我司近期接到某公司的求助信息，說是發(fā)近期檢修期間發(fā)現(xiàn)304封頭的中部以下直邊段多處開裂，裂紋呈線狀沿設(shè)備軸向延伸。裂紋從環(huán)縫熱影響區(qū)部位開始，沿封頭中心方向進(jìn)行，基本上是垂直環(huán)焊縫。該容器為露天安放，封頭裸露在大氣之中。設(shè)備主體受壓元件材質(zhì)為304，封頭采用冷旋壓成型的加工方式制成，并出具了封頭產(chǎn)品合格證。為了確定問題所在，我司進(jìn)行了一系列分析，得出了304封頭會開裂是因為存在相當(dāng)大拉應(yīng)力以及濕H2S環(huán)境。

我司先采取原材料進(jìn)行化學(xué)分析以及力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)304封頭的化學(xué)分析及力學(xué)性能均符合我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

然后我司對裂紋產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)裂紋不是發(fā)生在環(huán)焊縫上，而是距離環(huán)縫邊大約10mm為起點，延伸5-40范圍不等。可以看出熱影響區(qū)的部位是開裂形成的溫床。熱影響區(qū)本身是一個組織和性能極不均勻的區(qū)域;其中一些組織和變壞了的部位往往成為整個焊接接頭中至薄弱環(huán)節(jié)，對焊接質(zhì)量起著控作用。焊前母材的原始狀態(tài)也是會影響到焊接熱影響區(qū)內(nèi)組織變化和性能變化。封頭側(cè)的熱影響區(qū)，焊前狀態(tài)是冷旋壓成型，加工過程中，產(chǎn)生很大壓力拉力使304發(fā)生塑性形變，并且反復(fù)作用，直到封頭符合要求的形狀為止。這一過程中，304鋼板發(fā)生冷作硬化，硬度計測試發(fā)現(xiàn)，直邊段硬度是所有部位的至大值，可以達(dá)到HB230~310。采用埋弧自動焊焊接完畢環(huán)縫后，封頭側(cè)直邊段硬度甚至達(dá)到HB300~340HB，這說明其內(nèi)部存在相當(dāng)大的應(yīng)力。

該化工廠以生產(chǎn)濃硫酸，鹽酸及其附屬產(chǎn)品形成復(fù)合肥為主。我們到達(dá)現(xiàn)場觀察裂紋，分析裂紋所屬性質(zhì)時，不時有刺鼻的氣體吹過。向該單位工段長詢問后，得知是另外一家小作坊式工廠也在生產(chǎn)硫酸，沒有經(jīng)過環(huán)評就私自生產(chǎn)經(jīng)營了。排放的氣體主要成分是SO2、H2S，并且這3臺臥式設(shè)備由于內(nèi)部介質(zhì)特性問題，需要采取降溫措施，該設(shè)備采用外部正上方噴淋水的方式降溫。這正好將大氣中飄來的SO2、H2S溶解在噴淋水當(dāng)中， 形成酸性環(huán)境， 并電離出S。這樣304不銹鋼封頭發(fā)生應(yīng)力腐蝕的必備兩個條件：

1)存在相當(dāng)大拉應(yīng)力;

2)濕H2S環(huán)境。

我司得出了結(jié)論：

1)應(yīng)力腐蝕開裂：拉應(yīng)力與特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起的脆性開裂。封頭直邊段開裂原因為典型S應(yīng)力腐蝕開裂，是材料內(nèi)部拉應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕共同作用形成的裂紋。

2)封頭冷成型時，封頭內(nèi)部及外部的劃傷，予以修復(fù)并保持直邊段周圍光滑，防止出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域。

3)組裝工藝嚴(yán)格控制，封頭橢圓度，筒體橢圓度，周長允差。組對時應(yīng)避免強力組裝，降低組裝應(yīng)力。

4)封頭與筒體焊接時，防止過熱區(qū)晶粒長的過大，在焊接時盡量減小焊接時熱量輸人。如采用能量密度高的焊接和小的線能量方式。

5)隔離形成應(yīng)力腐蝕的環(huán)境影響因素嚴(yán)格控制層間溫度，避免焊接造成熱影響區(qū)局部敏化，應(yīng)力集中部位盡可能采取消應(yīng)處理。

那么，有些朋友要問了：“對已經(jīng)形成裂紋的封頭我們應(yīng)該怎么辦呢?”我司同樣地也給出了解答。針對已經(jīng)形成裂紋的304封頭，現(xiàn)場采用等離子沿環(huán)縫偏向筒體側(cè)切割將封頭取下。使用重新加工封頭。新封頭組對完成后用手工焊接方法，能量密度高小線能量方法，盡量減小焊接時熱量輸入，避免熱影響區(qū)晶粒顆粒過大，及晶粒過大引起嚴(yán)重脆化。還有，設(shè)備隔離濕H2S環(huán)境，整體保溫將盤管裹住，同時隔離大氣中的SO2、H2S。經(jīng)過以上措施，目前該設(shè)備已經(jīng)重新運行，運行狀態(tài)良好。