钢厂转炉炼钢过程中设备腐蚀现象比较严重,尤其是应力腐蚀导致的开裂失效尤为严重。本文以某钢厂蒸发冷却器外混喷枪连接法兰的开裂和外层管线焊缝处开裂失效导致喷枪报废为研究对象,通过宏观分析和微观组织分析、母材化学成分分析和腐蚀物能谱分析、应力测试以及应力分布的有限元仿真等方法开展对喷枪法兰和外层管线焊缝在实际生产环境中的全面失效分析和机理研究,并在此基础上对喷枪进行性能调控,具体的研究内容如下:（1）对管件、法兰盘的失效分析及机理研究本文以蒸发冷却器外混喷枪开裂法兰和外层焊缝为研究对象,结合工件参数、传输介质以及使用环境等因素针对法兰以及管线焊缝分别进行了全面的失效分析,确定了导致法兰和管线焊缝开裂失效的原因。失效分析结果表明:加工完成的法兰喷气孔处较大的环向拉应力为裂纹的产生提供了动力,同时法兰母材中Cr含量低于304不锈钢标准,极大降低了法兰抗腐蚀性能,并由于喷枪长期处于富含S、P元素的高温气体的蒸发冷却器内部,法兰内部通过介质为水和氮气,通过反应生成的H2S气体,当在装置停车温度降低时,法兰表面会形成湿的H2S应力腐蚀环境。在拉应力、材料以及环境三方面同时作用下导致了初裂纹的产生,又因为P元素的化合物加速裂纹的扩展最终在较短时间内形成断口;相同环境中,由于在对管线进行焊接时工艺的不规范导致的焊缝未熔合和焊缝余高超标的共同作用下造成的应力集中,产生焊缝焊趾处的拉应力为裂纹的产生提供了动力,导致了焊缝裂纹的产生并最终开裂失效。（2）外混喷枪法兰和外层管线有限元应力仿真基于对管件、法兰盘的失效分析结果以及该特定的复杂工件在日常使用时所处的环境,通过有限元软件MSC·Marc对焊接后的法兰和管线焊缝进行应力分布情况仿真模拟,确定应力分布情况。有限元仿真结果表明:焊制完成后法兰内圈喷气孔处残余应力较大,螺栓孔处较盘面其他部分应力更大,并与法兰本身加工时的内部应力叠加为最终法兰在应力腐蚀环境中的开裂提供了动力;管线焊缝的余高超标会导致应力集中,在焊缝处产生拉应力。（3）对外混喷枪进行性能调控根据喷枪法兰和管线焊缝的失效分析结果并结合金属设备应力腐蚀的必要体条件,提出通过优化喷枪母材材料、管线焊前进行开坡口处理、喷枪加工完成后通过振动时效去应力以及孔挤压强化处理四个方面对喷枪进行性能调控,经过性能调控的喷枪有效的延长了其使用寿命,说明了性能调控方法对于金属工件抗应力腐蚀开裂的有效性,对后续的生产加工以及应力腐蚀的防护具有指导意义。