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样品信息：304不锈钢管晶间腐蚀裂纹失效分析
失效件为不锈钢管，规格φ42X3，材质 0Cr18Ni9（304），样品执行标准为 GB/T14976-2002。失效件如图 1 所示，其断裂位置已在图中标识，其断裂位置位于焊缝区域附近，断裂前无明显塑性变形， 呈现腐蚀失效特征。
1. 宏观检查
对样品整体及断口部分进行观察、拍照：
（1）如图 2 所示，断口局部有少量焊缝残余，断口附近无明显塑性变形，边缘有焊接热影响区表面特征，其失效类型为在焊接处的热影响区发生环绕断裂。断口尺寸约为钢管周向 1/2，断口被严重腐蚀， 从断口局部可观察到断口略呈层状解离状态，比较符合晶间腐蚀断裂特征。
（2）如图 2~图 5 所示，钢管内外表面均有较多腐蚀产物覆盖，其管外壁有较多点状腐蚀坑，在断裂区域和未断裂焊缝区域附近均可观察到细小裂纹。
2. 成分分析：304不锈钢管成分分析-GB/T14976-2002
在断口附近区域取样，按 GB/T14976-2002 中 0Cr18Ni9（304）材质进行化学成分分析，测试结果见表 1，符合标准要求。表 1 基体成分
样品编号 | 元素 | 测试结果（%） | 技术要求（%） | 结论 |
1# | C | 0.07 | ≤0.07 | 符合 |
Si | 0.42 | ≤1.00 | 符合 | |
Mn | 0.88 | ≤2.00 | 符合 | |
P | 0.032 | ≤0.035 | 符合 | |
S | ＜0.001 | ≤0.030 | 符合 | |
Cr | 17.41 | 17.00~19.00 | 符合 | |
Ni | 8.01 | 8.00~11.00 | 符合 |
3. 金相检验
测试概述：在断裂位置取样做金相分析，经镶嵌、抛光后置于金相显微镜下观察。
1）如图 6~图 8 所示，样品冶金质量尚可，未发现明显异常非金属夹杂物，能发现大量自钢管外侧表面向钢管内壁扩展的开口裂纹，裂纹内能发现较多灰色或黑色腐蚀产物。
2）用 10%草酸电解腐蚀后，如图 9 所示，靠近断口表面颗粒呈脱落状。如图 10~图 12 所示，裂纹扩展方式沿晶界分布。
3）如图 13~图 14 所示，表面形貌呈现锯齿状，可观察到较多微小开口裂纹，局部还有“宽面浅型”腐蚀坑，可观察到碳化物沿晶界析出，说明材料的固溶处理效果稍差。
4. 分析与讨论
该失效钢管化学成分符合标准要求，未发现异常非金属夹杂物。断口区域裂纹呈沿晶断裂形态，断 口边缘晶粒呈颗粒状脱落。远离断口区域金相组织能发现碳化物沿晶界析出，这是由材料固溶处理效果 不理想导致。
综上所述：该失效钢管属晶间腐蚀造成的开裂。其主要失效原因为服役环境恶劣，材料抗晶间腐蚀能力下降。由于服役环境高温高湿有烟气，建议用304L或316L等抗晶间腐蚀能力更强的材料，或者有防腐涂层的碳钢。其次，原材料固溶效果差也导致碳化物沿晶界析出，抗晶间腐蚀能力下降，从而使样品表面形成较多的点状腐蚀坑。另外，材料进行了焊接处理，在焊接过程中，或因冷却较为缓慢，或者采取措施不当，使得断裂区域可能在敏化温度区域(大约 425~815 ℃) 停留时间过长，造成铬贫化，使得这些区域碳化物沿晶界析出严重， 从而对晶间腐蚀更加敏感，故而微小裂纹在焊接热影响区域分布较多。
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