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摘要：通过对热交换器壳体焊接过程中所使用的引弧板材质问题进行分析，得出导致裂纹和未熔合缺陷出现的原因，并分析存在的安全隐患，提出对应的防范措施以及建议。
关键词：引弧板；高锰低镍不锈钢；裂纹；未熔合
1 发现问题情况概述
在对某机械有限公司制造的压力容器（热交换器壳体）进行制造监督检验时，发现该制造单位在焊接筒体纵焊缝时，两端使用的引弧板和引出板在拆除后，引弧板的引弧段常出现纵向裂纹缺陷（见图1），筒体纵焊缝两端断面存在毛刺且未打磨平整（见图2），就直接与封头组对焊接，导致筒体与封头的交叉焊缝部位常出现未熔合的缺陷（见图3）。
2 问题原因分析
查看该压力容器的设计图纸知道该压力容器筒体和封头的设计材料为牌号S30408奥氏体不锈钢，并查看了制造单位提供实际使用的材料质量证明书和材料标志移植情况，均没有发现问题。但经询问发现该制造单位使用的引弧板和引出板不是与筒体材料一起购买，而是从国内市场随意购买的不锈钢材料，且没有材料质量证明书，材质不明。为明确是否因材质问题引起的裂纹或未熔合缺陷，使用光谱分析仪对筒体、封头、引弧板分别进行检测，检测结果显示筒体的材料化学成分质量分数中，含铬约18.55%、含镍约8.40%、含锰约1.18%，封头含铬约18.32%、含镍约8.33%、含锰约1.21%，而引弧板含铬约14.77%、含镍约0.936%、含锰约9.28%（见图4），据GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》，筒体和封头板材均符合S30408奥氏体不锈钢要求，而引弧板不属于S30408奥氏体不锈钢，而是国产的高锰低镍不锈钢，属于200系列不锈钢，该种钢因以锰元素基本代替全部镍元素，且氮元素无控制保障[1]，抗腐蚀性能、热塑性、低温脆性、焊接性能都较300系列不锈钢要差，但是价格比300系列不锈钢要便宜[2-3]。
由于引弧板、引出板中铬元素含量较S30408偏低、镍元素几乎没有，从而降低了其焊接性能，也降低了其塑性和韧性，此外最重要的是在引弧和熄弧过程中，含量过多的锰杂质在高温下会熔融扩散到筒体纵焊缝的两端，形成低熔点结晶物，在结晶偏析时，出现偏聚，容易导致结晶时沿晶开裂形成裂纹[3]。另外在引弧和熄弧过程中，焊接高温会使得引弧板和熄弧板的材质扩散到筒体纵焊缝两端，加上拆除引弧板和熄弧板时，容易出现加工硬化的高锰低镍奥氏体不锈钢残留在筒体纵焊缝两端横断面上[4]，当打磨不干净，则容易导致在筒体与封头组对焊接时，在交叉焊缝部分，常出现未熔合缺陷。
由于材质不一样，在焊接熔融时，因高锰低镍不锈钢晶粒较S30408奥氏体不锈钢晶粒要大，焊接形成的组织不均匀，存在电位差，易在以后使用过程中形成电偶腐蚀[5]，加上低熔点结晶物偏析，可能导致交叉焊缝部位存在肉眼看不到的裂纹，同时容易出现局部应力集中，在容器以后的使用过程中留下了安全隐患，容易出现裂纹发展延伸导致的开裂、泄漏，应力集中导致的材料疲劳、脆化、应力腐蚀以及电偶腐蚀等问题。
3 防范措施及建议
针对该压力容器检验所发现的问题及原因分析，提出以下几点建议，有效消除安全隐患：（1）制造单位应严格按照法规标准控制容器制造质量，所使用的引弧板和引出板的材料应使用与筒体为同一牌号材料，而且在在筒体纵焊缝焊接完毕后，应用砂轮切掉引弧板和引出板，并修磨平整切口处，不得用锤击落引弧板和引出板；（2）制造单位在制造不锈钢压力容器时，应对不锈钢来料板材进行有效的复验，从而有效避免200系列的高锰低镍不锈钢误当成S30408奥氏体不锈钢使用；（3）检验机构在监检时应把关好出厂压力容器质量，应加强对一些容易被忽略的环节的监检力度，监检过程中严格按照法规标准要求验证引弧板及引出板的材质质量证明书。
参考文献：
[1]郝培钢.高锰低镍奥氏体不锈钢发展的喜与忧[N].中国冶金报，2004-05-22（008）.
[2]马蓉.低镍奥氏体不锈钢的凝固模式及高温力学性能[D].兰州：兰州理工大学，2010.
[3]付瑞东.高锰奥氏体钢低温沿晶脆性的产生原因及抑制方法的研究[D].河北：燕山大学，2003.
[4]朱瑞富.碳-锰原子对在奥氏体高锰钢中的作用[J].钢铁研究学报，1997，9（1）：57-59.
[5]陈兴伟，吴建华.电偶腐蚀影响因素研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2010，22（4）：363-366.
关键词：引弧板；高锰低镍不锈钢；裂纹；未熔合
1 发现问题情况概述
在对某机械有限公司制造的压力容器（热交换器壳体）进行制造监督检验时，发现该制造单位在焊接筒体纵焊缝时，两端使用的引弧板和引出板在拆除后，引弧板的引弧段常出现纵向裂纹缺陷（见图1），筒体纵焊缝两端断面存在毛刺且未打磨平整（见图2），就直接与封头组对焊接，导致筒体与封头的交叉焊缝部位常出现未熔合的缺陷（见图3）。
2 问题原因分析
查看该压力容器的设计图纸知道该压力容器筒体和封头的设计材料为牌号S30408奥氏体不锈钢，并查看了制造单位提供实际使用的材料质量证明书和材料标志移植情况，均没有发现问题。但经询问发现该制造单位使用的引弧板和引出板不是与筒体材料一起购买，而是从国内市场随意购买的不锈钢材料，且没有材料质量证明书，材质不明。为明确是否因材质问题引起的裂纹或未熔合缺陷，使用光谱分析仪对筒体、封头、引弧板分别进行检测，检测结果显示筒体的材料化学成分质量分数中，含铬约18.55%、含镍约8.40%、含锰约1.18%，封头含铬约18.32%、含镍约8.33%、含锰约1.21%，而引弧板含铬约14.77%、含镍约0.936%、含锰约9.28%（见图4），据GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》，筒体和封头板材均符合S30408奥氏体不锈钢要求，而引弧板不属于S30408奥氏体不锈钢，而是国产的高锰低镍不锈钢，属于200系列不锈钢，该种钢因以锰元素基本代替全部镍元素，且氮元素无控制保障[1]，抗腐蚀性能、热塑性、低温脆性、焊接性能都较300系列不锈钢要差，但是价格比300系列不锈钢要便宜[2-3]。
由于引弧板、引出板中铬元素含量较S30408偏低、镍元素几乎没有，从而降低了其焊接性能，也降低了其塑性和韧性，此外最重要的是在引弧和熄弧过程中，含量过多的锰杂质在高温下会熔融扩散到筒体纵焊缝的两端，形成低熔点结晶物，在结晶偏析时，出现偏聚，容易导致结晶时沿晶开裂形成裂纹[3]。另外在引弧和熄弧过程中，焊接高温会使得引弧板和熄弧板的材质扩散到筒体纵焊缝两端，加上拆除引弧板和熄弧板时，容易出现加工硬化的高锰低镍奥氏体不锈钢残留在筒体纵焊缝两端横断面上[4]，当打磨不干净，则容易导致在筒体与封头组对焊接时，在交叉焊缝部分，常出现未熔合缺陷。
由于材质不一样，在焊接熔融时，因高锰低镍不锈钢晶粒较S30408奥氏体不锈钢晶粒要大，焊接形成的组织不均匀，存在电位差，易在以后使用过程中形成电偶腐蚀[5]，加上低熔点结晶物偏析，可能导致交叉焊缝部位存在肉眼看不到的裂纹，同时容易出现局部应力集中，在容器以后的使用过程中留下了安全隐患，容易出现裂纹发展延伸导致的开裂、泄漏，应力集中导致的材料疲劳、脆化、应力腐蚀以及电偶腐蚀等问题。
3 防范措施及建议
针对该压力容器检验所发现的问题及原因分析，提出以下几点建议，有效消除安全隐患：（1）制造单位应严格按照法规标准控制容器制造质量，所使用的引弧板和引出板的材料应使用与筒体为同一牌号材料，而且在在筒体纵焊缝焊接完毕后，应用砂轮切掉引弧板和引出板，并修磨平整切口处，不得用锤击落引弧板和引出板；（2）制造单位在制造不锈钢压力容器时，应对不锈钢来料板材进行有效的复验，从而有效避免200系列的高锰低镍不锈钢误当成S30408奥氏体不锈钢使用；（3）检验机构在监检时应把关好出厂压力容器质量，应加强对一些容易被忽略的环节的监检力度，监检过程中严格按照法规标准要求验证引弧板及引出板的材质质量证明书。
参考文献：
[1]郝培钢.高锰低镍奥氏体不锈钢发展的喜与忧[N].中国冶金报，2004-05-22（008）.
[2]马蓉.低镍奥氏体不锈钢的凝固模式及高温力学性能[D].兰州：兰州理工大学，2010.
[3]付瑞东.高锰奥氏体钢低温沿晶脆性的产生原因及抑制方法的研究[D].河北：燕山大学，2003.
[4]朱瑞富.碳-锰原子对在奥氏体高锰钢中的作用[J].钢铁研究学报，1997，9（1）：57-59.
[5]陈兴伟，吴建华.电偶腐蚀影响因素研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2010，22（4）：363-366.