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盐硝联产蒸发罐裂纹产生原因及处理方法
内容摘要：盐硝联产综合技改工程主体设备，不锈钢复合板蒸发罐在投料生产不到2个月的时间内，出现较严重的腐蚀裂纹。公司工程技术人员，通过科学细致的分析研究，找到了造成快速腐蚀的原因，并尝试了一些解决措施，使腐蚀现象得到了抑制。
关键词：盐硝联产蒸发罐不锈钢复合板腐蚀裂纹
一、前言
中盐东兴公司设计能力为60万吨/年盐硝联产综合技改工程（主产品NaCl，副产品Na2SO4），2006年2月建成投料试车。经过两次试生产以后，2006年4月发现该套装置腐蚀比较严重，尤其以201蒸发罐和卤水预热系统管道最为突出。如卤水预热系统管道，所用材质均为316L不锈钢，在运行不到2个月的时间里，有8条焊缝出现腐蚀，造成NaCl溶液外泄。在停产检查同样工况条件的蒸发罐时发现，材质为316L/Q235复合板的316L复层焊缝、热影响区附近和母材上均有大量密集的红褐色、黑色斑状腐蚀裂纹和点蚀。在这么短时间内出现这样严重的腐蚀是前所未有的，也是非常危险的。由于蒸发罐为盐硝联产关键设备，一旦出现泄露将直接影响生产安全。为解决腐蚀问题，我们着手对腐蚀原因进行分析，并对泄漏的管道进行补焊施工，对出现腐蚀裂纹的蒸发罐复合板进行修复处理。
二、现象综述
通过蒸发罐不锈钢复层外观检查发现：①罐壁不锈钢复板铁污染较为严重，碳弧气刨、焊接飞溅物随处可见，施工过程中焊接的临时支撑点（有的用碳钢）没有清理彻底。②不锈钢复层焊缝外观质量较差，焊缝增加度较高，筒壁复层焊缝焊接三道焊缝较宽，焊趾未填充满，焊缝表面粗糙，焊缝未修磨焊瘤较大，气孔、夹渣、咬边现象严重。③复层焊缝及热影响区布满了圆形网状微裂纹，部分连接成片，裂纹自热影响区向母材方向扩展，单侧裂纹的扩展长度约为30～50mm（见图1）。④部分复层母材也有出现圆形红褐色网状微裂纹的现象，直径在10~50mm（见图2），有的局部连接成片整个不锈钢复层表面变成黑色，没有一点金属光泽（见图3）。⑤部分复层母材还有出现红褐色和黑色铁锈包点，清除包点后，形成一个个直径2～6mm、深0.1～0.5mm的凹坑，局部凹坑密集成麻状（见图4）。

通过对蒸发罐不锈钢复层超声波和着色探伤检查发现：①对整个蒸发罐壁焊缝进行100%超声波探伤检查，没有发现异常波形，因此可以判断，蒸发罐复层出现的裂纹是浅表裂纹，还没有贯穿碳钢基层。②对出现裂纹的焊缝和母材进行着色检验，发现显像不明显，裂纹末端不尖锐，裂纹形态为网状和树枝状，因此可以判断裂纹为晶间型应力腐蚀裂纹（见图5）。
三、蒸发罐腐蚀和裂纹产生的原因分析
1、制作安装的影响
1.1产生腐蚀裂纹的蒸发罐，罐体材质为316L+Q235爆炸复合板，基层Q235板材厚度16~24mm，复层316L板材厚度2mm，采用爆炸技术复合而成。由于设备体积较大（直径达5700~11000mm，直桶段高度达7000mm），整体制作安装运输不方便，采用现场组焊分段吊装的制作工艺。由于现场施工场地狭小，大型施工机械设备无法进入，施工条件受到限制，罐体组对时施加较大的外应力无法有效消除，形成较大的组装残余应力。另外，蒸发罐全部是户外施工，整个施工期间雨水较多（5~9月份）湿度较大，不锈钢焊条烘干保温措施不够，造成复层焊缝粗糙，气孔、夹渣、咬边现象严重。制作安装残余应力和焊缝粗糙造成的应力集中，当其暴露在NaCl腐蚀性介质溶液环境下，就会产生应力腐蚀裂纹。
1.2蒸发罐采用2+16~24mm的复合板制作，复层较薄，焊缝焊接坡口为“Y”型，施工要求先焊基层，然后焊过度层，最后焊复层。在焊过度层时，需要用磨光机将基层与过度层结合面清理干净，但在施工过程中发现部分焊缝是采用碳弧气刨清理过度层，造成复层侧坡口扩展较多，碳弧气刨时防护措施不到位，导致复层母材被飞溅铁液严重污染。同时，蒸发罐制作时使用的碳钢临时支架直接焊接在复层母板上，大量的碳钢熔入不锈钢复层中。当蒸发罐不锈钢复层母材被碳钢污染后，在NaCl腐蚀性介质溶液中形成原电池，从而产生电化学反应，这是造成不锈钢复层母材产生应力腐蚀裂纹和点蚀的重要原因。
1.3蒸发罐制作完成后，应对罐内不锈钢复层焊缝、碳钢污染和划痕进行修磨，然后酸洗钝化处理，并且酸洗钝化达到规定时间后，需要及时用清水冲洗干净酸洗钝化残留物。但由于施工人员责任心不强，不仅没有对焊缝、碳钢污染和划痕进行修磨，对焊缝进行酸洗钝化时残留物也没有及时清洗干净，而是在酸洗钝化完成40多天后，进水试压时才清洗。由此可见酸洗钝化效果不好造成不锈钢表面钝化膜不均匀或较薄，且存留的酸洗钝化残液与不锈钢发生化学腐蚀，化学腐蚀的生成物又与不锈钢母材产生了电化学腐蚀，这是焊缝周围产生圆型网状腐蚀裂纹的重要原因。
2工作介质的影响
2.1氯化物的影响
盐硝联产蒸发罐主要用于蒸发结晶NaCl溶液的设备，