? 這是金屬加工（mw1950pub）第11210篇文章發(fā)表

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316L屬于奧氏體不銹鋼，國(guó)內(nèi)品牌為022Cr17Ni12Mo2.不銹鋼中添加的塑性和耐腐蝕性好Mo因此，316L不銹鋼廣泛應(yīng)用于石化、醫(yī)藥等行業(yè)。某企業(yè)使用316L不銹鋼線圈在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管壁泄漏和穿孔。管內(nèi)工作介質(zhì)為水蒸氣，工作壓力0.9MPa，管外介質(zhì)為強(qiáng)堿、銅粉，工作壓力1.0MPa，內(nèi)外壁壓差大。作者對(duì)其故障原因進(jìn)行了測(cè)試分析和研究。 宏觀分析1.1 從外部宏觀視覺(jué)檢查中發(fā)現(xiàn)，泄漏孔在外壁顯示為直徑約2mm如圖1所示a顯示在內(nèi)壁上mm縱向排列孔，可見大量翹皮裂紋，如圖1所示b圖1 泄漏孔宏觀形狀1.2 變倍體視顯微鏡觀察放大宏觀檢查。a宏觀照片放大孔40倍后的宏觀照片；圖2b為剖開后的泄漏孔形狀，孔內(nèi)空間較大，總體積約4mm三、孔壁起伏不平，不規(guī)則。圖2 泄漏孔形狀2 檢測(cè)分析2.1 光譜化學(xué)成分分析用全譜直讀光譜儀對(duì)泄漏孔周圍的取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析。結(jié)果見表1，與ASME SA213中TP316L材料成分的比較符合標(biāo)準(zhǔn)要求。表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分析結(jié)果 （%）2.2 拉伸試驗(yàn)采用電子通用試驗(yàn)機(jī)，在線圈上取樣，結(jié)果見表2。樣品斷裂的形狀為塑性斷裂。通過(guò)比較，材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和斷裂后的伸長(zhǎng)率均符合要求ASME SA213標(biāo)準(zhǔn)。表2 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果2.3 工藝性能試驗(yàn)采用電子通用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行膨脹和扁平試驗(yàn)。結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)束后，膨脹樣品的形狀如圖3所示，管道內(nèi)壁無(wú)裂紋。扁平樣品的形狀如圖4所示。扁平樣品的外壁拉伸表面產(chǎn)生裂紋。裂紋開口端的外壁位置為舊斷口，裂紋尖端為新斷口，可見管道外壁存在舊裂紋。表3 工藝性能試驗(yàn)結(jié)果圖3 膨脹樣品圖4 扁平樣品拉伸面裂紋2.4 顯微金相分析在盤管內(nèi)外壁及內(nèi)部加工顯微金相加工，試樣橫截面磨拋光，用金相顯微鏡放大后觀察。從圖5a可見盤管內(nèi)壁有翹皮狀裂紋，翹皮底部有微裂紋；圖5b可以看出，外壁上有大量的微裂紋，出現(xiàn)在缺陷或腐蝕坑中，沿著夾雜物擴(kuò)張；從圖5開始c可見內(nèi)部有大量粒狀、條狀、塊狀?yuàn)A雜物，夾雜物尺寸為5 ~ 25μm。金相顯微鏡觀察組織為奧氏體，平均晶粒度為6.5級(jí)，發(fā)現(xiàn)晶界有沉淀相，如圖6所示a所示。從圖6b可見內(nèi)壁有大量變形滑移線，說(shuō)明有殘余應(yīng)力；圖6c可見外壁上有穿晶型和沿晶型裂紋。圖6 金相圖2.5 掃描電鏡分析用掃描電鏡觀察裂紋斷口。a圖7為舊斷口b泄漏孔內(nèi)壁形貌可以看出，表面上均存在“泥紋花樣”腐蝕產(chǎn)物。圖7 失效部位掃描電鏡形貌2.6 對(duì)圖7的能譜分析a能譜分析采用舊斷口取樣，如圖8所示。結(jié)果見表4。腐蝕產(chǎn)物比較復(fù)雜，主要成分是氧化物，也與氧化物混合Cu、Na等。表4 能譜分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)圖8 分析點(diǎn)能譜圖3 綜合分析上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，盤管TP316L滿足不銹鋼化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率ASME SA213標(biāo)準(zhǔn)要求。膨脹試驗(yàn)合格，壓扁試驗(yàn)管外壁拉伸面出現(xiàn)裂紋，開口端為舊裂紋。金相顯微分析SEM EDS表明組織為奧氏體不銹鋼，但有不同尺寸的顆粒夾雜物，表面有泥圖案腐蝕產(chǎn)物，特別是泄漏孔?？妆谄鸱灰?guī)則，翹曲處有大量微裂紋，沿夾雜物擴(kuò)張。 結(jié)論與建議316L不銹鋼線圈泄漏的主要原因是材料中有大量的夾雜物、氧化物腐蝕產(chǎn)物、微裂紋等。由于夾雜物的存在，基體的連續(xù)性受到破壞。在殘余應(yīng)力和內(nèi)外壁壓差的共同作用下，夾雜物容易開裂和膨脹，夾雜物與高溫水蒸汽介質(zhì)接觸。由于夾雜物的耐腐蝕性遠(yuǎn)低于材料本身，夾雜物被腐蝕，最終在管壁內(nèi)形成孔洞，導(dǎo)致管壁穿孔和泄漏。為避免類似泄漏故障，建議如下：1）對(duì)于線圈的使用環(huán)境，應(yīng)選擇夾雜物較少的優(yōu)質(zhì)316L不銹鋼材料。2）控制工作介質(zhì)的純度，盡量避免腐蝕性物質(zhì)對(duì)管道的影響。3）線圈部件彎曲焊接后進(jìn)行熱處理，有效釋放殘余應(yīng)力。參考文獻(xiàn)：略。

2020年第5期金屬加工(熱加工)第28期發(fā)表本文~30頁(yè)，作者：南京鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院 方學(xué)鋒、梁斌、業(yè)成、張伯君、于永亮，原標(biāo)題：316L分析不銹鋼盤管泄漏失效。

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