壓力容器被廣泛用于多個(gè)行業(yè)，其制造、加工涉及到多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，例如冶金、機(jī)械加工等，具有綜合性特點(diǎn)。壓力容器在生產(chǎn)中發(fā)揮著著不可忽視的作用，是制造水平的重要體現(xiàn)。石油化工產(chǎn)業(yè)具有特殊性，對壓力容器材質(zhì)提出了較高的要求，保證較好耐腐蝕性能。腐蝕介質(zhì)的種類比較多，再受到工藝條件影響，介質(zhì)的腐蝕性呈現(xiàn)出明顯差異。對于石油化工的壓力容器而言，在選材時(shí)要慎重考慮，除了滿足力學(xué)性能要求外，還要有耐腐蝕性，才能投入到生產(chǎn)使用中去。

一、試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)材料選擇A型不銹鋼壓力容器，采用等離子發(fā)射光譜法對其中所含化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(%)進(jìn)行測定。常溫力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度658MPa，屈服強(qiáng)度275MPa，斷后伸長率60%。

對壓力容器用A型不銹鋼進(jìn)行SSC應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，需要對多項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行控制，例如腐蝕溶液溫度、介質(zhì)濃度等，確保滿足試驗(yàn)要求。試驗(yàn)儀器采用國外公司生產(chǎn)的試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。堿性腐蝕介質(zhì)為氫氧化鈉和去離子水配置而成。試驗(yàn)腐蝕介質(zhì)溫度分別是200℃、250℃及280℃，腐蝕介質(zhì)濃度為2%和5%，在試驗(yàn)之前要測定腐蝕介質(zhì)的pH值并詳細(xì)記錄下來。為了對鋼制壓力容器的金相組織進(jìn)行觀察，需要使用到顯微鏡。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

塊狀試樣要沿著縱向截取壓力容器，之后進(jìn)行打磨、機(jī)械拋光處理，運(yùn)用三氯化鐵溶液腐蝕，完成后放在金相顯微鏡下觀察。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，壓力容器成品的金相組織中晶界比較明顯，晶粒內(nèi)部幾乎不存在碳化物顆粒，這種狀態(tài)下的壓力容器經(jīng)過了固溶處理，可以在局部放大區(qū)域看到，在晶界處的碳化物有的呈現(xiàn)出斷續(xù)分布狀態(tài)，晶內(nèi)的少數(shù)黑色顆?？赡苁窃跁r(shí)效過程中析出的第二相，還有可能是沒有徹底固溶的顆粒，晶界的第二相會影響到壓力容器的腐蝕性能。

繪制出A型壓力容器在不同腐蝕條件下的應(yīng)力-斷后伸長率曲線，對曲線進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腐蝕介質(zhì)溫度升高時(shí)，試樣的最大應(yīng)力值和此時(shí)對應(yīng)的斷后伸長率的值都有所降低。溫度在200℃時(shí)，試樣的最大抗拉強(qiáng)度是450MPa，斷后伸長率為35%;溫度在250℃時(shí)，試樣的最大抗拉強(qiáng)度是410MPa，斷后伸長率為30%;溫度在280℃，試樣的最大抗拉強(qiáng)度是375MPa，斷后伸長率為36%。對曲線進(jìn)行分析，當(dāng)腐蝕介質(zhì)濃度增加，試樣的抗拉強(qiáng)度增加但斷后伸長率降低。腐蝕介質(zhì)濃度為2%時(shí)，試樣的最大抗拉強(qiáng)度是375MPa，斷后伸長率為27.5%;腐蝕介質(zhì)濃度為5%時(shí)，試樣的最大抗拉強(qiáng)度是400MPa，斷后伸長率為15%。可以得到一個(gè)結(jié)論，溫度和腐蝕介質(zhì)濃度是影響壓力容器的應(yīng)力腐蝕性能的主要因素，當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)力腐蝕性能也會發(fā)生變化。

觀察不同腐蝕環(huán)境下壓力容器的應(yīng)力腐蝕斷口形貌。

第一種腐蝕條件是2%氫氧化鈉溶液，溫度為200℃下的斷口形貌，在低倍形貌中可以看到試樣有一定程度的縮頸，在局部高倍顯微組織中可以看到韌窩和撕裂棱，還有一定數(shù)量的解理臺階，受到腐蝕介質(zhì)侵蝕的影響，在比較小的圍觀區(qū)域還可以看到小的二次顯微裂紋。

第二種腐蝕條件是2%氫氧化鈉溶液，溫度為250℃下的斷口形貌，在低倍形貌中可以看到試樣斷口的縮頸特征消失，出現(xiàn)了比較平整的斷口，說明塑性有所降低，在高倍組織中能看到一定數(shù)量的韌窩組織，這種韌窩是比較淺的，還存在尺寸較大的河流狀解理面，具有準(zhǔn)確理斷裂的特點(diǎn)，局部區(qū)域還有穿晶的二次顯微裂紋。

第三種腐蝕條件是2%氫氧化鈉溶液，溫度為280℃下的斷口形貌，對低倍形貌進(jìn)行觀察沒有發(fā)現(xiàn)縮頸特征，宏觀斷口是比較平整的。在高倍組織中可以看到大小不等、深淺不一的韌窩組織，局部出現(xiàn)了較大的顯微孔洞。除此之外，某些區(qū)域還有冰糖狀的脆性斷口特征，還有河流狀解理臺階，這時(shí)的裂紋是穿晶斷裂，會堆積些腐蝕產(chǎn)物。在這種腐蝕條件下，A型壓力容器會有明顯的腐蝕，這是典型的應(yīng)力腐蝕開裂特征。

第四種腐蝕條件是5%氫氧化鈉溶液，溫度為280℃下的斷口形貌，觀察低倍形貌未發(fā)現(xiàn)縮頸，斷口有被腐蝕的情況，而且局部有明顯脫落，產(chǎn)生了腐蝕臺階。在高倍組織中能夠發(fā)現(xiàn)斷口中沒有韌窩，解理面和解理臺階都是比較明顯的，這是典型的脆性斷裂特征。局部高倍組織中存在穿晶的沿晶裂紋，在這種情況下，斷裂面已經(jīng)受到了腐蝕。

將第一種和第四種的壓力容器斷口形貌進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，試樣腐蝕情況會變得更加嚴(yán)重，斷裂慢慢從韌性斷裂變成了脆性斷裂，溫度越高，腐蝕開裂越大，特別是溫度在280℃

時(shí)，已經(jīng)出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕，腐蝕介質(zhì)濃度也會影響到應(yīng)力腐蝕開裂，在其他條件不變的情況下，增加腐蝕介質(zhì)濃度，會讓腐蝕開裂速度加快。

三、結(jié)論

當(dāng)腐蝕介質(zhì)溫度升高時(shí)，試樣的最大應(yīng)力值和對應(yīng)的斷后伸長率值都會下降;當(dāng)腐蝕介質(zhì)濃度增加時(shí)，試樣的抗拉強(qiáng)度增加而斷后伸長率降低。在溫度升高、腐蝕介質(zhì)濃度增加的情況下，壓力容器斷裂時(shí)間會變短。當(dāng)腐蝕溫度升高時(shí)，試樣的腐蝕傾向會變大，試樣的斷裂慢慢從韌性斷裂變成脆性斷裂，隨著溫度升高，腐蝕開裂傾向就越大，當(dāng)溫度280℃時(shí)，應(yīng)力腐蝕情況較為嚴(yán)重。