Page 38 - 理化检验-物理分册2022年第五期
P. 38

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202205006


                         316L       奥氏体不锈钢碱液储罐开裂原因






                                             郭   凯,李心刚,孔晨光,张志明
                                         ( 大亚湾核电运营管理有限责任公司,深圳 518000 )


                    摘   要: 某核电站 316L 奥氏体不锈钢碱液储罐发生了泄漏, 采用宏观观察、 化学成分分析、 金相
                 检验、 硬度测试及残余应力分析等方法对该储罐开裂原因进行了分析。结果表明: 储罐内壁焊缝两
                 侧出现与焊缝平行的环向裂纹和垂直的轴向裂纹, 前者主要受焊接残余拉应力作用, 后者主要受冷
                 加工残余拉应力作用, 两类裂纹均为碱致应力腐蚀开裂。

                    关键词: 316L 奥氏体不锈钢;储罐;残余应力;碱致应力腐蚀开裂

                    中图分类号: TG142.1    文献标志码: B    文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 05-0022-04

                   Crackin g causesof316Lausteniticstainlesssteelcausticstora g etank
                                                                     ,
                                                      ,

                                     GUOKai , LIXin g an g KONGChen g uan g ZHANGZhimin g

                         ( Da y aBa yNuclearPowerO p erationsandMana g ementCo. , Ltd. , Shenzhen518000 , China )


                     Abstract : Theleaka g eof316Lausteniticstainlesssteelcausticstora g etankoccurredinanuclearp ower

                p lant.Thecrackin gcausesofthetankwereanal y zedb ymacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis ,

                 metallo g ra p hictestin g , hardnesstestin gandresidualstressanal y sis.Theresultsshowthattheannularcracks

                p aralleltotheweldin gseamandtheaxialcracksp er p endiculartotheweldin g seam werefoundontheinnerwallof

                thestora g etank.Theannularcracksweremainl yaffectedb ytheweldin gresidualtensilestress , whiletheaxial

                cracksweremainl yaffectedb y thecoldworkedresidualtensilestress.Thesetwokindsofcrackswerebothcaustic

                inducedstresscorrosioncrack.


                     Ke y words : 316Lausteniticstainlesssteel ; tank ; residualstress ; causticstresscorrosioncrack
               不锈钢材料的碱致应力腐蚀开裂, 简称“ 碱脆”
            或“ 碱裂”, 许多文献已对其展开了报道                [ 1-8 ] , 但多数  1  理化检验
            研究集中在高温条件下, 而中低温条件下不锈钢碱                           1.1  宏观观察和渗透检测
            脆的相关研究较少。不锈钢碱脆失效的案例也多发                                 泄漏储罐由筒体和椭圆封头焊接而成, 封头可
            生在高温环境中        [ 9-10 ] , 在中低温时发生的失效案例             分为直边段与弯曲段, 如图 1a ) 所示。外壁贯穿裂

            较为少见。国内某核电站制氢机储罐材料为 316L                           纹位于封头直边段, 裂纹上尖端距熔合线约 8mm ,
            奥氏体不锈钢, 罐内介质为 KOH 溶液, 工作压力为                        下尖端距熔合线约 13mm , 裂纹总长度约为 5mm 。



            700kPa~800kPa 。该储罐在服役 8a 后, 其 下 封                      对储罐进行液体渗透检测, 结果表明: 除贯穿裂


            头发生开裂。笔者对储罐进行了理化检验及不同区                             纹外, 储罐外壁未发现其他裂纹; 内壁靠近焊缝两侧
            域的应力状态分析, 研究了该储罐开裂的原因并提                            发现较多裂纹, 既有垂直于焊缝的轴向裂纹, 也有平
            出了改进建议。                                            行于焊缝的环向裂纹, 如图 1b ) 所示。轴向裂纹仅

                                                               位于距焊缝熔合线约 13 mm 以内的封头直边段区
                                                               域, 周向均匀分布, 长短不一。较长裂纹上尖端距熔


                                                               合线 1~2mm , 下尖端距熔合线约 13mm ; 较短裂

                                                               纹上 尖 端 距 熔 合 线 约 4 mm , 下 尖 端 距 熔 合 线 约
                收稿日期: 2021-07-05


                作者简介: 郭 凯( 1986- ), 男, 高级工程师, 主要从事核电站金        10mm , 将此裂纹记为 A 类裂纹, 贯穿裂纹即为 A
            属材料失效分析相关工作, 56830981@ qq .com                     类裂 纹。 环 向 裂 纹 位 于 焊 缝 两 侧 距 熔 合 线 1~
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