摘要：本文介紹了奧氏體不銹鋼反應釜應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間、溫度、冷卻速度和焊接等工藝條件對應力腐蝕和晶間腐蝕的影響，通過運用無損檢測、金相檢查、、斷口SEM分析等方法對裂紋的性質和起因進行了分析，探討了應力腐蝕開裂及晶間腐蝕的形成機理，表明不銹鋼反應釜的裂紋是由應力腐蝕開裂及晶間腐蝕的形成

一、反應釜檢驗情況

不銹鋼反應釜，制造日期2001.6，工作壓力：1.7MPa，工作溫度203℃，介質：NaOH,二乙醇胺；內徑1700mm，長3300mm，壁厚16.0mm；材質1Cr18Ni9Ti，對其進行全面檢驗，發(fā)現反應釜下部筒體外側環(huán)焊縫裂紋開裂及內側連接的加強板與筒節(jié)角焊縫進行滲透檢測時發(fā)現了多處表面裂紋。為了查明反應釜裂紋的性質、特征和產生原因，進行了如下檢驗、試驗分析。

1.厚度測定

對反應釜環(huán)焊縫有裂紋區(qū)域，及筒體內介質攪拌層沖刷嚴重區(qū)域進行厚度測定，測定結果見表1。厚度測定結果顯示筒體內介質攪拌層沖刷嚴重區(qū)域有明顯減薄現象。筒體上厚度測定值（1#-5#為介質攪拌層沖刷嚴重區(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,原設計為16.0mm,），經強度校核檢驗周期1年內厚度滿足要求，詳細計算強度校核本文不予討論。

裂紋部位電鏡照片對的裂紋進行微觀形貌分析，斷面金相檢查時發(fā)現晶界或其毗鄰區(qū)域發(fā)生局部腐蝕，甚至晶粒脫落，腐蝕沿晶界推進較為均勻，沿晶界產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的非金屬夾雜物。破壞了焊縫的連續(xù)性，每條細小的夾雜物都可看成是一條潛在的小裂紋。

在T形焊接接頭因反應釜使用反應過程中NaOH熱循環(huán)作用，承受的由溫差形成的熱應力和結構拘束應力及焊接殘余應力，并且集中在焊縫中的夾雜物以及內管壁環(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”微裂紋擴展，當一定壓力時，便在主應力方向上發(fā)生剪切而將許多不同深度的“水平”微裂紋連貫起來，構成階梯狀裂紋，主裂紋有主動的方向性，發(fā)源于焊縫和其熱影響區(qū)，擴展方向沿晶界和穿晶界的，結合金相及斷口形貌電子掃描分析結果，可以得出該T形焊接裂紋屬層狀撕裂，具有冷裂紋的性質，與焊接結構形式密切相關。說明沿晶界的裂紋為應力腐蝕裂紋，穿晶界的裂紋由于晶內強度大于晶界強度，同時由于焊接熱裂紋原因造成穿晶，此時亞晶界、晶界、硬質點或其他組織和性能的不均勻時，也會改變裂紋擴展方向。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，裂紋兩側有氧化產物和脫碳現象，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)的母材內裂紋出現穿晶發(fā)展的特征表現。在焊縫內還可見一些長條狀塑性非金屬夾雜物。

二、反應釜焊縫裂紋形成晶間腐蝕和應力腐蝕機理的討論

晶問腐蝕(IGC)由于焊接產生的熱量使焊縫處于敏化溫度區(qū),表面結構不均勻，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。腐蝕沿晶間進行，使晶粒之間的結合力大大削弱，機械強度急劇降低。腐蝕的機理還有“晶界吸附理論”、“亞穩(wěn)沉淀相理論”等．

應力腐蝕(SCC)是指金屬在某種特定環(huán)境與相應水平應力的共同作用寸,在靜拉伸應力與腐蝕介質作用下發(fā)生的破壞現象。在靜拉伸應力與腐蝕介質作用下發(fā)生的破壞現象。主要是晶間，脆斷。也有穿晶。腐蝕介質氫氧化物在由于加工、焊接、安裝不當引起的相應水平應力會引起應力腐蝕。本案中苛性堿NaOH中發(fā)生應力腐蝕的與堿的濃度、溫度、構件的殘余應力等有關。在溫度達180℃的強堿性溶液中，不銹鋼遭受堿裂的危險性是必然的；材料中的應力越大，堿裂的危險性越大。由此可以認為該反應釜裂紋為典型NaOH應力腐蝕裂紋機理。