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316L不锈钢储罐的晶间腐蚀及焊接熔合区裂纹

作者:镇田机械 时间:2019-04-03 09:48
一、316L不锈钢储罐的晶间腐蚀 图3-13为晶间腐蚀区域高倍数扫描电镜照片,从图3-13中可以清晰地看出 奥氏体晶粒沿晶界相互分离。晶间腐蚀作为局部腐蚀的一种是沿着晶粒间的晶界 扩展的腐 信息摘要:

一、316L不锈钢储罐的晶间腐蚀

图3-13为晶间腐蚀区域高倍数扫描电镜照片,从图3-13中可以清晰地看出 奥氏体晶粒沿晶界相互分离。晶间腐蚀作为局部腐蚀的一种是沿着晶粒间的晶界 扩展的腐蚀。当晶界处Cr含量降低时,由于Cr含量的不同,在贫铬区及其周围 奥氏体间存在一定的电势差,在腐蚀介质的作用下,构成了奥氏体基体大阴极和 贫铬区小阳极的微电池,加速了晶间贫铬区的腐蚀,使奥氏体不锈钢晶界的结合 力降低,并最终在奥氏体晶粒间产生微裂纹,在应力的作用下这些存在微裂纹的 区域容易进一步开裂产生尺寸较大的晶间腐蚀裂纹,因此晶间腐蚀也是促进应力 腐蚀裂纹产生和发展的重要因素。

316L不锈钢储罐的晶间腐蚀及焊接熔合区裂纹

图3-13不锈钢储罐封头试样表面晶间腐蚀SEM照片

 

二、316L不锈钢储罐焊接熔合区裂纹

除了点蚀和晶间腐蚀以外,通过SEM分析,发现在不锈钢储罐封头焊接熔 合区存在处于萌生状态的微裂纹,如图3-14。这些微裂纹较小且不连续,沿垂直 与焊缝的方向以穿晶形式萌生和扩展,并在裂纹路径上存在块状二次相,可见这 些裂纹主要是在应力作用下萌生的,与腐蚀作用关系不大。

由图3-14可以看出,微裂纹从熔合区萌生。研宄表明[63,64]在不锈钢焊接中, 熔合区处于Fe、Cr、Ni、C等元素的成分渡区,组织和性能很不均匀。因此熔 合区附近作为成分和性能的突变区,成为不锈钢焊缝的薄弱环节。在应力的作用 下将容易产生裂纹。图中的裂纹正是在熔合区和热影响区界面附近萌生的。

焊接接头熔合区内氢的扩散行为也对裂纹的产生有很大的促进作用。已有研 宄表明在奥氏体柱状晶的晶界,氢的扩散能力较强,由于焊缝中氢含量较高,焊 接完成后大量的氢沿奥氏体柱状晶晶界这一扩散通道向熔合线附近扩散,然而在 熔合区处由于组织的突然变化,氢的扩散受阻。由于奥氏体母材为等轴奥氏体, 与焊缝奥氏体柱状晶相比,其热物理性能和力学性能有着显著差别,焊接时将在 熔合区产生较大的热应力、组织应力以及拘束应力。根据应力诱导氢扩散机理, 上述应力综合作用将进一步加剧氢在焊缝中的不均匀分布特性,使焊缝与母材异 相界面处形成氢的富集区[64]。同时在大的拘束状态下,焊接接头由于经历了多层 多道焊热循环的作用,焊道熔合区金属将经受反复的应力应变,加上在靠近熔合 线的位置,在焊接热源的作用下,奥氏体晶粒将发生显著地粗化,使该区域的组 织塑性韧性恶化,也会促使裂纹的产生。因此在焊接过程中在熔合区产生的裂纹 也是促进应力腐蚀开裂的重要原因。

316L不锈钢储罐的晶间腐蚀及焊接熔合区裂纹

图3-14不锈钢储罐封头试样表面熔合区裂纹SEM照片

三、小结

(1)316L不锈钢箱式储罐封头部位的裂纹具有典型的应力腐蚀裂纹特征, 裂纹主要以穿晶形式萌生,以穿晶和沿晶混合的模式扩展。而在裂纹尖端,二次 裂纹以沿晶模式开裂,这同样与较大的应力集中程度有关。

幸运赛车官网 (2)在深度方向裂纹内部氧化比较严重,裂纹由小隧洞连接而成,奥氏体 中的5铁素体对裂纹的扩展有延迟作用。

(3)裂纹断口形貌同时具备冰糖花样和准解理面的特征,属于沿晶穿晶混 合开裂。此外断口被腐蚀产物所覆盖,并且可以观察到撕裂棱。在裂纹中部断口 同时具备冰糖花样和准解理面的特征,属于沿晶穿晶混合开裂;在裂纹末端,断 口呈韧性断裂的特征。

(4)除应力腐蚀裂纹外,在试样表面还观察到了点蚀和晶间腐蚀现象,并 在熔合区发现微裂纹的存在,这些缺陷是促进应力腐蚀开裂的重要因素。

 

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