在罐頭行業(yè)中不銹鋼夾層鍋作為制湯、溶漿設備用得比較普遍,但在所對這些夾層鍋的檢驗中發(fā)現(xiàn)普遍存在著腐蝕裂紋,其初起部位在鍋內(材質為1Cr18Ni9Ti)的焊縫或熱影響區(qū)上,呈樹枝狀,其方向都是順延焊縫或熱影響區(qū),其產生裂紋的時間大都在投用6~12個月內出現(xiàn),大約在裂紋出現(xiàn)后的半年至一年時間里可發(fā)展到布滿整條焊縫或熱影響區(qū)上,裂紋數(shù)量也迅速增加,且交叉成龜裂狀,其深度也迅速由外向內發(fā)展,直至穿透。后期其腐蝕裂紋特點呈兩頭小中間大,中間形成空穴而造成報廢。
產生裂紋的原因分析
1這種鍋在制作過程中由于半球形封頭瓣片采用冷作加成形,未經消除應力處理,使瓣片內存在較大殘余應力,且半球形封頭的瓣片在焊接過程中由于形狀的限制拘束度較大,熔池冷卻后,金屬收縮,而其外形尺寸已固定難于隨其收縮,這就產生了在焊縫及熱影響區(qū)上的方向垂直于焊縫的拉伸應力。
2焊接過程,鍋內不銹鋼間的焊接采用手工電弧焊接,焊條采用A102其成分與1Cr18Ni9TI,成份相近可作為1Cr18Ni9TI不銹鋼板間焊接的焊條,在焊接過程中由于母材與熔合區(qū)間,及熱影響區(qū)與熔合區(qū)之間,存在著較大的溫度梯度;而導致不銹鋼被敏化加熱,碳向晶間界的擴散速度較鉻為快并以碳化物(Cr23C6)的形式在晶間界上折出,而折出的碳化物(Cr23C6)中含鉻量要比鋼中鉻的平均含量多得多,因此在晶界及其鄰近區(qū)域(焊縫及熱影響區(qū))由于碳化鉻在晶界的聚集沉淀的形成而產生沿晶界的貧鉻區(qū)。
3裂紋的產生
這種鍋作為罐頭配湯用鍋其介質主要成分為水、NaCl及微量防腐劑,使用過程夾套內通入0.3MPa水蒸汽,加熱至鍋內湯水沸騰為止,由于鍋的制作過程中產生垂直焊縫的拉伸應力,以及由于焊接產生的晶界間的貧鉻區(qū),加上使用介質中存在大量的Cl-離子。使金屬在腐蝕性介質和拉伸應力的共同作用下而產生應力腐蝕破壞,此時腐蝕和應力是互相促進的,晶間腐蝕,使金屬的晶間結合力降低:應力腐蝕可以使金屬在應力作用下加速腐蝕的進展,使表面缺口向深處(或沿晶間)擴展,最后導致斷裂。所以應力腐蝕可以使金屬在應力大大低于它的強度極限的情況下破壞。
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