污水预处理PAC加药线失效原因分析

唐国庆，苏 毅，姚涵曦，高 博

（1.中国石油大庆石化公司检测信息技术中心，黑龙江大庆163714；2.中国石油大庆石化公司机械厂，黑龙江大庆163714）

进行金相检验之前必须针对材料的组成结构以及性能进行大量的测试研究，通过理论化的数据完成对材料的认识。根据材料的特性进行相互之间的对比与规律性的研究，从而得知材料间的共性特点以及特殊性能［1］。

1 案例

某水气厂污水车间预处理PAC加药线送检件为1根开裂的加药线直管段，见图1。

图1 预处理PAC加药线开裂的直管段

经了解，该加药线于2012年6月投入使用，内部药剂分别为聚丙烯酰胺和聚合氯化铝铁，设计材质为304，管线规格Φ38×3。该加药线曾于2012年7月发生过断裂，修复后于11月26日又发现有3处泄漏，为查明该加药线开裂原因，对该管线做了综合分析［2,3］。

2 检验分析内容

试件名称：预处理PAC加药线；检验项目：失效分析；材质：304；规格：Φ38×3；检验标准：GB/T13298-91；件数：1件；腐蚀方法：王水；设备名称：倒置式金相显微镜；扫描电子显微镜；设备型号：奥林巴斯PME3S-3400N

2.1 宏观检验

用肉眼观察开裂管段，发现直管段母材部位共有3处裂纹，裂纹均沿直管段周向开裂，开裂最大部位约占整个管段周长的1/3左右，裂纹处无明显塑性变形痕迹，呈现脆性开裂特征。送检管段内、外壁均覆盖一层黄色物质，后经专业工作人员沟通确认，该黄色物质为药剂结晶，见图2。

图2 开裂的直管段周向裂纹

2.2 扫描电镜及能谱分析

将送检管段制成扫描电镜试样，经多次超声波清洗后，将试样装入扫描电子显微镜内进行观察［4］。在高倍下观察断口表面，发现断口表面大部分覆盖着1层腐蚀产物，在腐蚀产物较少部位可观察到解理状花样，呈现脆性断裂特征，见图3。

图3 断口较少部位呈解理状花样

采用能谱仪对断口表面腐蚀产物进行半定量元素分析，分析结果除基体元素外还可见少量的Cl元素，见图4。

图4 能谱半定量元素分布

2.3 金相分析

在直管段裂纹扩展的尖端采用机械加工的方法制成微观金相试块，经过粗磨、多次细磨及抛光后制成微观金相试样，未腐蚀前上金相显微镜观察，未见超标冶金缺陷。继续观察可见裂纹尖端较尖锐，呈树枝状扩展，是典型的应力腐蚀形貌［5］，见图5。

图5 显微金相组织应力腐蚀形貌

将金相试样经王水浸蚀后观察，显微组织为：奥氏体，裂纹呈穿晶态扩展，见图6。

图6 断口裂纹金相应力腐蚀

3 结束语

综合以上分析认为，该加药线是某水气厂污水一车间预处理PAC加药线送检件，在使用时发生开裂，开裂是由应力腐蚀引起。

（1）氯离子对304不锈钢应力腐蚀敏感性较强，在潮湿的环境中容易发生氯离子聚集。

（2）在应力和腐蚀介质的共同作用下，发生了应力腐蚀开裂。