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哪些原因?qū)е吕鋮s器管板失效呢?

 我公司為大家介紹哪些原因?qū)е?strong>冷卻器管板失效呢?

  一、失效管板的外觀檢查和材料化學(xué)成分分析

  管板采用20R鍛造處理,管板的直徑為1.5m,管板厚為200mm,管板與管子的連接采用脹接后焊接。根據(jù)對現(xiàn)場的觀察:管板上有許多條裂紋,且管板上半部裂紋更集中。裂紋多起源于管板與管束接頭間隙處,裂紋呈環(huán)向及徑向從管束開始向管板延伸。同時,管束之間的孔橋也分布著許多裂紋。有的裂紋在管板孔壁內(nèi)側(cè)產(chǎn)生,向外擴展。有的裂紋同時從兩側(cè)內(nèi)壁產(chǎn)生,然后相對擴展。

  二、腐蝕介質(zhì)分析將管橋

  中裂紋部分沿裂紋打開,采用能譜儀對斷口的腐蝕物進行分析。腐蝕物中主要含有Fe、Al、C、S、Si、O、Cu。其中Fe、Cu主要來源于鋼材本身。C和S來源于油品中,O、Si、Al來自硅鋁酸鹽裂化催化劑。說明管板開裂后,管程中的油品進入到裂紋當(dāng)中,對裂紋尖端會產(chǎn)生較大的腐蝕作用。

  三、管板的宏觀和顯微組織分析

  管板斷口平整,顏色灰暗,沒有明顯的塑性變形,屬于脆性斷裂。裂紋起源于溝槽處,呈樹枝狀向外發(fā)散,尾部極為尖銳,瞬斷區(qū)的宏觀斷口平整,外觀比較清晰。裂紋宏觀形貌具有應(yīng)力腐蝕裂紋的典型形貌特征。管板材料的金相組織為鐵素體+珠光體。鐵素體+珠光體呈帶狀分層交替分布,這種組織稱為帶狀組織,帶狀組織級別為3級,而正常的帶狀組織應(yīng)小于2級,管板的帶狀組織超標(biāo)。高溫下的鋼材晶粒度為6級,晶粒大小正常,分布不均勻。管板的夾雜物含有鋁硅酸鹽的夾雜物和氧化物夾雜物,其中鋁硅酸鹽呈細(xì)小球狀均勻分散分布,等級為2級,氧化物夾雜物呈粗大顆粒狀,均勻分布等級為4級;兩者夾雜物等級之和為6級,標(biāo)準(zhǔn)材料的夾雜物等級為不大于5.5級。所以,此材料的夾雜物等級超標(biāo)。

  四、斷口及腐蝕產(chǎn)物分析

  斷口分析將管板進行處理處理,制成掃描電鏡試樣,使用7500型掃描電鏡對試樣進行掃描觀察,圖4為斷口的微觀形態(tài),微觀形態(tài)呈放射狀由中心向四周發(fā)射,它的平面是斷裂單元,撕裂嶺由平面之間最后連接的部分通過塑性變形方式撕裂而成,該處呈現(xiàn)一定的弧度,在裂紋擴展區(qū),裂縫起源于晶粒內(nèi)部的非金屬夾雜物或硬質(zhì)點,斷口微觀形貌如河流花樣一般從小中心向四周擴展,形態(tài)短而彎曲,支流較少,且擴展連續(xù)。具有準(zhǔn)解理斷裂面的典型特征。從圖5中可看出,管板微觀裂紋形貌為樹枝狀分枝,裂紋尾部十分尖銳,裂紋多以穿過晶界為主,伴隨著少量的沿晶,是典型的應(yīng)力腐蝕裂紋形貌,也就是說斷裂更接近應(yīng)力腐蝕斷裂。為進一步驗證應(yīng)力腐蝕斷裂的推斷須進一步分析斷口處的腐蝕介質(zhì)。

  五、應(yīng)力腐蝕的機理

  當(dāng)管板在應(yīng)力作用下,金屬表面的缺陷處或夾雜物形成微裂紋源,裂紋非常窄小,孔隙內(nèi)外溶液不容易對流和擴散,形成所謂“閉塞區(qū)”,在局部區(qū)域內(nèi),一方面金屬原子變成離子進人溶液,另一方面電子和溶液中的氧結(jié)合形成氫氧根離子。在閉塞區(qū),氧迅速被消耗,得不到補充,最后只能進行陽極反應(yīng)。孔隙內(nèi)金屬離子水解產(chǎn)生氫離子,使PH值下降。由于裂紋內(nèi)金屬離子和氫離子增多,為了維持電中性,裂紋外的硫陰離子移至縫內(nèi),形成腐蝕性酸,使裂紋內(nèi)腐蝕以自催化方式繼續(xù)進行。

  經(jīng)鍛造后,冷卻器管板內(nèi)存在帶狀組織夾雜物等缺陷,且夾雜物等級超標(biāo)。由于溫差應(yīng)力、制造應(yīng)力、工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力下造成管板內(nèi)有很大的應(yīng)力。通過對管板斷口的宏觀和微觀分析可知,該斷口為應(yīng)力腐蝕斷口。通過對腐蝕產(chǎn)物分析表明管板出現(xiàn)裂紋時,管程中的油品進入到裂紋當(dāng)中進一步加速了腐蝕的發(fā)生。
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