制氧压缩机中间冷却器封头裂纹的成因及机理分析.pdfVIP

上海交：it／t．：g学材料科学与工程博士后出站报告 制氧压缩机中间冷却器封头裂纹的成因及机理研究 摘要 本课题属于对SUS304不锈钢焊缝开裂的失效分析。具体研究对象是宝钢能源部 制氧分厂1#制氧压缩机组1—4级中间冷却器封头之封头一简体环焊缝热影响区出现的 横向裂纹；研究内容主要涉及确定开裂类型、分析开裂原因，以及提出防范措施建议。 本课题对于现场设备的安全稳定运行具有指导意义，工程应用价值较高。 通过多项无损检测(包括外观检查、硬度检查、射线探伤和渗透探伤等)，材质 的常规检验(包括对封头焊缝、母材及热影响区的拉伸性能测试和化学成份检测)， 受损材料的微观组织观察(包括对封头焊缝、母材、热影响区及开裂区的金相及扫描 电镜观察)，本次课题从应力、介质环境和材质三个角度仔细考察了焊缝开裂的性质 和可能原因，并使用慢应变速率拉伸试验对封头材料的应力腐蚀敏感性进行了测试， 最终得到以下结论： 1) 1样制氧压缩机组各级冷却器的失效系由304不锈钢封头-简体对接环焊缝热 影响区的氯离子应力腐蚀开裂造成。 2) 促成该对接环焊缝的应力腐蚀开裂的腐蚀介质是既含氧又含氯化物的高温 水，1级冷却器冷却管的开裂泄漏是造成这一腐蚀介质环境的直接原因，正 是泄漏使得含氯离子的冷却水进入原本应该走干燥氧气的管程，使各级冷却 器封头内壁与湿润氯离子有了接触，并进而在氧气催化作用下发生腐蚀反 应。 3) 封头环焊缝热影响区的晶界碳化物析出及其在腐蚀介质作用下的优先溶解 使应力腐蚀开裂行为得以发生并迅速进行。 4) 封头环焊缝处(尤其是封头一侧)存在的残余拉应力是促成该环焊缝应力腐 蚀开裂的应力条件。 5) 保持冷却水的低氯离子水平；注意冷却水的加药问题，防止(铜制)冷却管 受药物作用而发生腐蚀穿孔或开裂；以及注意检查冷却管是否泄漏以防湿润 氯离子在304材料表面上的停留是防止同类冷却器封头应力腐蚀开裂的保 障。 关键词：应力腐蚀开裂，奥氏体不锈钢，封头，冷却器，氧气压缩机 制氧压缩机中间冷却器封头裂纹的成因及机理研究 Researchon MechanismoftheAusteniticStainless Cracking inan SteelHeadsoftheCoolers OxygenCompressorSystem Abstract ofSOIEecircumferemialbutt TIliS afailure for welds paperpresents analysiscracking four in811 inthe steelheadsof coolerslocared 304 anstemticstainless type oxygen is for ofBaoshanIronSteel compressorsystem,whichmeaningful Department Energy the tO thesafeandreliable of