煤气管道系统用波纹管膨胀节失效分析

某钢厂一高炉于2004年6月建成，投产3个多月后，热风炉、干法除尘等高炉煤气系统中所用的波纹管膨胀节出现不同程度破裂并泄漏。我们针对这一腐蚀泄漏情况，与客户进行了详细具体的沟通后，进行了波纹管膨胀节失效的具体的分析，如下：

（1）波纹管解剖后所观察到的宏观、低倍形貌表明，波纹管在使用过程中发生了点腐蚀，同时还发生了应力腐蚀，内层外表面和外层内表面以应力腐蚀为主，裂纹沿纵分布。

（2）外层波纹管裂纹断裂面的断口形貌为解理、疲劳条带混合型断口形貌。解理断口是奥氏体不锈钢发生应力腐蚀后的典型特征形貌之一。

（3）腐蚀产物能谱定性分析数据表明，其中均含有一定量的O、Cl、S元素、奥氏体不锈钢材料中不含有这些元素，应为使用环境中所有。

（4）波纹管内残留水PH值为5.1，呈弱酸性，水样中Cl^-，SO₄^2-、总酸度、电导率均偏高，易造成电化学腐蚀。

综上：高炉煤气中的酸性物质溶入冷凝水中，导致高炉煤气管网冷凝水PH值过低，再加上波纹管膨胀节工作时存在压力位移复合作用，应力水平较高，基本在塑性范围内工作，处于拉应力状态，引起局部电化学腐蚀。同时由于波纹管与受压筒节材质不同，又长期浸泡在酸性冷凝水中，使电极电位较低的部位失去电子，显著加快阳极溶解的速度。拉应力合格电化学介质共同作用导致应力腐蚀，使波纹管在远低于材料屈服极限的低应力情况下失效。