摘要：本文介紹了奧氏體不銹鋼反應(yīng)釜應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕的案列，討論了奧氏體不銹鋼焊接條件下時(shí)間、溫度、冷卻速度和焊接等工藝條件對(duì)應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕的影響，通過運(yùn)用無損檢測、金相檢查、、斷口SEM分析等方法對(duì)裂紋的性質(zhì)和起因進(jìn)行了分析，探討了應(yīng)力腐蝕開裂及晶間腐蝕的形成機(jī)理，表明不銹鋼反應(yīng)釜的裂紋是由應(yīng)力腐蝕開裂及晶間腐蝕的形成
一、反應(yīng)釜檢驗(yàn)情況
不銹鋼反應(yīng)釜，制造日期2001.6，工作壓力：1.7MPa，工作溫度203℃，介質(zhì)：NaOH,二乙醇胺；內(nèi)徑1700mm，長3300mm，壁厚16.0mm；材質(zhì)1Cr18Ni9Ti，對(duì)其進(jìn)行全面檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜下部筒體外側(cè)環(huán)焊縫裂紋開裂及內(nèi)側(cè)連接的加強(qiáng)板與筒節(jié)角焊縫進(jìn)行滲透檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)了多處表面裂紋。為了查明反應(yīng)釜裂紋的性質(zhì)、特征和產(chǎn)生原因，進(jìn)行了如下檢驗(yàn)、試驗(yàn)分析。
1.厚度測定
對(duì)反應(yīng)釜環(huán)焊縫有裂紋區(qū)域，及筒體內(nèi)介質(zhì)攪拌層沖刷嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行厚度測定，測定結(jié)果見表1。厚度測定結(jié)果顯示筒體內(nèi)介質(zhì)攪拌層沖刷嚴(yán)重區(qū)域有明顯減薄現(xiàn)象。筒體上厚度測定值（1#-5#為介質(zhì)攪拌層沖刷嚴(yán)重區(qū)域測厚值，較薄處1#-12.4mm,6#-12#為非攪拌層沖刷焊縫有裂紋區(qū)域,較薄處10#-12.4mm,原設(shè)計(jì)為16.0mm,），經(jīng)強(qiáng)度校核檢驗(yàn)周期1年內(nèi)厚度滿足要求，詳細(xì)計(jì)算強(qiáng)度校核本文不予討論。
裂紋部位電鏡照片對(duì)的裂紋進(jìn)行微觀形貌分析，斷面金相檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)晶界或其毗鄰區(qū)域發(fā)生局部腐蝕，甚至晶粒脫落，腐蝕沿晶界推進(jìn)較為均勻，沿晶界產(chǎn)生的腐蝕即為晶間腐蝕。該縱焊縫與環(huán)焊縫交界處在焊接過程由于受某些因素影響，焊后在焊縫中殘留一些焊接冶金反應(yīng)的非金屬夾雜物。破壞了焊縫的連續(xù)性，每條細(xì)小的夾雜物都可看成是一條潛在的小裂紋。
在T形焊接接頭因反應(yīng)釜使用反應(yīng)過程中NaOH熱循環(huán)作用，承受的由溫差形成的熱應(yīng)力和結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力及焊接殘余應(yīng)力，并且集中在焊縫中的夾雜物以及內(nèi)管壁環(huán)縫與縱縫連接處縱縫熱影響區(qū)的小坑缺陷周圍（這可能是鋼管表面存在的一些缺陷，如折疊等），這些應(yīng)力在夾雜物的首末端作用更加明顯，由夾雜物誘發(fā)“水平”微裂紋擴(kuò)展，當(dāng)一定壓力時(shí)，便在主應(yīng)力方向上發(fā)生剪切而將許多不同深度的“水平”微裂紋連貫起來，構(gòu)成階梯狀裂紋，主裂紋有主動(dòng)的方向性，發(fā)源于焊縫和其熱影響區(qū)，擴(kuò)展方向沿晶界和穿晶界的，結(jié)合金相及斷口形貌電子掃描分析結(jié)果，可以得出該T形焊接裂紋屬層狀撕裂，具有冷裂紋的性質(zhì)，與焊接結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)。說明沿晶界的裂紋為應(yīng)力腐蝕裂紋，穿晶界的裂紋由于晶內(nèi)強(qiáng)度大于晶界強(qiáng)度，同時(shí)由于焊接熱裂紋原因造成穿晶，此時(shí)亞晶界、晶界、硬質(zhì)點(diǎn)或其他組織和性能的不均勻時(shí)，也會(huì)改變裂紋擴(kuò)展方向。裂紋處及附近的晶粒度有顯著粗大、有變形、不均勻、裂紋與晶粒變形方向垂直，裂紋處及附近有存在暗褐色碳化物，裂紋兩側(cè)有氧化產(chǎn)物和脫碳現(xiàn)象，裂紋處及附近表面有加工硬化和回火層。裂紋延伸發(fā)展的宏觀形貌呈階梯狀撕裂特征，并且在主斷口下存在延伸裂紋、二次裂紋，而在延伸到母材基體的裂紋尖端則呈沿晶、穿晶形態(tài)。這是層狀撕裂在熱影響區(qū)或近熱影響區(qū)的母材內(nèi)裂紋出現(xiàn)穿晶發(fā)展的特征表現(xiàn)。在焊縫內(nèi)還可見一些長條狀塑性非金屬夾雜物。
二、反應(yīng)釜焊縫裂紋形成晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕機(jī)理的討論
晶問腐蝕(IGC)由于焊接產(chǎn)生的熱量使焊縫處于敏化溫度區(qū),表面結(jié)構(gòu)不均勻，在晶界上容易析出Cr的碳化物及鐵素體、形成高度局部腐蝕,發(fā)生在晶界及其附近處，晶粒分離發(fā)生合金裂變，造成晶粒脫落，沿著材料的晶粒的邊界受到晶問腐蝕。在金屬材料晶界部位的腐蝕。腐蝕沿晶間進(jìn)行，使晶粒之間的結(jié)合力大大削弱，機(jī)械強(qiáng)度急劇降低。腐蝕的機(jī)理還有“晶界吸附理論”、“亞穩(wěn)沉淀相理論”等．
應(yīng)力腐蝕(SCC)是指金屬在某種特定環(huán)境與相應(yīng)水平應(yīng)力的共同作用寸,在靜拉伸應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象。在靜拉伸應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象。主要是晶間，脆斷。也有穿晶。腐蝕介質(zhì)氫氧化物在由于加工、焊接、安裝不當(dāng)引起的相應(yīng)水平應(yīng)力會(huì)引起應(yīng)力腐蝕。本案中苛性堿NaOH中發(fā)生應(yīng)力腐蝕的與堿的濃度、溫度、構(gòu)件的殘余應(yīng)力等有關(guān)。在溫度達(dá)180℃的強(qiáng)堿性溶液中，不銹鋼遭受堿裂的危險(xiǎn)性是必然的；材料中的應(yīng)力越大，堿裂的危險(xiǎn)性越大。由此可以認(rèn)為該反應(yīng)釜裂紋為典型NaOH應(yīng)力腐蝕裂紋機(jī)理。
