不锈钢压力容器封头表面缺陷结果分析

　　封头缺陷生成的原因分析

　　用扫描电镜对切取的封头试样表面缺陷形貌做直接观察,结果说明着色检查所确定的损伤是剥落凹坑以及凹坑间存在的裂纹,前者表现为点状缺陷,后者表现为短线状缺陷。凹坑的形成与聚集的夹渣以及碳化钛有关。金相检验不仅肯定了缺陷形貌的观察结果,而且提供了研磨抛光操作使封头夹渣和碳化钛剥落形成凹坑、以及夹渣处萌生裂纹的直接证据。这样,上述结果一致说明聚集的夹渣和碳化钛是产生封头表面缺陷的主要原因。在封头的加工生产过程中,这种夹渣和碳化钛容易从基体中脱落形成凹坑,而凹坑又会成为应力集中源,在封头变形过程中应力高而萌生裂纹,将剥落的凹坑连接起来。凹坑表现为点状缺陷,封头凹坑间出现裂纹为短线状缺陷。

　　不锈钢封头因有铬而提高了 性,但若晶界出现M23C6 型析出物(这里的M 主要为铁、铬等),则会造成晶界贫铬,给晶间腐蚀带来影响。不锈钢中加钛,因钛的化学活性较高,形成碳化钛,减少了M23C6 型析出物的出现,有利于提高抗晶间腐蚀能力。检验封头材料中的碳化钛呈聚集分布状,表现为夹杂物,应是在炼钢时产生的,对材料的抗晶间腐蚀能力不会有明显影响。

　　过量δ相的影响

　　金相观察还发现,切取的封头试样存在着较多的δ相,其含量高于20%。一般来说,封头材料0Cr18Ni10Ti 中可以有含量低于10%的δ相,这对焊接工艺是有利的。但切取的试样中,δ相含量过高,使得封头已经不再是单一的奥氏体(γ相)组织,而形成了双相组织。由于δ相与γ相的晶体结构不同,δ相的晶体结构为体心立方,γ相的晶体结构为面心立方,而且,X 射线能谱分析结果说明δ相与γ相的基本化学成分存在明显差异,使二者在加工过程中的封头塑性变形能力、抗腐蚀能力以及磁性都有明显差别。事实上,δ相 是造成奥氏体不锈钢热脆性的主要原因之一。由于δ相与γ相的塑性变形能力的不协调,封头材料在锻造变形时会在δ相与γ相之间产生附加残余应力。金相观察已经说明夹渣和碳化钛多在δ相周围聚集,使得在封头塑性变形时,这些夹渣和碳化钛因应力集中而容易萌生裂纹。很可能正是这种附加残余应力使得夹渣与碳化钛容易与基体分离而形成凹坑。因此,过量的δ相对着色检验所发现的缺陷的产生有促进作用。

　　一般认为,δ相的产生与封头锻造温度较高(通常认为高于1200℃)、使材料处于δ相与γ相共同存在的双相区有关,而封头材料偏析造成的成分不均匀对δ相的出现有促进作用。