0.07 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.035 17.00～19.00 8.00～11.00
测定值 0.056 0.58 1.25 0.012 0.035 17.04 8.05
注：参考标准GB/T 14976-2002 《流体输送用不锈钢无缝钢管》[1]
3 冷却水水质检测
冷却水来源为河道水，经水质检测，Cl-浓度为720ppm。
4 金相检验
在弯管内侧内壁和对应外壁取点进行金相检验[2]，金相点采用物理抛光，10%草酸电解浸蚀[3]。内壁微观组织显示材质发生了严重的晶间腐蚀，为三类沟状组织，晶界间有腐蚀沟，观察视野内的全部晶粒被腐蚀沟包围，并伴有不均匀分布的深点蚀坑，为七类凹坑组织Ⅱ。外壁微观组织上分布有深点蚀坑，为七类凹坑组织Ⅱ。
5渗漏失效分析
5.1点蚀和晶间腐蚀[4][5]
管材材质Cr元素含量17.04%，Cr含量偏低，耐蚀性和耐磨性能下降，冷却水Cl-浓度720ppm，严重超标，盘管弯管为冷轧弯管，弯管处于冷却水进水口处，弯管角度达60?，较盘管其它部位的角度大，存在较大的形变应力，盘管焊接相连存在的焊接残余应力，弯管处受冲刷腐蚀，服役环境恶劣，导致点蚀穿孔和晶间腐蚀，发生初期渗漏。
5.2盘管分层
发生渗漏后，使用单位急于生产，在弯管渗漏外壁局部补焊堵漏，奥氏体型不锈钢的热膨胀系数较大，在焊接熔池热膨胀及补焊后冷却时熔池内受收缩力作用下，产生较大的收缩变形和沿补焊点的周向拉应力，导致盘管出现了以补焊点为中心的强应力分层和鼓包。
5.3缝隙腐蚀
不锈钢对缝隙腐蚀非常敏感。在盘管出现分层后，在分层的缝隙中阳极溶解和阴极还原的平衡被打破。
阳极反应：M→M++e
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
由于缝隙内的溶液停滞，氧扩散困难而减少，缝隙中的阴极反应被迫停止，缝隙内的阳极反应却继续进行，以至于形成一个充有高浓度的带正电荷金属离子溶液的缝隙。为了平衡这种电荷，带负电荷的阴离子，特别是Cl-，移入缝隙内，缝内已形成的金属盐类发生水解，
水解反应：MCl+H2O→MOH↓+H+
缝内pH下降，促使金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的氧的还原速度也相应增加，这种自催化过程加剧了缝内金属的腐蚀，加速分层剥离，以至于盘管补焊后很快发生泄漏。
6结论和措施
由于冷却水Cl-含量严重超标，管材Cr含量偏低，弯管处受机械冲刷等因素发生点蚀穿孔和晶间腐蚀导致发酵罐盘管出现初期渗漏，由于局部补焊致使盘管强应力分层、鼓包，发生缝隙腐蚀，导致盘管泄漏失效。
为防止类似失效情况的发生，建议采取以下措施：
（1）严格选材。选用低碳高铬不锈钢，提高耐蚀性和耐磨性。
（2）系统冷却水取水口和盘管冷却水取水口分离，严格控制冷却水中卤素介质含量，减小点蚀和晶间腐蚀的发生率。
（3）严格修复措施。一旦发生初期渗漏应先分析原因，合理制定修理工艺，避免盲目补焊，得不偿失。
（4）在条件允许的情况下，尽可能对弯管和焊接处进行消应力处理。
参考文献：
[1]GB/T14976-2002.流体输送用不锈钢无缝钢管[S]
[2]李志宏.锅炉压力容器现场金相的制作方法[J].压力容器.1998，（5）.
[3]GB/T4334-2008.不锈钢晶间腐蚀试验方法[S].
[4]梁成浩.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀[J].辽宁化工.1986，（2）.39-47.
[5]罗宏，龚敏.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀[J].腐蚀科学及防护技术.2006，（5）.357-360