宏觀形態(tài)觀察和化學(xué)成分分析結(jié)果表明，波紋管裂紋周圍未發(fā)現(xiàn)夾渣、孔隙、疏松等冶金缺陷；波紋管的化學(xué)成分符合標準要求。奧氏體不銹鋼的敏化溫度范圍為450~850℃。在此溫度范圍內(nèi)，鉻容易在晶界附近富集，形成M23C6碳化物，導(dǎo)致晶界附近出現(xiàn)貧鉻區(qū)，導(dǎo)致晶間耐腐蝕性急劇下降，在腐蝕介質(zhì)的作用下產(chǎn)生晶間腐蝕。研究表明，Inconel800合金退火溫度在550~800℃范圍內(nèi)，隨著退火溫度的升高，敏化度先上升后下降。失效波紋管的工作溫度約為500℃，接近敏化溫度范圍。同時，晶界處的沉淀物主要為富鉻M23C6碳化物，符合“貧鉻理論”。
通過對裂紋和斷裂形狀的分析，可以看出波紋管裂紋的發(fā)生是晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕結(jié)合的結(jié)果，晶間腐蝕優(yōu)先；波紋管斷裂主要是沿晶體斷裂的特點，斷裂腐蝕產(chǎn)物中硫含量較高。在石化行業(yè)，連多*酸環(huán)境容易引起設(shè)備應(yīng)力腐蝕裂紋。連多*酸一般是在停機期間加工含*原油的裝置，殘留在設(shè)備中的含硫腐蝕產(chǎn)物與水和氧發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的。連多*酸引起的應(yīng)力腐蝕裂紋具有沿晶特性，波紋管的工作介質(zhì)中含有碳氫化合物、水蒸氣和一*量的含硫物質(zhì)，為連多*酸的形成提供了條件。因此，波紋管失效的原因是連多*酸引起的應(yīng)力腐蝕開裂。在連多*酸介質(zhì)中，鉻在晶界富集形成貧鉻區(qū)后，基體與晶界碳化鉻形成的微電池優(yōu)先溶解貧鉻區(qū)，導(dǎo)致晶間腐蝕。
與普通壓力容器相比，波紋管的工作條件*差，除了承受工作溫度、壓力和介質(zhì)的作用外，還會產(chǎn)生較大的變形。波紋管通過變形提供管道補償所需的位移。位移導(dǎo)致波紋管產(chǎn)生較高的軸向應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，使裂紋以橫向裂紋為主，存在一些與橫向裂紋有一*角度的斜裂紋。在許多情況下，波紋管也會受到機械振動和管道內(nèi)介質(zhì)流動引起的振動。同時，管道、介質(zhì)和保溫材料的自重作用會導(dǎo)致波紋管產(chǎn)生一*的彎矩，因此波紋管在工作時的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜。由此可見，晶間腐蝕產(chǎn)生的微裂紋是裂紋源。在應(yīng)力作用下，微裂紋擴導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成。
此外，波紋管組織的晶粒相對較厚，對材料的性能有不利影響，晶體邊界的強度也急劇下降。因此，在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，晶粒粗大會增加晶體間的腐蝕傾向，加速裂紋的擴展。
(1)波紋管裂紋的主要原因是波紋管在使用過程中的敏化現(xiàn)象和停工過程中產(chǎn)生的多*酸介質(zhì)，M23C6碳化物沿晶界沉淀，鉻在晶界富集，形成貧鉻區(qū)，產(chǎn)生晶間腐蝕，晶間微裂紋為裂紋源；在應(yīng)力作用下，微裂紋擴展，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成。
(2)建議提*波紋管的工作溫度，避免敏化溫度范圍，減少晶界鉻的聚集；停機時保持設(shè)備干燥，控制氧含量，避免多*酸腐蝕環(huán)境。
