摘 要

ABSTRACT 5

第1章 绪论 6

1.1研究背景 6

1.2研究意义及现状 6

第2章 失效分析 8

2.1 失效分析的历史发展 8

2.2 失效和失效分析 10

第3章 奥氏体不锈钢 18

3.1 不锈钢的历史发展 18

3.2 不锈钢的分类 18

3.3 304不锈钢的力学性能 18

3.4 304不锈钢的焊接性能 19

3.5 奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能 19

3.6 奥氏体不锈钢的热处理 19

第4章 304L不锈钢封头的腐蚀失效分析 21

4.1 304与304L不锈钢介绍 21

4.2裂纹的宏观形貌 24

4.3裂纹的金相分析 27

4.4裂纹的断口分析 28

4.5裂纹的能谱分析 29

4.6应力分析 30

第5章 结论及改进措施 31

参考文献 32

致 谢 33

摘要

在现在工业生产中，失效是比较常见的工程问题，由失效引发的安全事故更是常见诸于报端，给人民生产生活带来巨大的损失。本文通过对江苏中能硅业股份有限公司下氯化二厂的封头失效泄漏事故进行分析和研究，确认了失效模式，总结了失效发生的原因，并对之后的封头使用提出了合理可行的建议。

首先，对失效分析的发展历史及失效分析在现代工业中的影响和对位做了具体陈述，确定了本次课题的研究方向。失效分析的方法和路径都在文中有所展开。

然后，介绍了不锈钢的分类。此次失效事故中的封头系由304不锈钢制造，本文对奥氏体不像的力学性能，焊接性能，防腐蚀性能方面进行了多方面讨论。

通过对304L不锈钢封头进行全方位的腐蚀失效分析，采用观察裂纹形貌，金相磨片，断口分析，能谱分析等方法，最终确认此次封头泄漏是源于奥氏体与含氯离子介质发生接触而发生的应力腐蚀开裂。

在本文最后，针对此次失效事故的原因，提出了具体可行的预防性措施来避免类似事故的发生。

关键词：失效分析；奥氏体不锈钢；封头失效

ABSTRACT

In the current industrial production, failure is a more common engineering problems, caused by the failure of the accident is more common in the newspaper, to the people's production and life brought great losses. In this paper, through the analysis and research on the failure of the head failure of the Coking Plant in Jiangsu Zhongneng Silicon Industry Co., Ltd., the failure mode is confirmed, the reason of the failure is summarized, and the reasonable use of the head is put forward. The proposal.

First of all, the history of failure analysis and failure analysis in the modern industry in the impact of the specific statement and to determine the research direction of this topic. The methods and paths of failure analysis are carried out in the text.

Then, introduced the classification of stainless steel. The failure of the head in the 304 stainless steel, this article does not like the austenite mechanical properties, welding performance, corrosion resistance aspects of a number of discussions.

Through the analysis of the corrosion failure of 304L stainless steel head in all directions, the observation of crack morphology, metallographic grinding, fracture analysis, energy spectrum analysis and other methods, and finally confirmed that the head leakage is derived from austenite and chlorine Stress corrosion cracking occurs when contact with the ionic medium occurs.

At the end of this paper, for the reasons for the failure of the accident, put forward specific feasible preventive measures to avoid the occurrence of similar incidents.

Key words: failure analysis; austenitic stainless steel; head failure

第1章 绪论

1.1研究背景

近些年来，在中国政府的政策引导下，加之市场竞争的激励和技术方面的不断革新，太阳能电池的发电成本已经在一路走低。中国光伏产业已经如同高铁产业成为国家的代名词，在世界上占据领先地位。

江苏中能硅业科技发展有限公司是目前世界上单体投资规模最大的高纯多晶硅研发与制造基地，系香港上市公司保利协鑫能源控股有限公司（HK3800）全资控股的子公司。公司研发团队在对国外先进技术和设备引进吸收、集成再造的基础上，通过对氯氢化、反歧化、高效化学气相沉积等关键技术进行大量自主创新，系统性分析并优化整个流程的物料和能量平衡，独创了国际领先、具有自主知识产权的GCL法多晶硅超大规模清洁生产技术（简称“GCL法”）。该工艺法完全实现物料的全循环利用，具有流程短、物料和能量利用率高、对外依赖度小等特点，不仅极大地降低生产成本，而且实现多晶硅的清洁生产、绿色制造，完全零排放，总体技术水平达国际先进。

但公司旗下氯氢化二分厂的10万吨合成装置自开车以来，E31802（二级冷却器）已经先后发生三次封头裂纹故障，给装置安全生产带来极大的安全隐患和经济损失。E31082封头是由304不锈钢制造，主要介质是氯硅烷，含水量不多，腐蚀泄漏通常出现在整个封头上。设备设计要求304L的不锈钢封头成型后的最小厚度≥9.9cm，应进行固溶处理。

1.2研究意义及现状

设备自使用以来，一直出现腐蚀泄漏现象，一般两年左右就需更换一台设备，既影响生产的连续进行、介质泄漏也对环境的产生破坏影响，同时更换新的设备也不经济。本文对二级冷却器E31802封头的腐蚀失效进行了分析，主要分析了封头上靠近焊缝热影响区的裂纹可能的产生原因。通过失效分析，对腐蚀裂纹的源起进行分析，确定其失效的性质及其产生原因，分析过程中，采用金相分析法，扫描电镜，腐蚀产物能谱分析等方法对封头部分的腐蚀裂纹进行实验分析，研究腐蚀机理，找出失效原因。此外，本文还对304不锈钢的使用提出建议，根据相应的原因来确定抑制腐蚀失效多次重复发生的实用手段，避免类似严重失效事故的发生，使得设备能够长期稳定地在安全状态下运行。

第2章 失效分析

在人类历史的发展长河中，人们对产品失效的认知从远古时代就开始了。考古学发现，世界上关于产品质量的历史记录可以追溯到公元前19世纪。由此看来，失效问题在实际生产中一直制约着人类生产力的发展，而人类对于失效的分析在终于长期的实践中积累了丰富的经验。

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