奥氏体不锈钢炉体应力腐蚀破裂失效分析

３１６Ｌ不锈钢是一种耐蚀性能很好的材料，但是安装质量特别是焊接质量对其应力腐蚀破裂（ＳＣＣ）性能很有很大的影响，本文针对某厂多次沿焊接热影响区（ＨＡＺ）发生断裂事故的一套３１６Ｌ不锈钢设备进行了失效分析。认为该设备的断裂属于ＳＣＣ，焊接的质量差是造成断裂的根本原因。     

两种核电站常温水池用不锈钢焊接板在不同环境中的应力腐蚀开裂行为

采用U型弯曲试样浸泡试验,对比研究了核电厂常温水池用304L与S32101不锈钢焊接接头及其基体在四种溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:在沸腾MgCl_2溶液中,四种试样的SCC敏感性最高,304L焊接接头发生沿晶+穿晶的混合型SCC,其余试样发生穿晶SCC,并且304L不锈钢基体的SCC敏感性高于S32101不锈钢基体的;在H_2SO_4溶液中,304L不锈钢基体与304L焊接接头发生穿晶SCC,且其SCC敏感性均随温度的升高而升高,S32101不锈钢基体与S32101焊接接头没有发生SCC;在酸性NaCl溶液中,四种试样均没有发生SCC;在模拟服役溶液中,S32101焊接接头发生穿晶SCC,并且其SCC敏感性随温度的升高而升高,其余试样没有发生SCC;在四种溶液中,两种不锈钢焊接接头的SCC敏感性均高于其基体的,且焊接接头热影响区的SCC敏感性最高。     

库尔勒土壤模拟溶液中X80钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

利用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电子显微镜(SEM)研究了库尔勒土壤模拟溶液中不同外加阴极电位下X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:阴极电位对X80钢焊接接头处的SCC敏感性影响较为明显。拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在Ecorr下,金属表面裂纹萌生于点蚀坑,试样开裂为阳极溶解机制。当外加电位为-800 m V至-900 m V时,金属处于阴极保护电位区,此时金属的SCC敏感性较低,其开裂机制为阳极溶解和氢致开裂混合机制。当外加电位小于等于-950 m V时,外加电位越低,材料的SCC敏感性越大,此时金属SCC行为表现为氢脆机制。     

高强铝合金的显微组织与应力腐蚀开裂问题(2)

三、SCC的沿晶腐蚀和断裂特点 SCC的主要特点是沿晶断裂,因此,观察SC断裂的特点和弄清楚为什么要沿晶断裂,对了解SCC的本质和探讨它们的改善途径是有重要意义的。 1.晶界是SCC的阳极通路 E.H.Dix曾在1950年提出一个一般性     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

CO32--HCO3-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在 0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3 溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低.试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂.应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释.     

316Ti在含氯离子300℃高温水中的应力腐蚀开裂

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验方法研究了316Ti在300℃高温水中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,在空气饱和条件下,试样的断裂时间、延伸率以及断裂能的值随着Cl^-浓度的增大显著降低,应力腐蚀敏感指数随着Cl^-浓度的增大则显著递增,二者具有一定相关性。316Ti不锈钢在300℃空气饱和水中发生SCC的临界Cl^-质量浓度为5 mg/L,只有在Cl^-质量浓度高于或等于5 mg/L,试样才发生穿晶型和部分沿晶混合型SCC。SCC裂纹多萌生于滑移台阶或蚀坑,也可能萌生于接近表面的铁素体相处;裂纹在向基体扩展过程中,铁素体相的存在阻碍了其扩展过程,从而提高了316Ti的抗SCC能力。氧在SCC裂纹萌生和扩展过程中都起着非常重要的作用。     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头应力腐蚀的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了表面改性处理,通过SSRT分析了激光冲击处理对试样在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀的影响。采用扫描电镜观察了激光冲击处理前后试样表面腐蚀产物形貌、断口形貌和应力腐蚀裂纹形貌等,并用能谱分析仪分析了腐蚀产物化学成分组成,探讨了激光冲击处理对试样SCC的影响机理。结果表明:激光冲击处理后焊接接头抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别提高了5.1%、4.5%和28.7%,内积功的SCC敏感性指数Iscc从50.94%下降至45.10%,降低了11.64%,断口形式由脆性断裂转变为韧性断裂。激光冲击处理改善了焊接接头表面应力状态和材料组织结构,减缓了裂纹的萌生和扩展,增强了其抗SCC的性能,但不能消除明显的应力腐蚀倾向;激光冲击处理降低了氢致开裂的倾向,有利于提高焊接接头抗H2S应力腐蚀的性能。     

喷丸强化改善管线钢X80焊接接头SCC行为研究

采用应力环试验研究了在H2S环境下,喷丸强化及其后处理技术对X80管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响和喷丸强化及其后处理前后焊接接头的显微组织结构变化.结果表明:由于残余压应力和晶粒细化的共同作用,喷丸强化能有效改善X80钢焊接接头抗SCC的能力;若喷丸强化后再表面磨光,则可以进一步改善喷丸强化提高SCC抗力的效果.     

不锈钢气相管焊接热影响区应力腐蚀开裂研究

针对一起SUS304L不锈钢化工气相管焊接热影响区(HAZ)应力腐蚀开裂(SCC)的失效综合分析，发现该不锈钢SCC为穿晶应力腐蚀开裂而不是常见的不锈钢HAZ的晶间应力腐蚀，认为SUS304L不锈钢在此服役环境中对SCC无法免疫。根据材料发生SCC失效微观特征与使用环境的关系，给出了选材和焊接加工的建议。     

316L不锈钢短接过早腐蚀开裂的机制与预防

分析了盐化工环境中316L不锈钢短接腐蚀裂纹的宏观特征、微观形貌及显微组织,研究了卤水介质参数及短接制造工艺对316L不锈钢腐蚀的影响。结果表明:短接过早失效的机制是点蚀和应力腐蚀开裂;短接点蚀主要由卤水高温以及高Cl-含量引起,焊接残余应力及卷曲加工应力的共同作用促进了短接的应力腐蚀开裂;用铸造成形代替焊接成形,并适当增加316L不锈钢的钼含量,有利于延长短接的使用寿命。     

Stress corrosion cracking behaviour of 316L stainless steel exposed to CO2–H2S–Cl− environments in the absence and presence of methyldiethanolamine (MDEA)

Stress corrosion cracking (SCC) behaviour of 316L stainless steel in CO₂–H₂S–Cl^? environments with and without methyldiethanolamine (MDEA) was investigated by slow strain rate testing and scanning electron microscopy (SEM). The results show that elongation ratio, reduction in area ratio (RAR) and time to failure ratio (TTFR) of 316L stainless steel were low in CO₂–H₂S–Cl^? environments. The corresponding fractography exhibited flat brittle fracture with quasi-cleavage pattern, indicative of high SCC susceptibility. Hydrogen penetration and corrosion pits could be responsible for the high SCC susceptibility of 316L stainless steel in this condition. For the CO₂–H₂S–Cl^? environments in the presence of MDEA, 316L stainless steel possessed high ER, RAR and TTFR (nearly 100%). High SCC resistance of 316L stainless steel could be associated with MDEA induced removal of H₂S/CO₂ and absorption on the steel surface.     

缓蚀剂对316L不锈钢在酸性氯离子溶液中应力腐蚀开裂的作用

研究表明316L不锈钢在55℃的1mol/L HCl+1mol/L NaCl溶液中对SCC比较敏感。316L不锈钢在所研究的体系中处于活化溶解状态。对添加缓蚀剂的体系的电化学参数的测试和分析表明,缓蚀剂抑制SCC的能力与缓蚀剂抑制阳极反应有关。     

双脉冲MIG工艺参数对异种不锈钢焊缝质量影响分析

针对2205与316L异种不锈钢材料焊接工艺参数难控制的问题,采用双脉冲熔化极气体保护焊（DP-MIG）工艺分别研究了强、弱脉冲个数与焊接速度对焊缝成形质量的影响,利用小波分析仪采集并分析了焊接过程中的电参数,对获得的对接焊缝进行了拉伸试验与金相分析.结果表明,焊接速度对焊缝质量影响最大,其次为弱脉冲个数、强脉冲个数,不同的强弱脉冲个数对焊缝质量的影响较小;接头断裂主要发生在焊缝处与靠近焊缝的母材316L一侧;随着焊接速度增加,焊接热输入减小,冷却速度变快,缩短铁素体发生转变的时间,导致金相组织相对细小.     

基于神经网络的316L不锈钢激光焊焊缝形貌预测

在316L不锈钢的激光焊接过程中,其焊接工艺参数直接影响焊缝的形貌,建立焊接工艺参数与焊缝几何形状之间的关系对于优化焊接工艺参数,降低焊接成本非常重要. 根据316L不锈钢焊缝二维不光滑轮廓形貌特点,采用分段函数思想,分别使用Hermite插值和最小二乘拟合的方法描述焊缝轮廓,构建广义回归神经网络焊缝二维形貌预测模型. 结果表明,采用Hermite插值的方法能够获得更准确的焊缝形貌,其平均相对误差为?3.49%. 该模型为316L不锈钢激光焊焊缝预测提供一种有效方法.     

316L 不锈钢在高 pH 碱性硫化物环境中的应力腐蚀行为

目的研究316L不锈钢在碱性硫化物溶液中的应力腐蚀行为,为其在碱性环境中的适用性提供参考依据。方法采用动电位极化曲线、电化学阻抗(EIS)测量技术、慢应变速率拉伸试验(SSRT)、U形弯试样浸泡试验以及SEM腐蚀形貌分析方法。结果 316L不锈钢试样在碱性硫化物溶液中具有较低的应力腐蚀(SCC)敏感性,腐蚀机理主要为阳极溶解型,且SCC敏感性随着p H升高而降低。结论316L不锈钢试样在碱性Na Cl/Na2S溶液中虽然表现出应力腐蚀特征,但敏感性较低,适用于该实验模拟的碱性溶液中。     

外加电位对316L不锈钢在硼酸溶液中应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸 (SSRT) 实验,结合不同扫描速率下的动电位极化曲线,对316L不锈钢在动电位极化曲线不同区下的应力腐蚀开裂 (SCC) 敏感性以及腐蚀机理进行了研究。通过断口的SEM形貌进一步分析了316L不锈钢在硼酸溶液中的应力腐蚀开裂机理。结果表明,在近中性硼酸溶液环境下,外加电位对应力腐蚀开裂敏感性具有一定影响;当外加电位处于钝化区和过钝化区时,其SCC机制是由阳极溶解控制,且随着电位的升高其SCC敏感性增大;外加电位为-600 mV时,开裂机制为氢致开裂,此时316L不锈钢有最大SCC敏感性。     

浓度和温度对316L不锈钢在NaOH溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(简称SSRT),对316L不锈钢在高温NaOH溶液中的应力腐蚀开裂行为进行了试验研究,结果表明在较高温度下,316L不锈钢在低浓度的NaOH溶液中也具有明显的应力腐蚀开裂敏感性.     

Effect of weld metal chemistry on stress corrosion cracking behavior of AISI 444 ferritic stainless steel weldments in boiling chloride solution

The influence of the weld metal chemistry on the susceptibility of AISI 444 ferritic stainless steel (FSS) weldment to stress corrosion cracking (SCC) in hot chloride was investigated by constant load tests and metallographic examination. Two types of filler metal of austenitic stainless steel (E316L and E309L) were used in order to produce fusion zones of different chemical compositions. The SCC test results showed that the interface between the fusion zone (FZ) and the heat affected zone (HAZ) was the most susceptible region to SCC. Results also showed that the AISI 444 stainless steel weldment with E309L weld metal presented the best SSC resistance. Microstructural examinations indicated that the cracks initiated in the weld metal and propagated to the HAZ of the AISI 444 FSS, where the fracture occurred and it was observed a considerable amount of precipitates. Additionally, the higher SCC resistance of the AISI 444 FSS weldment with E309L weld metal may be attributed to the presence of a discontinuous delta‐ferrite network in its microstructure, which acted as a barrier to cracks propagation from the fusion zone to the HAZ/fusion zone interface of AISI 444 FSS. Fractrography analyses showed that the transgranular quasi‐cleavage fracture mode was predominant in the AISI 444 weldment with E316L weld metal and the mixed fracture mode was the predominant in the AISI 444 weldment with E309L weld metal.     

长期服役对316L不锈钢HAZ组织及性能的影响

采用金相分析的方法,对服役15年后发生应力腐蚀失效的箱式储罐用316L不锈钢焊接接头热影响区（heat-affected zone,HAZ）组织进行观察分析.探讨了HAZ富Cr相的析出行为及其对耐蚀性的影响,并对服役前后的焊接接头HAZ进行了应力腐蚀敏感性对比试验.结果表明,经长期服役的316L不锈钢HAZ内析出相主要是富Cr碳化物和σ相,平均腐蚀54 h后HAZ出现应力腐蚀裂纹;未经服役的焊接接头试样腐蚀200 h后未发生应力腐蚀开裂;表明HAZ内富Cr碳化物及σ相在焊接过程中形核,服役期间在残余应力等因素的促进下持续长大,焊接接头应力腐蚀敏感性显著增加.