Page 62 - 理化检验-物理分册2021年第七期

吴建华, 等: 316L 不锈钢板式换热器泄漏原因

图 5 泄漏板片不同部位的显微组织形貌

Fi g 5 Microstructuremor p holo gy ofdifferent p ositionsofleaka g e p late

a p olishedmor p holo gy ofcrackedp osition b microstructuremor p holo gy ofcrackedp osition c deformationstructureofcrackedp osition

d microstructuremor p holo gy ofcorematrix
结构应力4 种类型, 研究 [ 13-14 ] 表明, 冷加工产生的表
面残余拉应力是奥氏体不锈钢发生应力腐蚀的主要
原因之一, 也是该板片中的应力类型。其次, 热蒸汽
侧腐蚀产物中检测到 Cl 和 S 等腐蚀介质, 尤其
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Cl 的存在, 是关键的环境因素。此外, 温度也是影
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响应力腐蚀的重要因素, 板片热侧为高温蒸汽, 随温
度的升高, 腐蚀介质扩散速率增大, 引起腐蚀介质浓
度的下降, 即 316L 不锈钢应力腐蚀敏感性指数明
显增大 [ 15 ] 。在 上 述 多 重 因 素 的 综 合 作 用 下, 316L

不锈钢板片最终发生了早期应力腐蚀开裂。
图 6 板片残余应力模拟示意图

Fi g 6 Simulationdia g ramof p lateresidualstress
3 结论及建议
和应力的共同作用下进行的, 而足够的应力和腐蚀

( 1 ) 316L 不锈钢板片的开裂泄漏为应力腐蚀
介质是产生应力腐蚀的必备条件, 且拉应力越大, 金
开裂。
属材料发生断裂的时间越短。
( 2 )冷加工产生较大的残余拉应力和环境中存
2 分析与讨论 在 Cl , 导致残余应力较大的波峰和波谷处产生裂
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纹和腐蚀坑, 是造成板片发生早期失效的主要原因,
根据上述检验结果可知, 板片泄漏位置主要在
而高温工作环境加速了点蚀的产生及裂纹的萌生和
波峰和波谷处, 无明显塑性变形, 呈脆性开裂特征,
扩展, 最终板片发生泄漏。
裂纹以穿晶解理形貌为主, 整体表现为应力腐蚀开
( 3 )建议改进板片的加工方式, 增加去应力处
裂 [ 10-11 ] 。一般应力腐蚀的必备条件包括特定材料、 理工序, 同时严格监控 Cl 的浓度, 必要时进行相关
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应力和腐蚀介质 3 个方面, 在材料确定的情况下, 后 试验验证。
两者显得尤为重要。其中应力因素多以拉应 力为
参考文献:
主 [ 12 ] 。通常情况下, 拉应力主要来自材料的加工和
使用过程, 大致分为工作应力、 残余应力、 热应力和 [ 1 ] 杨刚, 冯翰翔, 汪 向 磊, 等 . 板 式 换 热 器 的 研 究 进 展
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