摘要：压力容器封头是作为压力容器的主要承压部位，其质量的高低对压力容器的安全性能有着直接性的影响。奥氏体不锈钢性能良好，由于材质本身抗腐蚀、耐高温、耐低温的特点，奥氏体不锈钢被应用于制造压力容器。虽然这种材质性能优良，但在实际的制作应用之后相继出现了奥氏体不锈钢压力容器封头开裂的事件，这一缺陷引起了人们的关注，本文将就“奥氏体不锈钢压力容器封头开裂”这一问题展开讨论。
关键词：奥氏体不锈钢；封头开裂；压力容器
1.奥氏体不锈钢压力容器开裂封头的特点及处理方法
1.1特点
本文下笔之前进行了资料搜集，对奥氏体不锈钢压力容器封头开裂的多个案列进行了分析比对，发现了开裂封头的几个共性：
（1）在加工的工艺方面，均为室温下的冷成形。
（2）在材质方面，均属亚稳态奥氏体不锈钢。这种奥氏体不锈钢在塑性时并不稳定容易发生转变。
（3）在开裂部位方面，成分为奥氏体和马氏体的混合材质。马氏体在冷成形过程中会发生材质变化。
1.2处理方法
封头开裂后必须要重新制作封头，无法再原来的基础上进行简单修缮，大部分的制造商都会在重新制作的成形后进行恢复材料性能热处理，这样可以避免封头再次开裂。
2.开裂的原因
2.1加工工艺
大部分制造商对于奥氏体不锈钢的强化工艺采用的是冷加工而不是热处理，金属在低温条件下完成塑性变形的过程中，金属的硬度、强度、塑性等都发生变化，然而在变化的过程中如果到达一定程度并超出限度则会引发封头开裂。再者，冷成形的过程中，一部分奥氏体比较容易发生转变，变成马氏体，而马氏体的材质较奥氏体来说硬且脆。当大量的马氏体和奥氏体共存时，成形后的奥氏体不锈钢压力容器封头的内部就会产生裂纹，裂纹随着封头的继续变形会由浅入深，当马氏体越来越多，材料越来越硬，那么材料的韧性则会变弱，在一定条件下则会引发封头开裂。
2.2封头位置
封头与筒体通过焊接相连接，作为过渡区域其承压力最大。在封头焊接的过程中，由于工艺的问题，热膨胀系数变大，马氏体的相变系数也随之变大，从而导致封头成分中马氏体转变量增多，进而加大了开裂的可能性，存在更多的安全隐患。
2.3腐蚀环境的变化
马氏体和奥氏体的电位差不同，会产生电偶，作为阳极的马氏体在同样的腐蚀性环境下比奥氏体更易被腐蚀溶解。在封头成形过程中会转变很多马氏体，混合性大的封头更容易被腐蚀，严重了就会引起封头开裂。
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2.4开平板的使用
开平板相对于轧制板来说成本低，但是开平板的柔韧性和塑性差，硬度高，这导致成品封头也会有可塑性差、耐腐蚀性低的特性，由此会导致封头在使用过程中开裂，存在重大安全隐患。所以制造商在材料的选用上必须引起重视，不能仅限于眼前利益而造成更大的损失。
3.解决策略
3.1选材
优质的材料是制作奥氏体不锈钢压力容器封头的开始，我们必须从源头防止封头开裂，我们在选材上要仔细选用稳态奥氏体不锈钢而不是亚稳态奥氏体不锈钢，因为亚稳态的奥氏体在冷成形的过程中极易转化为马氏体，极大程度上会导致封头开裂。板材方面我们最好避免使用开平板，尽量选用高质量的轧制板。只有企业对封头的选材有足够的重视，才能保证封头后期制作中的质量。
3.2工艺
选材质量保证的情况下，制作封头的工艺流程就变得尤为重要，我们在制作过程中要努力提高我们的制作工艺来控制材料在冷成形过程中的转变量，避免过多的转化为马氏体从而导致封头开裂。奥氏体不锈钢多数情况下是直接进行室温冷成形，由于成形温度较低，封头在成形的过程中过硬过脆会导致封头的可塑性和韧性降低，导致封头产生裂纹，在进一步的成形过程中出现开裂状况。所以制造商要大力投资工艺设备和人员技术，提高成形温度，控制马氏体的占比，只有这样才能保证制作过程中封头的质量。
3.3检测工作
封头成形后，在封头投入使用前制造商要对封头的质量进行检测。要严格按照标准对成型片的组织转变情况进行了解，对经常出现开裂或者容易出现开裂的部位重点进行无损检测，必要时可以利用热处理加工进行补救，保证封头的质量达到标准，保证压力容器的安全性。
结语
压力容器的封头是主要的承压元件，如果封头开裂，压力容器内外压不平衡会引发爆炸等事故，造成不可估量的安全事故，危害极大。制造商要在制作选材、制作工艺、成形后检查等环节严密把关，保证封头的制作过严格按照标准；如果封头开裂必须重新制作封头，切忌在残次品的基础上进行修补，质检部门应予以监督；再重新制作的过程中要吸取经验，清除污垢，避免再次开裂；对于某些特殊的材质必须要进行热处理恢复材料的特性。总之，我们要重视奥氏体不锈钢压力容器封头开裂缺陷问题，从如何控制奥氏体转变量出发对材料和工艺进行探究，寻找最合适的方法保证容器的安全性。
参考文献：
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[4]韩豫.应变强化奥氏体不锈钢制压力容器工艺研究及其在典型介质环境中的性能评价[D].合肥工业大学，2012.
论文作者:刘忠波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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