污水預處理PAC加藥線失效原因分析

唐國慶，蘇 毅，姚涵曦，高 博

（1.中國石油大慶石化公司檢測信息技術中心，黑龍江大慶163714；2.中國石油大慶石化公司機械廠，黑龍江大慶163714）

進行金相檢驗之前必須針對材料的組成結構以及性能進行大量的測試研究，通過理論化的數據完成對材料的認識。根據材料的特性進行相互之間的對比與規律性的研究，從而得知材料間的共性特點以及特殊性能［1］。

1 案例

某水氣廠污水車間預處理PAC加藥線送檢件為1根開裂的加藥線直管段，見圖1。

圖1 預處理PAC加藥線開裂的直管段

經了解，該加藥線于2012年6月投入使用，內部藥劑分別為聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁鐵，設計材質為304，管線規格Φ38×3。該加藥線曾于2012年7月發生過斷裂，修復后于11月26日又發現有3處泄漏，為查明該加藥線開裂原因，對該管線做了綜合分析［2,3］。

2 檢驗分析內容

試件名稱：預處理PAC加藥線；檢驗項目：失效分析；材質：304；規格：Φ38×3；檢驗標準：GB/T13298-91；件數：1件；腐蝕方法：王水；設備名稱：倒置式金相顯微鏡；掃描電子顯微鏡；設備型號：奧林巴斯PME3S-3400N

2.1 宏觀檢驗

用肉眼觀察開裂管段，發現直管段母材部位共有3處裂紋，裂紋均沿直管段周向開裂，開裂最大部位約占整個管段周長的1/3左右，裂紋處無明顯塑性變形痕跡，呈現脆性開裂特征。送檢管段內、外壁均覆蓋一層黃色物質，后經專業工作人員溝通確認，該黃色物質為藥劑結晶，見圖2。

圖2 開裂的直管段周向裂紋

2.2 掃描電鏡及能譜分析

將送檢管段制成掃描電鏡試樣，經多次超聲波清洗后，將試樣裝入掃描電子顯微鏡內進行觀察［4］。在高倍下觀察斷口表面，發現斷口表面大部分覆蓋著1層腐蝕產物，在腐蝕產物較少部位可觀察到解理狀花樣，呈現脆性斷裂特征，見圖3。

圖3 斷口較少部位呈解理狀花樣

采用能譜儀對斷口表面腐蝕產物進行半定量元素分析，分析結果除基體元素外還可見少量的Cl元素，見圖4。

圖4 能譜半定量元素分布

2.3 金相分析

在直管段裂紋擴展的尖端采用機械加工的方法制成微觀金相試塊，經過粗磨、多次細磨及拋光后制成微觀金相試樣，未腐蝕前上金相顯微鏡觀察，未見超標冶金缺陷。繼續觀察可見裂紋尖端較尖銳，呈樹枝狀擴展，是典型的應力腐蝕形貌［5］，見圖5。

圖5 顯微金相組織應力腐蝕形貌

將金相試樣經王水浸蝕后觀察，顯微組織為：奧氏體，裂紋呈穿晶態擴展，見圖6。

圖6 斷口裂紋金相應力腐蝕

3 結束語

綜合以上分析認為，該加藥線是某水氣廠污水一車間預處理PAC加藥線送檢件，在使用時發生開裂，開裂是由應力腐蝕引起。

（1）氯離子對304不銹鋼應力腐蝕敏感性較強，在潮濕的環境中容易發生氯離子聚集。

（2）在應力和腐蝕介質的共同作用下，發生了應力腐蝕開裂。