冷凍槽微米級洩漏肇因分析和適用性評估

摘要

操作在-162℃的304不锈钢冷冻储槽，槽体内部焊道经氨气泄漏测试，发现存在3~20um之泄漏缺陷，取样进行破损分析，以确定造成泄漏缺陷实际肇因，本文主要针对一处属於S 级(3~5um)泄漏点之叠接焊道进行泄漏机制以及肇因分析，并提出改善方案，同时对於存在偏析的焊道进行低温根部开口试验，来评估冷冻槽低温韧性的适用性；研究结果显示本案冷冻储槽泄漏为填角焊焊道上存在裂纹所导致，裂纹机制为热裂，肇因於焊接过程金属表面清洁度不佳，受磷和硫的污染，再加上过高入热量引起较大收缩张应力而於凝固过程发生龟裂，降低热裂敏感性之改善方案为降低入热量以及控制金属表面清洁度；由根部开口试验结果显示具偏析之叠接焊道呈稳定延性破裂，对於突发性失效破裂有13倍以上的安全系数，且整体断面呈现延性特徵，说明存在偏析的叠接焊道在-162℃冷冻温度下使用仍符合韧性的要求。