某公司苯乙烯脱氢系统设备主体用钢为304H奥氏体不锈钢,在高温使用过程中发生多次失效,经分析属于应力腐蚀开裂。鉴于该材料在石化高温设备应用的普遍性,本课题以304H奥氏体不锈钢为研究对象,系统研究了304H高温力学性能变化趋势,通过高温拉伸、冲击试验、热历史试验、机械性能试验、金相分析、残余应力测试、应力腐蚀试验,分别从宏观力学分析、微观组织分析、应力、腐蚀和焊接热影响等方面研究了304H高温基础性能,对理清设备失效原因,提出修复方案和安全运行措施有重要意义。同时对国内同类苯乙烯装置脱氢系统的安全运行管理有参考意义,对设备事故预防与失效修复有基础作用。 通过试验研究,本文发现304H奥氏体不锈钢力学性能的敏感温度区间为640℃～680℃；并总结了温度、加热次数、高温停留时间、冷却速度对304H奥氏体不锈钢强度和韧性的影响；验证了K+,Cl-存在条件下的耐腐蚀性能；并对设备焊缝母材进行残余应力测试；从微观组织结构和化学成分上验证了高温、常温力学性能试验结果的可靠性,并通过位错理论和原子结合力理论分析了高温力学性能变化的原因。 本文最后在焊接工艺、热处理、化学成分、操作控制等方面提出了防止304H不锈钢高温失效的措施和优化试验的建议。