硫磺装置酸性气分液罐液位计管开裂原因分析

某石油三厂硫磺装置发现,酸性气分液罐液位计管的底部焊缝处发生了明显的开裂泄漏,通过对液位计进行宏观及低倍分析、材质分析、金相检验以及电镜分析结果表明：液位计管和法兰材质均为S20430不锈钢(200系列);液位计管、法兰以及焊缝的金相组织分别为奥氏体、敏化倾向的奥氏体、铸态奥氏体和少量铁素体;液位计管的开裂失效性质为应力腐蚀,以穿晶扩展为主。造成液位计管与法兰焊接处发生开裂的主要原因为液位计管和法兰采用的均为对应力腐蚀较为敏感的材质,两者焊接区存在残余应力,液位计管底部是一个封闭区,存在酸性介质(H₂S溶液和H₂CO₃溶液)。     

法兰开裂原因分析

不锈钢法兰安装到发动机上后在宁波停放5年,检查发现多件法兰表面均存在多条径向裂纹。通过对裂纹及断口形貌观察、金相分析、材料成分检测,分析法兰的断裂原因。结果表明,法兰的开裂模式为应力腐蚀,发生应力腐蚀的原因是由于法兰所用材料牌号与设计要求不符合,用1Cr17Ni7材料代替了304不锈钢,而1Cr17Ni7材料的耐腐蚀及晶间腐蚀性能均比304不锈钢差,同时1Cr17Ni7材料组织存在沿晶分布的网状碳化物,导致其耐晶界腐蚀能力进一步下降。     

0Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢自锁螺母的开裂原因

某0Cr12Mn5Ni4Mo3Al不锈钢自锁螺母在服役过程中出现开裂。对开裂螺母进行了宏观和微观断口形貌观察、表面能谱分析、显微组织及力学性能分析与测试等。结果表明：该螺母开裂原因为应力腐蚀开裂(SCC)。裂纹起源于法兰面与螺母体交接处,螺母体与法兰面呈直角此处易积液,螺母表面处理方式为钝化和涂MoS₂,其耐蚀能较差。在腐蚀性潮湿大气环境中,干湿交替作用下螺母产生局部腐蚀点,在腐蚀点处萌生裂纹,裂纹在螺母圆周切向拉应力作用下扩展直至螺母开裂。     

核反应堆关键焊接结构应力腐蚀裂纹失效评估

以沸水堆堆芯围板焊接热影响区应力腐蚀开裂为例进行了裂纹扩展评估研究.采用有限元模拟与试验检测数据验证相结合的方法对焊接热影响区焊接残余应力场及应力腐蚀开裂扩展过程进行模拟.通过有限元方法计算了应力腐蚀开裂裂纹尖端应力强度因子,再根据应力腐蚀裂纹扩展试验数据获得裂纹尖端应力强度因子与裂纹扩展速率的关系,最终预测了沸水堆堆芯围板的使用寿命,解决了重大构件基于应力腐蚀开裂失效的安全评估问题.该研究过程为重大构件的腐蚀疲劳裂纹失效的安全使用提供了可借鉴的方法.     

铁质文物裂纹分析

采用断口宏观分析、化学成分分析和金相分析等方法对放置在陈列柜中的某铁质文物开裂原因进行综合分析。结果表明,铁质文物为应力腐蚀开裂。由于陈列柜中放置水,使文物内腔中陶土吸水后腐蚀铁质基体,同时铁质文物内存在铸造应力和焊接应力,导致其内部残余应力较高。铁质文物裂纹是在腐蚀介质和残余应力的共同作用下形成并扩展。     

高锰钢辙叉与钢轨闪光焊工件裂纹分析与对策研究

为了解决高锰钢焊接辙叉产品在储存期间出现焊缝表面裂纹的问题,文中以开裂的高锰钢焊接接头为研究对象,通过宏观检测、微观形貌分析、硬度检测、应力检测等手段对其开裂原因进行了研究。结果表明：焊接残余应力作用下的应力腐蚀是导致焊缝开裂的主要原因,不锈钢介质成分不达标是另一原因。为此,提出了针对性解决措施,对解决高锰钢辙叉延迟开裂问题具有指导意义。     

喷丸处理对304不锈钢焊接接头氯化钠应力腐蚀开裂的影响

对304不锈钢氩弧焊焊接接头表面作了喷丸处理,并在金相显微镜与扫描电镜下对处理后材料表面的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理后试样的残余应力分布,并进行了NaC1水溶液应力腐蚀试验.结果表明,304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,喷丸处理能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力;应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,各区的应力腐蚀裂纹属于穿晶型裂纹.     

TC11钛合金离心叶轮内孔裂纹分析

钛合金整体离心叶轮内孔采用F275橡胶圈密封,在工作一段时间后发现与橡胶圈接触的内孔表面存在大量裂纹.采用断口宏微观观察、能谱成分检测、金相检验等试验方法,对裂纹性质和原因进行了研究.结果表明,离心叶轮内孔表面裂纹性质为应力腐蚀开裂,裂纹形成主要原因是F275橡胶圈在约400 ℃温度下裂解,使TC11钛合金在含氟气氛中形成应力腐蚀裂纹.模拟试验很好的验证了裂纹性质和产生原因.     

液化气原料罐法兰与管线接头失效因为分析

从断口形貌观察、金相组织的检验、腐蚀产物成分分析等方面对液化气原料罐法兰与入口管线接头的失效因为进行了分析,认为是16Mn钢在含有H2S的腐蚀介质中,在焊接残余应力和工作载荷的共同作用下,由于应力腐蚀而产生的沿晶脆性开裂.裂纹起始于内表面法兰侧焊缝热影响区熔合线附近(马氏体区),裂纹源起始于该区域的蚀坑或焊缝根部余高应力集中部位,同时出现多处裂纹源,每个微小裂纹在该区域内沿焊缝纵向扩展最终连接成大裂纹.并向纵深扩展,直至穿透.并提出了相应的措施防止此类事故的发生.     

液化石油气贮罐开裂分析及防范措施

某液化石油气贮罐在定期检验中,发现其焊缝内表面存在大量裂纹,通过材质、硬度、宏观、金相等方面的分析,表明,裂纹属于典型的应力腐蚀开裂。通过对应力腐蚀机理、介质环境、应力水平等方面的探讨,分析了该罐发生应力腐蚀开裂的成因,并针对开裂原因有针对性的提出了一些防范措施。     

304不锈钢法兰焊接裂纹分析及返修

对检修过程中发现的304不锈钢焊缝裂纹及母材本体裂纹进行分析,焊缝存在较多的焊渣,以及根部未焊透是焊缝开裂的原因。母材的金相分析表明,304不锈钢晶界存在碳化物聚集,容易发生晶间腐蚀,引起母材开裂,焊接过程中,多层多道焊也容易使得热影响区晶间腐蚀加剧,引起母材开裂。304不锈钢锻造法兰的制造过程中应避免在敏化温度停留时间过长,固溶处理时应采取快冷的方式避免晶间腐蚀。焊接返修过程中,通过严格控制焊接层间温度,采用快速小热输入的工艺参数使得返修后的304不锈钢焊接质量检验合格。     

乙二醇装置蒸发器凝液罐封头腐蚀原因分析

某乙二醇厂乙二醇装置蒸发系统的封头直边处内、外表面出现大量裂纹。采用光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对该封头材料的成分、显微组织、腐蚀状况、裂纹进行了的分析。结果表明,封头材质为0Cr18Ni9不锈钢;内、外表面出现裂纹的原因是Cl-在封头直边处的形变马氏体组织中富集发生点蚀,进而引发材料的应力腐蚀开裂;马氏体的选择性溶解促进了裂纹扩展。据此提出了合理的热处理和选材建议。     

Spannungsrißkorrosion von Stählen in flüssigem Ammoniak

Stress corrosion cracking of steels in liquid ammonia The apparatus developped for the investigation of stress corrosion cracking of steel in liquid ammonia under controlled electrochemical conditions is described. The parameters of the experiments were set by a computer which also stored and correlated the experimental data. Cylindrical samples of the welding steel W. Nr. 1.0143 and of the steel STE 355 (W. Nr. 1.0562) in liquid ammonia containing ammonium chloride or lithium perchlorate as the electrolyte developped cracks only at negative electrode potentials in the regions of active dissolution and hydrogen deposition. Other parameters including contamination of the solution by air were unimportant. The results are explained by hydrogen induced stress corrosion cracking. No embrittlement was observed with passive samples. However, ultimate tensile strengths in liquid ammonia were clearly lower than at air also for samples breaking without formation of cracks. Experiments with notched sheets resulted in sharp, essentially transcrystalline cracks. Passivation of these samples was difficult in the region of the notch indicating the danger of anodic stress corrosion cracking.     

The study for direct SCC fabrication in STS 304 pipe

ABSTRACT

Stress corrosion cracking is one of the aging phenomena for the major structure components in nuclear power plant. During the operation of a power plant, stress corrosion cracks are initiated and grown especially in dissimilar weldment of primary loop components. Among the three factors (susceptible material, residual stress, and corrosive environment) which make the SCC, the residual stress becomes a critical factor for stress corrosion crack when it is difficult to improve the material of the components and their environment under operating conditions. In this study, stress corrosion cracks were artificially produced on STS (stainless steel) 304 pipe itself by control of welding residual stress. The instrumented indentation technique and 3D finite element method (FEM) analysis (using ANSYS 12) were used to evaluate the residual stress values in the GTAW area. As the result of both FEM analysis and experiment, the stress corrosion crack was quickly generated and could be reproduced, and controlled by welding residual stress. Also non-destructive evaluation signals by Acoustic Emission will be discussed for the initiation and growth of SCC.

This paper is part of a supplementary issue from the 17th Asia-Pacific Corrosion Control Conference (APCCC-17).     

空气滤网不锈钢丝开裂原因分析

对某电厂开裂失效的不锈钢丝编制的空气滤网的分析表明：其开裂是由晶间腐蚀和应力腐蚀联合作用引起的开裂.主裂纹是应力腐蚀裂纹，不锈钢丝冷加工残余拉应力及环境中Cl离子的存在是不锈钢丝发生应力腐蚀开裂的主要原因.而用材不当，导致发生了晶间腐蚀.晶间腐蚀作为裂纹的起源，诱发并促进了不锈钢丝的应力腐蚀开裂.      

氢气输送管线开裂原因分析

目的对氢气管道内表面开裂原因进行分析,为同类型管道的失效提供参考。方法针对设计压力4.8 MPa、设计温度50℃并在1998年投用的氢气管道,观察其宏观形貌,通过拉伸试验和硬度测试分析其力学性能,并对其进行金相组织分析和扫描电子显微镜观察,通过能谱测试分析其腐蚀产物成分。结果管壁没有明显的腐蚀减薄。管壁整体力学性能符合标准,被测试样韧性较好,未发生材质劣化。基体微观组织为正常的铁素体+珠光体,组织分布均匀,三通及弯管处的焊缝区出现了部分马氏体组织,容易诱发硫化物应力腐蚀开裂的发生。管道内壁存在裂纹及点蚀坑,裂纹扩展较深,且存在分叉,是典型的应力腐蚀特征;点蚀坑有聚集现象,有形成微裂纹的趋势。管道内壁存在腐蚀产物,说明输送的介质不纯净;腐蚀产物中含硫元素,说明介质中含有硫化物等杂质。结论管道操作压力较高,结合其他应力与介质的共同作用,导致管道内壁发生了硫化氢应力腐蚀开裂。     

灭菌器组合工艺焊接残余应力的消除与评价

针对国产脉动真空灭菌器内腔焊缝处多次开裂现象,围绕焊接残余应力及消除方法进行了系列研究.根据市场上灭菌器异种钢间断角焊缝特征设计了7种组合结构焊板,应用X射线法定量给出了残余应力分布规律,并对用焊后浇水速冷处理工艺消除残余应力的尝试进行了试验验证.结果表明,各种焊板残余应力均达到屈服应力,由此引起的应力腐蚀与腐蚀疲劳是灭菌器内腔开裂的直接原因;二氧化碳焊接工艺残余应力较焊条电弧焊高10%～22%,残余应力与加强筋类型基本无关;浇水速冷处理工艺可有效降低表面残余应力,降幅达50%～70%,提高疲劳极限12%～14%.有效降低焊接残余应力是解决内腔开裂的重要途径.     

Kommen oberflächliche Deckschichten und Materialversprödungen als Ursachen für das Auftreten von Spannungsrißkorrosion in Betracht

Could surface layers and material embrittlement be among the causes of stress corrosion cracking? Neither the hypothesis claiming rupture of the surface layer nor the embrittlement theory yield a sufficiently consistent explanation of the susceptibility to stress corrosion cracking, since the latter can occurr even in the absence of such layers (e.g. brass in copper nitrate and copper tetrammine salts). An indispensable condition for stress corrosion cracking to occurr is the possibility that cathodically active zones are formed by corrosion products at crevices and cracks; such active zones amy be formed e.g. by Cu₂O or by dissolved and redeposited noble metals. This phenomenon would also account for the specific action of certain agens: local formation or deposition of corrosion products which are not dissolved again (as e.g. noble metals may be dissolved with complex formation). The susceptibility to stress corrosion cracking is increased by mixed crystal formation, because this process enhances reactivity at grain boundaries, inner defects and creeping zones. In the case of alloys containing no noble metals, however, it is difficult, to predict susceptibility to stress corrosion cracking.