導語：堿管線泄漏成因及措施研討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

某儲運中心成品車間液堿管線于2010年10月投入使用，2011年1~3月，陸續有8處焊口發生泄漏，泄漏焊口經補焊處理后繼續使用。2011年4月，又有一處補焊后的焊口發生泄漏，泄漏焊口位于彎頭下方。該管線的材質為20#鋼，管內部介質為30%NaOH溶液，為防止由于溫度過低使堿液在管線內凝固，堿線全部采用伴熱線進行加熱，伴熱線共有熱水伴熱和蒸汽伴熱2種介質，泄漏的8處焊口全部位于蒸汽伴熱部位。伴熱蒸汽壓力為1.0MPa，伴熱溫度為180℃。為查明該堿線多次發生泄漏的原因，對該堿線進行綜合分析。

1取樣和宏觀檢驗

在整條管線上取2道焊口進行分析［1］，1道焊口為發生泄漏的焊口，見圖1；另1道焊口為未發生泄漏的焊口，見圖2。在泄漏的焊口處仔細觀察，發現在焊縫中部有1條穿透性裂紋，裂紋長度為50mm，見圖3。將帶裂紋的焊口切開后觀察，斷口表面有一層黑色物質覆蓋，斷口平齊，無明顯塑性變形，呈脆性斷口特征［2］，見圖4。

2掃描電鏡斷口分析

將切開的焊口進行掃描電鏡觀察。經高倍觀察，斷口表面被一層產物所覆蓋，無法觀察到原始形貌見圖5。圖5掃描電鏡結果為去除斷口表面覆蓋的產物，取2塊斷口試樣，在稀鹽酸中反復清洗，直至斷口表面顯露出金屬光澤，再經超聲波清洗后裝入掃描電鏡內進行觀察，發現經過稀鹽酸清洗后的斷口表面均顯露出沿晶界斷裂的特征［3］，見圖6。

3微觀檢驗

在與斷口垂直的焊縫上磨制顯微金相試樣，經拋光后用光學顯微鏡觀察，未見超標冶金缺陷。斷口2側的焊縫試樣上均存在裂紋，裂紋較深，有分枝和斷續現象，裂紋尖端較尖銳，呈樹枝狀，見圖7。圖7光學顯微鏡觀察結果將帶有裂紋的焊縫采用4%硝酸酒精腐蝕后觀察，組織為：鐵素體+珠光體，裂紋呈樹枝狀沿晶界擴展，見圖8。圖8用4%硝酸酒精腐蝕后的組織在未發生泄漏焊口部位的焊縫、熱影響區和母材上分別制取顯微金相試樣，經4%硝酸酒精腐蝕后觀察，焊縫組織為：鐵素體+珠光體，見圖9；熱影響區組織為：魏氏組織鐵素體+珠光體，見圖10；母材組織為：鐵素體+珠光體，見圖11。

4力學性能檢驗

由于泄漏焊口在彎頭部位，無法加工成力學試驗試樣，故在未發生泄漏的直管段焊縫部位分別制取1件拉伸試樣和1件彎曲試樣。經力學試驗，拉伸試件抗拉強度為477MPa，斷裂位置為母材。焊縫彎曲后未見缺陷，材料強度合格［4］。

5分析討論

根據對管線焊口部位的綜合分析，特別是宏觀檢查、金相分析及斷口分析所揭示的各種宏觀和微觀形態，可以看出：斷口平齊，無明顯塑性變形，呈脆性斷口特征，高倍觀察斷口表面有沿晶斷裂特征，裂紋有分枝和斷續現象，裂紋尖端較尖銳，呈樹枝狀。結合斷口表面氧化腐蝕產物的能譜分析和力學試驗結果，認為該堿線焊口的開裂屬于堿脆破裂。堿脆破裂的原因是焊縫區在堿液中的應力腐蝕引起開裂。在電化學腐蝕中，當NaOH的濃度大于30%時，陽極區的Fe和NaOH發生溶解反應：Fe+2NaOH=Na2FeO2+H2，生成物中的Na2FeO2為可溶性的鐵酸鹽，不會在焊縫區表面形成保護膜，故該反應會不斷進行，在殘余拉應力的作用下，焊縫區最終會產生裂紋，形成開裂。NaOH含量30%時，碳鋼易發生堿脆的溫度是60℃至沸點。實驗證明，金屬中的碳含量在0.01%~0.25%范圍內容易產生堿脆現象，大于或小于這個范圍時，都難以發生堿脆，20#鋼的碳含量0.17%~0.24%之間，正處于發生堿脆的條件范圍內，再加之蒸汽伴熱溫度為180℃，因而促成了堿管線焊口發生堿脆。

6結論

（1）該堿管線焊口開裂屬于應力腐蝕開裂（即堿脆）造成的開裂；（2）180℃的蒸汽伴熱線為20#鋼堿線的焊口開裂提供了溫度條件；（3）堿管線安裝過程中產生的應力及焊接產生的殘余應力，為焊口的開裂提供了應力條件。降低堿線的伴熱溫度，嚴格控制堿線溫度在60℃以下；如需對焊口進行返修，必須打磨掉肉眼可見的裂紋和氣孔，用3%的醫用硼酸反復涂刷焊縫及周圍區域，再用水反復沖洗干凈；施焊前進行預熱，預熱溫度大于50℃，焊后進行600~650℃高溫回火，最大限度地消除殘余應力。