316L奥氏体不锈钢碱液储罐开裂失效分析

　　1理化检验

　　泄漏储罐由筒体和椭圆封头焊接而成，封头可分为直边段与弯曲段，如图1a)所示。外壁贯穿裂纹位于封头直边段，裂纹上尖端距熔合线约8mm，下尖端距熔合线约13mm，裂纹总长度约为5mm。

　　1.2化学成分分析

　　1.3金相检验

　　1.4硬度测试

　　1.5裂纹形貌分析

　　在储罐内壁，对A类和B类裂纹表面进行取样分析，取样位置如图4所示。试样经弧面削平、抛光及侵蚀后，用光学显微镜进行观察，微观形貌如图5所示，可见两类裂纹在表面均沿晶扩展。

　　1.5.2裂纹截面分析

　　为了进一步分析A类裂纹在储罐内壁的起源位置，沿同一条裂纹长度方向，在中心位置及两侧解剖并测其深度，结果如图8所示。裂纹中间部位沿壁厚方向扩展深度最深，这表明A类裂纹的起源位置为裂纹长度方向的中部，由内壁表面向两侧扩展。

　　采用残余应力分析仪，以焊缝为分界，分别对筒体、封头进行残余应力测试，每个位置均测试0(平行于焊缝方向)和90(垂直于焊缝方向)两个方向，测试结果如图9所示。筒体侧0方向和90方向残余拉应力区分别在距焊缝中心线约20，12mm处；封头侧0方向和90方向的残余拉应力区分别在距焊缝中心线约17，15mm处。A类裂纹、B类裂纹均位于残余拉应力区。

　　A类裂纹和B类裂纹均位于储罐的残余拉应力区，均沿壁厚方向由内壁向外壁沿晶扩展。A类裂纹起源于封头母材区，在表面垂直于焊缝向两侧扩展；B类裂纹位于焊缝两侧的热影响区，在表面平行于焊缝扩展。封头的制造工艺为冷冲压成型，封头直边段是由原板料边缘向内“翻边”而成，会产生较大的塑性变形和残余拉应力。在原始冷加工残余应力,温度为6570℃，及KOH碱液服役条件的长期作用下，产生了垂直于焊缝的沿晶应力腐蚀开裂。由于热影响区焊接后奥氏体晶粒的回复及再结晶，原始残余应力基本消失。由于奥氏体晶粒的冷却收缩，热影响区产生了焊接残余拉应力，该残余应力以垂直于焊缝为主，在温度为6570℃，KOH碱液服役条件的长期作用下产生了平行于焊缝的沿晶应力腐蚀开裂。

　　3结论与建议

　　(2)控制焊接热输入，降低焊接残余应力,以避免环向裂纹；封头冷成型后增加去应力处理工艺，降低冷加工残余应力，以避免轴向裂纹。