摘 要:某海上平臺(tái)316L不銹鋼液控管線發(fā)生泄漏,采用宏觀觀察、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、 掃描電鏡和能譜分析等方法,并結(jié)合不銹鋼液控管線的實(shí)際工況,分析管線泄漏的原因。結(jié)果表 明:該不銹鋼液控管線發(fā)生泄漏是表面受損和環(huán)境介質(zhì)共同作用所致;在管線安裝過程中,其與相 鄰管線或設(shè)備之間發(fā)生摩擦,管線外表面鈍化膜破損,在含鹵族元素的海洋大氣環(huán)境中鈍化膜來不 及修復(fù),使管線外表面發(fā)生腐蝕,最后在 Cl - 的加速作用下發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔導(dǎo)致管線泄漏。

關(guān)鍵詞:液控管線;腐蝕穿孔;不銹鋼;鈍化膜

中圖分類號(hào):TG178 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1001-4012(2022)01-0028-05

316L不銹鋼因其良好的耐蝕性與機(jī)械加工性 能,被廣泛用于海洋、石油化工和機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng) 域[1]。通常情況下,316L不銹鋼表面會(huì)形成極薄且 致密的鈍化膜,其耐蝕性極好,當(dāng)鈍化膜破損后,基體 開始發(fā)生腐蝕。在含有氯元素的海洋大氣環(huán)境中,鹵 族元素離子對(duì)316L不銹鋼表面鈍化膜產(chǎn)生較強(qiáng)的破 壞作用[2]。Cl - 作為活性離子可加速金屬腐蝕,阻礙 鈍化膜的形成,促進(jìn)點(diǎn)蝕反應(yīng)進(jìn)程[3]。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué) 者關(guān)于表面狀態(tài)對(duì)不銹鋼在含 Cl - 介質(zhì)中電化學(xué)行 為的影響進(jìn)行了大量研究,ZUO 等[4-5]研究表明亞穩(wěn) 態(tài)點(diǎn)蝕的形核速率隨打磨態(tài)不銹鋼表面粗糙度的增 加而增加。MENG等[6]研究指出690TT合金表面劃 傷使其在25℃,0.1mol/LH2SO4+0.1mol/LNaCl 溶液中的自腐蝕電位負(fù)移、點(diǎn)蝕電位降低,從而增大 了材料的點(diǎn)蝕敏感性。在海洋大氣環(huán)境中,316L不 銹鋼結(jié)構(gòu)件在安裝或服役過程中易在其表面產(chǎn)生磨 損或劃傷,這會(huì)使不銹鋼的耐蝕性發(fā)生改變[4]。

某海上平臺(tái)一條長(zhǎng)為6.35 mm 的液控管線在 服役2a后發(fā)生泄漏,管線材料為316L 不銹鋼,規(guī) 格為?6.35mm×1.245mm。由圖1可見:該泄漏 管線位于橋架邊緣;管線表面較為光亮,橋架內(nèi)黑色卡子捆綁的不銹鋼液控管線是3a前安裝的,比泄 漏管線的安裝時(shí)間晚3a,見圖1圓圈處;這些管線 外表面有較多黑色油污,未見明顯點(diǎn)蝕現(xiàn)象,管線安 裝時(shí)從右向左穿入。據(jù)了解,管線外部暴露于高濕、 高鹽霧的海洋大氣環(huán)境中,周圍無腐蝕性介質(zhì)及氣 體,管線內(nèi)部壓力約為35 MPa,內(nèi)部介質(zhì)為經(jīng)過過 濾且全新無雜質(zhì)的 RandoHDZ32型液壓油。

筆者通過宏觀觀察、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、 微觀形貌觀察和能譜分析等方法,對(duì)管線泄漏的原 因進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)的預(yù)防措施,以避免類似事 故的再次發(fā)生。

1 理化檢驗(yàn)

1.1 宏觀觀察

采用德國(guó) ZeissStemi305型體視顯微鏡進(jìn)行 宏觀形貌觀察。泄漏管線外表面有3處發(fā)生明顯局 部腐蝕,如圖2所示:1號(hào)位置可見成串凹坑,部分 凹坑內(nèi)可見輕微黃色鐵銹,凹坑表面金屬有磨損痕 跡;2號(hào)位置可見連續(xù)的點(diǎn)狀腐蝕坑,腐蝕坑主要位 于管線表面劃痕位置處且沿管線長(zhǎng)度方向分布,局 部可見長(zhǎng)條狀腐蝕坑;3號(hào)位置可見大量點(diǎn)狀腐蝕 坑,坑內(nèi)有大量黑色銹跡,大部分腐蝕坑主要位于管 線表面劃痕位置處且沿管線長(zhǎng)度方向分布,少量腐 蝕坑在劃痕周邊零散分布。

從1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)位置處截取試樣并沿縱向剖 開,觀察其內(nèi)表面的宏觀形貌。由圖3可見,泄漏處 管線內(nèi)表面平整,未見損傷和腐蝕痕跡,管線是由外 向內(nèi)發(fā)生腐蝕,可以確定泄漏管線是管線外部腐蝕 穿孔導(dǎo)致的。由圖4可見,管線焊縫區(qū)及熱影響區(qū) 未見腐蝕坑,說明管線泄漏與焊接質(zhì)量無關(guān)。