Page 72 - 理化检验-物理分册2020年第二期

谢小武, 等: 染缸热交换器焊缝开裂原因分析

３ 结论及建议

该热交换器焊缝及筒体附近母材的开裂模式为
应力腐蚀开裂.由于蒸汽冷凝水中氯离子质量浓度
过高, 在焊接残余应力和工作应力的共同作用下, 焊
缝发生应力腐蚀开裂.
图 ３ 工作介质实物图 建议筒体材料选用抗氯离子应力腐蚀性能更优
Fi g 敭３ Ph y sicaldrawin g ofworkin gmedium 的 ３１６L 不锈钢或双相不锈钢; 定期对染液和蒸汽
２号染液中的氯离子质量浓度为 ４２６m g L ; 开裂 中的氯离子质量浓度进行检测, 将其质量浓度严格

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母材内表面直接接触的蒸汽冷凝水中氯离子质量浓 控制在 ２５m g L 之下; 采用经评定合格的焊接工
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度为 １７２m g L . 艺, 由熟练焊工进行焊接, 并在焊后对应力集中部位
进行去应力处理, 保证焊接质量.
２ 分析与讨论
参考文献:
由上述理化检验结果可知, 开裂交换器筒体以
及筒体与前管板焊缝的化学成分均符合相关标准要 [ １ ] 水丽, 庞红 ． 分流塔套筒焊缝应力腐 蚀 开 裂 分 析[ J ] ．
求; 开裂交换器的裂纹呈树枝状, 具有由内向外扩展 金属热处理, ２００４ , ２９ ( ５ ): ６８Ｇ７０．
的趋势, 主裂纹穿晶扩展; 开裂位置处的焊接接头筒 [ ２ ] 王建 ． 焊缝应力腐蚀裂纹的原因分析及控制措施[ J ] ．
体侧热影响区的硬度远高于筒体母材和焊缝的.热 金属加工( 热加工), ２０１０ , ５５ ( １０ ): ６１Ｇ６３．
[ ３ ] 熊立斌, 孟若愚 ．０Cr１８Ni９ 不锈钢换热管应力腐蚀开
交换器内壁在工作过程中需要承受一定的 蒸汽压
裂原因分析[ J ] ． 理化检验( 物理分册), ２０１７ , ５３ ( １２ ):
力, 同时焊接热影响区存在残余拉应力, 焊缝处的受
９１５Ｇ９１７．
力情况为两者的叠加.拉应力和腐蚀性环境会导致
[ ４ ] 张乐, 安浩, 张瑶, 等 ．P１１０S 钢级油管断 裂 失 效 分 析
应力腐蚀裂纹的产生 [ １ ] .氯离子的质量浓度越高,
[ J ] ． 理化检验( 物理分册), ２０１８ , ５４ ( １１ ): ８３３Ｇ８３６．
产生应力腐蚀裂纹的时间越短, 裂纹扩展的速度越 [ ５ ] 黄毓晖, 轩福贞, 涂善东 ．３０４ 奥氏体不锈钢在酸性氯
快 [ ２Ｇ４ ] , 即使氯离子质量浓度较低, 也会在短时间内 离子溶 液 中 应 力 腐 蚀 性 能 的 研 究 [ J ] ． 压 力 容 器,
产生裂纹.温度的上升也加快了应力腐蚀裂 纹的 ２００９ , ２６ ( ７ ): ５Ｇ１０．
[ ６ ] 闫康平, 陈匡民 ． 过程装备腐蚀与防护[ M ] ． 北京: 化
产生.
奥氏体不锈钢在氯离子环境下具有应力腐蚀敏 学工业出版社, ２００９．
感性, 当氯离子质量浓度大于２５m g L 时, 容易发 [ ７ ] RAO B S C , MADESWARAN R ,
－１

生应力腐蚀开裂 [ ５Ｇ８ ] .从热交换器工作介质的氯离 CHANDRAMOHAN R．InＧfabrication and p reＧ
servicecareonstainlesssteelp ressurevessels [ J ] ．
子质量浓度检测结果可知, 开裂筒体内表面接触的
Metallur g icalPower , １９９７ , ７３ ( １ ): ５３Ｇ５７．
蒸汽冷凝水中氯离子质量浓度达到１７２m g L , 加
－１

[ ８ ] KAUFMAN M J , FINKJL．Evidenceforlocalized
之残余拉应力和工作应力的叠加作用, 热交换器焊
ductilefractureinthe “ brittle ” trans g ranularstress
缝处出现应力腐蚀裂纹, 并最终导致该热交换器筒
corrosioncrackin gofductileF．C．C．allo y s [ J ] ．Acta
体焊缝开裂. Metallur g ica , １９８８ , ３６ ( ８ ): ２２１３Ｇ２２２８．

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