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316L不鏽鋼儲罐的晶間腐蝕及焊接熔合區裂紋

作者:AG亚游集团機械 時間:2019-04-03 09:48
一、316L不鏽鋼儲罐的晶間腐蝕 圖3-13為晶間腐蝕區域高倍數掃描電鏡照片,從圖3-13中可以清晰地看出 奧氏體晶粒沿晶界相互分離。晶間腐蝕作為局部腐蝕的一種是沿著晶粒間的晶界 擴展的腐 信息摘要:

一、316L不鏽鋼儲罐的晶間腐蝕

圖3-13為晶間腐蝕區域高倍數掃描電鏡照片,從圖3-13中可以清晰地看出 奧氏體晶粒沿晶界相互分離。晶間腐蝕作為局部腐蝕的一種是沿著晶粒間的晶界 擴展的腐蝕。當晶界處Cr含量降低時,由於Cr含量的不同,在貧鉻區及其周圍 奧氏體間存在一定的電勢差,在腐蝕介質的作用下,構成了奧氏體基體大陰極和 貧鉻區小陽極的微電池,加速了晶間貧鉻區的腐蝕,使奧氏體不鏽鋼晶界的結合 力降低,並最終在奧氏體晶粒間產生微裂紋,在應力的作用下這些存在微裂紋的 區域容易進一步開裂產生尺寸較大的晶間腐蝕裂紋,因此晶間腐蝕也是促進應力 腐蝕裂紋產生和發展的重要因素。

316L不鏽鋼儲罐的晶間腐蝕及焊接熔合區裂紋

圖3-13不鏽鋼儲罐封頭試樣表麵晶間腐蝕SEM照片

 

二、316L不鏽鋼儲罐焊接熔合區裂紋

除了點蝕和晶間腐蝕以外,通過SEM分析,發現在不鏽鋼儲罐封頭焊接熔 合區存在處於萌生狀態的微裂紋,如圖3-14。這些微裂紋較小且不連續,沿垂直 與焊縫的方向以穿晶形式萌生和擴展,並在裂紋路徑上存在塊狀二次相,可見這 些裂紋主要是在應力作用下萌生的,與腐蝕作用關係不大。

由圖3-14可以看出,微裂紋從熔合區萌生。研宄表明[63,64]在不鏽鋼焊接中, 熔合區處於Fe、Cr、Ni、C等元素的成分渡區,組織和性能很不均勻。因此熔 合區附近作為成分和性能的突變區,成為不鏽鋼焊縫的薄弱環節。在應力的作用 下將容易產生裂紋。圖中的裂紋正是在熔合區和熱影響區界麵附近萌生的。

焊接接頭熔合區內氫的擴散行為也對裂紋的產生有很大的促進作用。已有研 宄表明在奧氏體柱狀晶的晶界,氫的擴散能力較強,由於焊縫中氫含量較高,焊 接完成後大量的氫沿奧氏體柱狀晶晶界這一擴散通道向熔合線附近擴散,然而在 熔合區處由於組織的突然變化,氫的擴散受阻。由於奧氏體母材為等軸奧氏體, 與焊縫奧氏體柱狀晶相比,其熱物理性能和力學性能有著顯著差別,焊接時將在 熔合區產生較大的熱應力、組織應力以及拘束應力。根據應力誘導氫擴散機理, 上述應力綜合作用將進一步加劇氫在焊縫中的不均勻分布特性,使焊縫與母材異 相界麵處形成氫的富集區[64]。同時在大的拘束狀態下,焊接接頭由於經曆了多層 多道焊熱循環的作用,焊道熔合區金屬將經受反複的應力應變,加上在靠近熔合 線的位置,在焊接熱源的作用下,奧氏體晶粒將發生顯著地粗化,使該區域的組 織塑性韌性惡化,也會促使裂紋的產生。因此在焊接過程中在熔合區產生的裂紋 也是促進應力腐蝕開裂的重要原因。

316L不鏽鋼儲罐的晶間腐蝕及焊接熔合區裂紋

圖3-14不鏽鋼儲罐封頭試樣表麵熔合區裂紋SEM照片

三、小結

(1)316L不鏽鋼箱式儲罐封頭部位的裂紋具有典型的應力腐蝕裂紋特征, 裂紋主要以穿晶形式萌生,以穿晶和沿晶混合的模式擴展。而在裂紋尖端,二次 裂紋以沿晶模式開裂,這同樣與較大的應力集中程度有關。

(2)在深度方向裂紋內部氧化比較嚴重,裂紋由小隧洞連接而成,奧氏體 中的5鐵素體對裂紋的擴展有延遲作用。

(3)裂紋斷口形貌同時具備冰糖花樣和準解理麵的特征,屬於沿晶穿晶混 合開裂。此外斷口被腐蝕產物所覆蓋,並且可以觀察到撕裂棱。在裂紋中部斷口 同時具備冰糖花樣和準解理麵的特征,屬於沿晶穿晶混合開裂;在裂紋末端,斷 口呈韌性斷裂的特征。

(4)除應力腐蝕裂紋外,在試樣表麵還觀察到了點蝕和晶間腐蝕現象,並 在熔合區發現微裂紋的存在,這些缺陷是促進應力腐蝕開裂的重要因素。

 

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