某炼油厂自1988年投产使用一套18-8奥氏体不锈钢焙烧炉设备,至1994年,四次发生沿炉体环焊缝的热影响区断裂,如图6-6所示。后将18-8不锈钢更换成抗腐蚀性更好的316L不锈钢,可是仍然无法防止断裂的发生。


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1. 断口分析


从图6-6可以看出,裂纹产生于环缝的热影响区上两侧,当裂纹扩展至临界长度时,穿过焊缝失稳扩展,导致整个炉体最终断裂。图6-7是断裂位置的金相照片,可以看出,裂纹均沿晶发展,呈网状、龟裂形式,属于典型的晶间腐蚀并导致应力腐蚀断口。由于裂纹产生时间相当长,在断口上裂纹的稳定扩展区,因介质的腐蚀有一层厚厚的腐蚀产物。


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2. 分析鉴定


该炉体工作于富含氯离子的介质中,介质的pH=3~5.断口分析及电化学试验表明:该奥氏体不锈钢炉体失效属于氯离子引起的应力腐蚀断裂。检查发现,在炉体安装过程中,在焊接环缝时使用了支撑垫板,焊后未做任何处理遗留在炉体内。由于支撑垫板焊缝与环焊缝垂直,造成了三轴焊接残余应力,同时还会引起腐蚀介质及氯离子在此处聚集、浓缩,焊缝及热影响区处于高浓度的腐蚀介质中,易于产生晶间腐蚀及应力腐蚀。因此,遗留在炉体内的支撑板是造成该炉体应力腐蚀失效的重要原因。此外,在炉体环缝焊接过程中使用了较大的焊接规范,焊接速度慢,焊条摆动大,这对于奥氏体不锈钢的焊接来说,是非常忌讳的。


3. 结论和建议


  失效是由于奥氏体不锈钢在氯离子介质中发生应力腐蚀引起的。建议去除炉体中的支撑垫板;在环焊缝的焊接过程中,要严格控制焊接规范,保证焊接质量。