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产物，对其进行化学分析，发现其中氯离子的含量比较高。不锈

钢部件的氯离子应力腐蚀开裂从萌生到开裂失效往往会经历较长的使用过程，可能是几年或者几十年，而该设备上所使用的两只三通才更换使用不到两个月时间，这么短的时间内造成如此大的裂纹，可以说该三通部件没有经历孕育萌发阶段而直接进入裂纹扩展阶段。

通过对该企业留存的不锈钢三通备件进行检查发现，三通内表面不光洁，

存在较多的毛刺，未经过有效的表面处理，外表面肩部有明显的压痕，见图2所示，三通在冷压制成型过程中在其肩部造成了较大的残余应力以及组织的转变(马氏体相变)，在很大程度上促使该部件氯离子应力腐蚀开裂的形成，同时管道输

送的介质中存在较高浓度的游离态氯离子，同时该管道输送介

质的温度常年25～45℃的较高使用温度下使用，各种因素的综

合影响，导致该三通部件在使用过程中直接跳过了裂纹孕育期，

急速进入裂纹稳定扩展阶段，

最终形成裂纹造成部件失效。

　图1 裂纹金相图　　　　　　　　图2 不锈钢三通部件

3 三通肩部应力腐蚀开裂的关键因素

氯离子不但能造成不锈钢压力容器管道的孔腐蚀，而且更容易造成不锈钢压力容器及管道元件的应力腐蚀开裂。其影响因素包括：氯离子浓度、拉应力、温度以及pH 值、氧含量、合金成分等。

3.1 介质中氯离子含量

氯离子含量是影响不锈钢应力腐蚀开裂的直接因素，氯离子含量与应力腐蚀开裂成正比，在高温情况(大于60℃)，氯离子含量只要达到1mg/L，就能够直接造成构件的破裂。

0 引言

2010年11月20日，泰兴某化工烧碱企业产烧碱量达到70万吨以上，其在用的8万吨/年改性聚氯乙烯项目所使用的两台氯乙烯泵后相连的压力管道三通成品管件，在投用使用了两年多后三通成品管件肩部发生开裂性泄漏，开裂部位形貌如树枝根须状。该工程项目上氯乙烯管道在用的两只成品三通，且

都不同程度的出现了同样的问题。根据现场资料显示三通规格

为φ159×4.5，材质为0Cr18Ni9，设计使用压力是1.60MPa，设计使用温度为常温，日常工作介质为氯乙烯。

1 三通件裂纹的检验分析

经过事故调查和检验分析，该工程所使用的压力管道在安

装过程中实施了严格的安装监督检验，不仅对该工程所使用的

三通材料进行了光谱检测，而且复验合格，见表1所示。光谱分

析发现该不锈钢材质符合0Cr18Ni9材质的要求。同时也按照

特种设备相关安全技术规范和设计文件的要求进行了脱盐水的水压试验和气密性试验，试验全部合格。而事故压力管道三通肩部所发生的开裂，是在使用过程中发生的延迟性裂纹。结合该企业压力管道所使用环境条件，可以初步认为是由于三通

肩部在制造压制过程中存在较大的残余拉应力，0Cr18Ni9不

锈钢材质在氯乙烯液的作用下，发生了由氯离子造成的应力腐蚀开裂，见图1所示。

表1 样件光谱分析化学成分表

C Si Cr Mn Ni 0.068

0.97

13.

5.42

4.19

通过试样金相分析，金相组织裂纹呈树枝状穿晶扩展，裂

纹起源于断口处，本文结合本事故案例，对不锈钢三通件的氯离子应力腐蚀开裂进行了系统的分析。

2 三通件应力腐蚀开裂成因分析

不锈钢部件的氯离子应力腐蚀开裂一般只有在特定使用条件(氯离子腐蚀环境以及不锈钢对氯离子的金属敏感性)下才会产生。现场调查发现三通肩部有明显的加工变形，且内表面有点蚀坑，对部件试样断口形貌分析，发现断口堆积有腐蚀

不锈钢氯离子应力腐蚀开裂分析

王家文 张伟刚*(江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院，江苏 泰州 225300)

摘要：文章结合某化工装置氯乙烯压力管道三通管件发生裂纹泄漏的案例，对不锈钢氯离子应力腐蚀开裂的原因进行了系统的分析，研究氯离子应力腐蚀开裂的机理，影响不锈钢氯离子应力腐蚀开裂的因素。最后对该案例提出了合理化的建议与措施。关键词：不锈钢；氯离子；应力腐蚀；开裂；机理

Analysis of Chloride Ion Stress Corrosion Cracking of Stainless Steel

WANG Jia-wen ，ZHANG Wei-gang *

(Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute Of Jiangsu Province ，Taizhou 225300，China)

Abstract: In this paper,combining with a case of crack leakage of the three-way pipe fittings of vinyl chloride pressure

pipeline in a chemical plant,analysis of causes of stress corrosion cracking of stainless steel caused by chloride Ion. Study the mechanism of chloride ion stress corrosion cracking and affect the stress corrosion cracking of stainless steel chloride. Finally,some reasonable suggestions and measures are put forward for this case.Keywords: stainless steel; chloride ion; stress corrosion; crack; mechanism

拉应力是造成应力腐蚀的一大主要因素，拉应力越大越容易出现应力腐蚀破裂，而正常化工装置中影响较大的应力往往是加工后的残余应力。该管道三通部件是采用直管经过开孔后压制加工而成，所以三通内部存在较大的拉应力，尤其在三通肩部位置，变形最大，拉应力相应也最高，同时该部件未在加工后进行残余应力检测并进行有效的去应力措施，因此在该三通肩部发生应力腐蚀开裂就不难理解了。

3.3 温度

温度是影响不锈钢应力腐蚀的关键因素，对于0Cr18Ni9类似的奥氏体不锈钢来说，如果在氯离子含量较高的腐蚀环境下，长时间在60℃以上的高温环境中使用将非常容易产生应力腐蚀开裂，如果长时间在120～150℃使用则会导致脆性断裂失效，或者奥氏体不锈钢超过一定工作温度范围，不锈钢部件将会发生全面腐蚀。

3.4 合金元素

合金元素的存在对不锈钢应力腐蚀开裂有一定的影响，镍、钼、硅等合金元素的提高都不同程度提高奥氏体不锈钢耐应力腐蚀开裂的能力，降低奥氏体不锈钢对氯离子的敏感性。

4 针对本案例的相关合理化建议与措施

在满足生产工艺需要的前提下，可将管道三通材质由不锈钢改为选择铁素体或者铁素体－奥氏体钢，或者高合金的奥氏体钢或镍基合金等双相不锈钢等抗应力腐蚀不锈钢。

三通部件在压制完成后要进行残余应力检测，并对残余应力较高的部件进行固溶稳定化处理或者进行时效处理等消除残余应力的措施，来有效消除三通部件加工造成的残余应力。三通部件要严格按制造工艺要求进行酸洗钝化处理，尤其是部件的内表面。提高三通部件的加工质量或者改进加工工艺，避免有压痕、拉痕、不连续变形等缺陷，提高内表面的光洁度。增加化工装置的电化学方法保护，对容易产生应力腐蚀开裂的部位加强电化学保护(阴极保护、表面喷涂耐腐蚀金属)。

5 结语

本文通过对本案例压力管道元件三通部件应力腐蚀开裂现象的详细分析，希望由此引起化工行业尤其是制造企业对不锈钢氯离子应力腐蚀开裂现象的重视与研究。通过对造成不锈钢构件应力腐蚀开裂的具体原因和影响因素的分析，能参照本文针对性地采取相关有效的措施，可以达到抑制或减缓不锈钢化工装置的应力腐蚀趋势，从而保障化工装置正常使用寿命。参考文献：

[1]压力管道安全技术[M]. 江苏省锅炉压力容器安全检测中心所，南京化工大学.东南大学出版社，2000，28-62.

[2]刘建洲.奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护[J].石油化工设备技术，2010，(04)：21-24.

作者简介：王家文(1967-)，男，江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院高级工程师。

通讯作者：张伟刚(1981-)，男，江苏省特种设备安全监督检验研究院泰州分院，高级工程师。电吸附除盐技术研究进展王进 王亚雄(内蒙古科技大学化学与化工学院，

内蒙古 包头 014000)

摘要：随着工业发展和社会生活需求的提高，人类对水处理技术的能耗、单位时间产水量提出了新的要求。电吸附除盐技术(即电容去离子技术，capacitive desalination，CDI)是一种新型低能耗水处理技术，文章介绍了电吸附除盐技术的工作原理，发展历程和CDI技术的应用现状；对电极材料发展作了简要概述，并归纳出电极材料对电吸附效率的影响因素。并预测，未来电吸附技术可进一步与绿色能源相结，设备向小型化、便携化发展。关键词：电吸附除盐技术；电极材料；小型化；便携化

0 引言

随着世界经济的快速发展和人口的飞速增长，水的消耗量正在快速增长。而且工业用水量以每年4%的速度增加，同时产生了大量的废水，对地球上水资源产生了巨大的挑战。水匮乏问题无疑对人类提出了巨大的考验。面对严峻的挑战，海水淡化技术和水处理技术受到越来越多人的关注，相继开发出多种水处理技术。例如离子交换法、多效蒸发、电渗析、反渗透等技术。上述技术在处理废水上能耗大，成本高，造成膜污染等问题。而电吸附除盐技术(capacitive desalination，CDI)作为一种新型水脱盐技术，具有能耗低，无污染的特点，作为新型、环保、低能耗的一种除盐方式，优势突出，有广阔的应用前景。

1 电吸附技术介绍

1.1 电吸附原理

电容除盐技术，又称为电吸附技术(electrosorb technology)。其基本原理如图1所示，是利用外接直流电源产生的静电场，使在电极间流动溶液中带电离子向电极移动，吸附在电极表面的双电层上，达到脱盐或去除离子的作用。电极吸附饱和后，将正负极短接，此时被吸附的离子从电极上脱落，重新释放回溶液中，

实现电极再生和重复利用。

1.固体电极(正极)；

2.固体电极(负极)；

3.进水侧；

4.出水侧

图1 电吸附原理

1.2 电吸附工作流程

电吸附设备主要包括原水箱、工作泵、再生泵保安过滤器、电吸附模块、净水箱管阀系统、电源系统检测仪表及电气控制系统组成。基本流程为原水经过工作泵从原水箱中抽出，经过保安过滤器过滤后，进入电吸附模块，出水口的盐离子浓度随着时间逐渐降低，随着时间的推进，此时出水口盐离子浓度

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