奥氏体不锈钢换热器应力腐蚀开裂的失效分析

某化工企业于2018年9月投用了一台硫化氢水冷换热器,正常使用半年后,至2019年3月车间检修时,将换热器外隔热层打开并观察其使用情况,发现壳程外部法兰焊缝处存在明显裂纹。检验人员遂对该裂纹产生原因进行了一系列的研究分析,最终确定该裂纹为奥氏体不锈钢氯化物应力腐蚀开裂所致,并针对此种情况提出了相应的防护意见,避免了类似损伤模式的再次发生。

奥氏体不锈钢应力腐蚀和氢致开裂裂尖区的氢浓度分布

氢在奥氏体不锈钢应力腐蚀中的作用一直为人们所关注。许多工作表明,奥氏体不锈钢在热浓氯化物溶液中发生应力腐蚀时,氢可以进入试样,并对其力学性能和电化学性能产生影响,但尚无证据表明进入试样的氢量足以产生氢致开裂。另一些工作表明,氢致开裂临界应力场强度因子(K_(HIC))高于应力腐蚀开裂的相应值(K_(SCC));阴极极化延缓应力腐蚀,而阳极极化则加速应力腐蚀。就试样内的平均氢浓度来源,前者都明显高于后者,但在裂尖区的局部范围内,氢浓度的大小和分布,还很少有直接的证据。微区定氢大多是在断裂后测定断口上的氢分布,这种在应力松弛后测定的结果并不能反映应力腐蚀开裂时的真实情况。此外,断面粗糙不一,影响因素多,不便于比较。我们根据LT-IA型离子探针仪样品室的特点,设计了一套相应的夹具和试样,首次在带载情况下测定了321不锈钢应力腐蚀和电解充氢裂纹尖端区的氢浓度分布。

亚稳态奥氏体不锈钢封头应力开裂分析

对低温条件下使用的亚稳态奥氏体封头在使用后不久产生的开裂原因进行了详细分析,指出了在内应力及复杂介质条件下采用亚稳态奥氏体不锈钢,其封头的成型工艺会直接影响产品质量,并提出了改进措施。

模拟压水堆一回路环境下冷应变对321不锈钢高温电化学行为和应力腐蚀开裂行为的影响

321不锈钢是常用的压水堆结构材料之一,在成型加工和服役期间易因各种因素发生冷应变,使其性能发生改变。本文在模拟压水堆一回路水化学环境中,测量了不同冷应变量321不锈钢的电化学阻抗谱,并用热应变样品作为对比;采用慢应变速率拉伸测试了冷应变试样应力腐蚀开裂性能。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对样品微观特征进行了分析。XRD分析表明,冷应变使基体发生了由奥氏体到马氏体的转变,而高温抑制了这一过程。随着应变程度的增大(至20%),电荷转移电阻增大,膜电阻随马氏体含量的升高而降低。裂纹萌生实验结果表明,马氏体优先发生氧化腐蚀,保护了奥氏体基体,抑制了应力腐蚀裂纹萌生。

奥氏体不锈钢换热管应力腐蚀开裂分析

为了调查奥氏体不锈钢换热管泄漏的原因,对不锈钢换热管中裂纹宏观形貌、金相组织、管材化学成分和腐蚀产物成分、换热管的力学性能以及换热管服役环境进行了综合分析。分析结果表明:换热管开裂原因为高温蒸汽中氯离子引起的奥氏体不锈钢应力腐蚀,并提出了相应的预防措施。

连多硫酸溶液中奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂

评述了奥氏体不锈钢在连多硫酸溶液中的应力腐蚀开裂叙述环境、钢中碳含量、热处理、应力等因素的作用．

应变强化对S30408奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

采用慢应变速率试验法,研究应变强化对S30408奥氏体不锈钢在高温氯离子水溶液中应力腐蚀开裂敏感性的影响。结果表明:随应变强化量的增大,材料在试验环境中的应力腐蚀敏感性增加;由应变强化产生的α′形变马氏体是造成材料应力腐蚀敏感性增大的主要因素。应变强化会增加奥氏体不锈钢制压力容器在高温腐蚀性介质环境中的服役风险。

特定条件下的奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂行为

文章研究了退火态1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢在78±5℃的纯NaCl溶液和NH4Cl加NaCl混合溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,在22%NaCl中试样经1000h试验不发生应力腐蚀开裂。而浸在3%NH4Cl加17%NaCl,5%NH4Cl加10%NaCl,5%NH4Cl加17%NaCl,5%NH4Cl加25%NaCl四种混合溶液的试样经过小于1000h就产生应力腐蚀裂纹或断裂,所以NH4Cl促进了1Cr18Ni9Ti钢在NaCl溶液中的应力腐蚀开裂。依据断口扫描形貌和裂纹扩展途径的金相观察,探讨了在混合溶液中应力腐蚀机制。

奥氏体不锈钢管道应力腐蚀开裂检测技术对比

通过对比渗透检测技术、X射线数字成像检测技术和涡流阵列检测技术对三通-管帽对接接头试样内、外表面检测的检测速度、表面开口应力腐蚀开裂检测能力和近表面应力腐蚀开裂检测能力,得出如何有效检测在役奥氏体不锈钢压力管道应力腐蚀开裂的方法。以带有应力腐蚀开裂的三通-管帽试件为检测对象,采用溶剂去除型着色渗透检测技术、X射线数字成像检测技术和涡流阵列检测技术进行试验,并对试验结果进行比较。结果表明:应力腐蚀开裂的面积型缺陷的特有属性和数字平板探测器不能弯曲的特性,会影响X射线数字成像检测技术对管道应力腐蚀开裂的检测能力,但其对近表面应力腐蚀开裂或埋藏性应力腐蚀开裂的检测能力仍优于涡流阵列检测技术和渗透检测技术;涡流阵列检测技术对表面开口应力腐蚀开裂的检测能力与渗透检测技术相近,对近表面应力腐蚀开裂的检测能力远优于渗透检测技术,检测速度也远快于渗透检测技术,故可在满足检测条件的情况下用涡流阵列检测技术替代渗透检测技术。

温度对高温水中奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂速率的影响

温度是影响核电站材料在高温水冷却剂中应力腐蚀开裂的关键参数之一.测试和分析了温度对不同外加应力水平下不同屈服强度奥氏体不锈钢在高温纯水中应力腐蚀开裂速率的影响.发现在110℃～288℃温度范围内,冷加工316L不锈钢的应力腐蚀开裂扩展速率为热激活过程.应力腐蚀开裂速率的表观活化能与温度区间、应力强度因子大小和屈服强度有关.分析了试验结果与文献报道的温度影响奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的几种类型和相关联的因素.

奥氏体不锈钢焊接构件在浓氯化物溶液中的应力腐蚀开裂

观察了18—8Ti奥氏体不锈钢焊接构件在浓氯化物溶液中的应力腐蚀,并对焊接接头各区应力腐蚀开裂敏感性进行了分析。

高温水蒸气环境中TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性

目的 研究TP439不锈钢在高温水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,并探讨水蒸气和温度对其应力腐蚀开裂敏感性的影响规律。方法 采用慢应变速率拉伸试验方法研究了TP439不锈钢在400~600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,利用SEM和EDS分析试样断口区域的形貌及元素分布。结果 同一应变速率(2×10^(-5) s^(-1))下,随着温度在400~600℃范围内升高,TP439不锈钢在空气和水蒸气环境中的屈服强度、抗拉强度和断裂能均逐渐降低,延伸率逐渐增大。400℃和500℃时,试样在水蒸气环境中的抗拉强度较空气环境中有所降低,而延伸率较空气环境中增大。600℃时试样在水蒸气环境中的力学性能较空气环境中无明显差别。试样在400、500、600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂敏感性指数分别为0.7%、1.2%和-2.8%,应力腐蚀开裂敏感性较低。试样在400~600℃水蒸气环境中的断口均呈现韧性断裂特征,断口形貌整体由韧窝和微孔组成,颈缩现象显著,断口附近未发现二次裂纹。温度在400~600℃范围内升高时,断口的韧窝特征更加明显,颈缩程度逐渐增大,600℃时断口侧面的氧化膜表面Cr含量明显降低,主要由Fe的氧化物形成。结论 水蒸气对TP439不锈钢的应力腐蚀开裂行为起促进作用。基于应力腐蚀开裂敏感性指数和断口的分析,在应变速率为2×10^(-5) s^(-1)的400~600℃水蒸气环境中,TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性较低。

浅谈奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

论文介绍了不锈钢应力腐蚀开裂形、长大和扩展的过程。并通过分析其主要特征、影响因素和相关机理,总结了消除残余应力的方法,从而降低发生不锈钢应力腐蚀开裂的几率。

乙二醇装置奥氏体不锈钢封头的开裂原因及预防对策

采用无损检测和金相、硬度、铁素体含量等理化检验,对某企业乙二醇装置奥氏体不锈钢封头的开裂原因进行了分析,并提出了预防措施。结果表明:不锈钢封头的开裂形式为穿晶型应力腐蚀开裂;冷成形后的封头组织中含有大量形变诱发马氏体,且硬度大幅升高,在焊接残余应力和冷成形加工残余应力的共同作用下,封头发生氯化物应力腐蚀开裂,且含乙酸和甲酸的弱酸性环境对开裂起到显著的促进作用。建议对冷成形后的封头进行固溶处理,以消除加工硬化的影响。

基于折减因子的奥氏体不锈钢螺栓高温应力-应变模型

不锈钢螺栓具有显著的耐久性、延性和耐火性,因此它们被广泛地应用于栓接的半刚性节点中。不锈钢螺栓如同其基材(不锈钢棒材)一样,在常温和高温下都表现出平滑的非线性特征,并且它们的应力-应变曲线中没有明确定义的屈服点。这种材料行为可以用不同的材料模型来表征,其中最常用的是Ramberg-Osgood公式或其修订版。然而,在现存不锈钢的材料模型中,相关力学参数的预测公式并不适用于经受冷作硬化和冷铸工艺的奥氏体和双相体不锈钢螺栓。因此,本工作基于先前研究中高温下不锈钢螺栓的折减因子建立它们的非线性高温材料模型。倘若在五个常温力学参数(杨氏模量、比例极限、屈服强度、极限强度和极限应变)已知的情况下,基于高温折减公式计算某一温度下的五个力学参数,进而评估试验应力-应变曲线与预测曲线之间的相关性。这种预测方法表明预测曲线与试验曲线具有明显的一致性,说明基于折减因子所建立的高温材料模型具有准确的预测精度。因此,联合不锈钢螺栓的高温折减公式,基于常温下的五个力学参数就可以准确预测其在某一温度下的应力-应变曲线。

绝热材料与奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

介绍了奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂原理、绝热材料的种类和制备方法及绝热材料中无机盐的来源。对覆盖奥氏体不锈钢设备的绝热材料引起应力腐蚀开裂的原因进行了分析,就防止奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的措施,从奥氏体不锈钢和绝热材料两方面进行了探讨。

NACE推荐执行标准 RP0170—97奥氏体不锈钢和其它奥氏体合金炼油设备在停工期间产生连多硫酸应力腐蚀开裂的防护

当奥氏体不锈钢或其它奥氏体合金炼油工艺设备的表面存在硫化物腐蚀产物时,如果在停工期间与氧（空气）和水接触,就会产生连多硫酸应力腐蚀开裂,从而导致设备的失效。本标准推荐了防止产生这种失效现象的具体防护措施。

奥氏体不锈钢压力管道的应力腐蚀开裂及预防

在化工领域,输送腐蚀性介质的压力管道常用的材料为奥氏体不锈钢,而应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢压力管道最主要的失效方式。该文主要对奥氏体不锈钢压力管道应力腐蚀开裂的机理、主要影响因素及预防措施进行了分析讨论。分析发现:奥氏体不锈钢压力管道应力腐蚀开裂机理根据输送介质的不同可分为氢致应力腐蚀开裂和"滑移-溶解-断裂"模型;其腐蚀速率主要受拉应力、输送介质腐蚀性、运行温度、氢元素、输送介质对管壁的冲蚀等因素的影响;可通过采取合理选用材料及焊条、优化焊接工艺、避免产生应力集中点、防止腐蚀溶液富集、改变输送介质成分及运用阴极保护法等措施减缓应力腐蚀开裂的发生。

乙二醇装置奥氏体不锈钢设备应力腐蚀开裂探讨

不锈钢设备的大量开裂是国内乙二醇装置的共性问题,为研究其开裂原因,对近几年在检验检测过程中发现的奥氏体不锈钢设备开裂问题进行了统计,并对典型开裂设备开展了金相、硬度、铁素体含量等理化检验,分析探讨了开裂原因。结果表明,同一系统的不同设备,甚至同一设备的不同部位,奥氏体不锈钢既有穿晶型应力腐蚀开裂,又有沿晶型应力腐蚀开裂。在微量氯和弱有机酸环境下,两种应力腐蚀开裂存在竞争机制:在有明显加工硬化的情况下,如冷成形封头,因产生形变诱发马氏体、硬度偏高,导致其以穿晶应力腐蚀开裂为主,弱酸性环境起到协同促进作用;不锈钢复合板封头因在热成形或冷成形后的热处理过程中发生了敏化,导致其发生明显的沿晶应力腐蚀开裂;厚壁复合板筒体和厚壁复合板接管,因多层多道焊导致敏化温度区间的累积时间较长,也引起了焊缝周边筒体和接管复合层敏化,进而发生明显的沿晶应力腐蚀开裂。存在加工硬化的情况下,304和304L不锈钢的抗应力腐蚀开裂能力并无明显区别,而在易发生敏化的部位,304L不锈钢明显优于304。