尿素合成塔冷凝器断裂分析

失效冷凝器管材料为316L不锈钢，经固溶处理。管子工作温度为180℃，工作压力为16.7kPa，管内介质为甲酸、氨、一氧化碳。使用约一年后，在管子的一处发现裂纹。该裂纹产生于焊接处附近。裂纹打开后断口形貌如图1所示，断口处有严重腐蚀特征。管子外表面呈黄褐色，并有腐蚀引起的凹坑。

断口用扫描电镜观察，为典型的沿晶断裂，有大量沿晶二次裂纹和腐蚀坑特征，见图2、图3。对管子断口附近表面观察，可看到沿晶龟裂状裂纹，见图4。

断口附近取样作金相分析，沿管子外表处有沿晶裂纹，沿奥氏体晶界扩展特征，显微组织属单相奥氏体，见图5。

分析结论：管子在焊缝两侧处热影响区温度可达到450～850℃，而该温度范围为奥氏体敏化区。由于碳化物在晶界析出，使晶界附近产生贫铬，造成晶界抗腐蚀性能降低，在腐蚀介质作用下产生晶问腐蚀开裂。

图1  实物

图号：图1

说明：管子裂纹产生于焊接热影响区，用人工方法打开裂纹后的断口形貌，图中小块试样是管子上割下的断口，断口表面腐蚀现象严重，呈褐色。

图2  SEI  200X

图号：图2

说明：断口扫描电镜图像。典型的沿晶断裂，并有沿晶二次裂纹。

图3  SEI  200X

图号：图3

说明：断口高倍图像。沿晶断裂及二次裂纹，并有大量的腐蚀坑与位错蚀坑相似，有几何形状。

图4  SEI  200X

图号：图4

说明：管子断口附近外表面扫描电镜图说像有沿晶腐蚀特征。

图5  OMI  200X

号：图5

说明：管子显微组织，为单相奥氏体，表面有沿晶腐蚀裂纹。试样经盐酸过氧化氢水溶液浸蚀。