分析中空壁纏繞增強管破裂及開裂的原因
信息來源：www.w-design.com.cn 發布時間：2021.01.23
破裂、開裂、開裂原因剖析
由微觀描摹調查和化學成分剖析成果可知：在中空壁纏繞管裂紋周圍未發現夾渣、氣孔、疏松等冶金缺點;中空壁纏繞管的化學成分契合規范要求。奧氏體不銹鋼的敏化溫度區間為450~850℃, 在該溫度范圍內鉻元素簡單在晶界鄰近富集, 構成M23C6型碳化物, 然后導致晶界鄰近出現貧鉻區, 使晶間的耐腐蝕才能急劇下降, 在腐蝕介質效果下發生晶間腐蝕。研討表明, Inconel 800合金退火溫度在550~800℃范圍內, 隨退火溫度的升高, 敏化度先上升后下降。失效中空壁纏繞管的作業溫度為500℃左右, 接近于敏化溫度區間, 一起晶界處的析出物主要為富鉻的M23C6型碳化物, 這契合"貧鉻理論"。
由裂紋和斷口描摹的剖析可知:中空壁纏繞管裂紋的發生是晶間腐蝕和應力腐蝕聯合效果的成果, 且優先發生晶間腐蝕;中空壁纏繞管斷口主要為沿晶開裂特征, 斷口腐蝕產物中硫元素含量較高。在石化職業中, 連多硫酸環境簡單引起設備發生應力腐蝕裂紋, 連多硫酸一般是加工含硫原油的設備在罷工期間, 殘留在設備中的含硫腐蝕產物與水和氧反應生成的。由連多硫酸引起的應力腐蝕裂紋呈沿晶特征, 并且中空壁纏繞管的作業介質中含有烴類、水蒸氣、某些量的含硫物質, 這就為連多硫酸的構成提供了條件, 因而該中空壁纏繞管失效的原因為連多硫酸造成的應力腐蝕開裂。在連多硫酸介質中, 鉻在晶界上富集而構成貧鉻區后, 基體和晶界上的碳化鉻之間所構成的微電池使貧鉻區優先溶解, 然后發生晶間腐蝕。
與普通的壓力容器比較, 中空壁纏繞管的作業狀況更惡劣, 除了要接受作業溫度、壓力、介質的效果, 還會發生較大的變形。中空壁纏繞管通過變形來提供管道補償所需求的位移, 位移導致中空壁纏繞管發生較高的軸向應力和彎曲應力, 使得裂紋以橫向裂紋為主, 并存在一些與橫向裂紋呈某些視點的斜裂紋。在很多情況下, 中空壁纏繞管還會受到機械振蕩以及管道內介質活動時所引起的振蕩效果, 一起管道、介質、保溫資料的自重效果會引起中空壁纏繞管發生一些彎矩, 因而中空壁纏繞管在作業時的應力狀況十分復雜。由此可知, 晶間腐蝕所發生的微裂紋為裂紋源, 在應力效果下, 微裂紋擴展并導致應力腐蝕裂紋的構成。
此外, 中空壁纏繞管組織的晶粒比較粗大, 對資料的性能會發生晦氣的影響, 一起晶界的強度也急劇下降。因而, 在應力和腐蝕介質的共同效果下, 晶粒粗大將增大晶間腐蝕傾向, 并加快裂紋的擴展。
定論與措施
(1) 中空壁纏繞管裂紋發生的主要原因是因為中空壁纏繞管在使用過程中發生敏化現象, 并處于罷工期間所發生的連多硫酸介質中, 沿晶界析出M23C6型碳化物, 鉻在晶界上富集并構成貧鉻區, 然后發生晶間腐蝕, 所發生的晶間微裂紋為裂紋源;在應力效果下, 微裂紋擴展并導致應力腐蝕裂紋的構成。
(2) 建議進步該中空壁纏繞管的作業溫度, 避開敏化溫度區間, 減少鉻在晶界上的集合;罷工期間堅持設備枯燥, 操控氧含量, 防止連多硫酸腐蝕環境的發生。
由微觀描摹調查和化學成分剖析成果可知：在中空壁纏繞管裂紋周圍未發現夾渣、氣孔、疏松等冶金缺點;中空壁纏繞管的化學成分契合規范要求。奧氏體不銹鋼的敏化溫度區間為450~850℃, 在該溫度范圍內鉻元素簡單在晶界鄰近富集, 構成M23C6型碳化物, 然后導致晶界鄰近出現貧鉻區, 使晶間的耐腐蝕才能急劇下降, 在腐蝕介質效果下發生晶間腐蝕。研討表明, Inconel 800合金退火溫度在550~800℃范圍內, 隨退火溫度的升高, 敏化度先上升后下降。失效中空壁纏繞管的作業溫度為500℃左右, 接近于敏化溫度區間, 一起晶界處的析出物主要為富鉻的M23C6型碳化物, 這契合"貧鉻理論"。
由裂紋和斷口描摹的剖析可知:中空壁纏繞管裂紋的發生是晶間腐蝕和應力腐蝕聯合效果的成果, 且優先發生晶間腐蝕;中空壁纏繞管斷口主要為沿晶開裂特征, 斷口腐蝕產物中硫元素含量較高。在石化職業中, 連多硫酸環境簡單引起設備發生應力腐蝕裂紋, 連多硫酸一般是加工含硫原油的設備在罷工期間, 殘留在設備中的含硫腐蝕產物與水和氧反應生成的。由連多硫酸引起的應力腐蝕裂紋呈沿晶特征, 并且中空壁纏繞管的作業介質中含有烴類、水蒸氣、某些量的含硫物質, 這就為連多硫酸的構成提供了條件, 因而該中空壁纏繞管失效的原因為連多硫酸造成的應力腐蝕開裂。在連多硫酸介質中, 鉻在晶界上富集而構成貧鉻區后, 基體和晶界上的碳化鉻之間所構成的微電池使貧鉻區優先溶解, 然后發生晶間腐蝕。
與普通的壓力容器比較, 中空壁纏繞管的作業狀況更惡劣, 除了要接受作業溫度、壓力、介質的效果, 還會發生較大的變形。中空壁纏繞管通過變形來提供管道補償所需求的位移, 位移導致中空壁纏繞管發生較高的軸向應力和彎曲應力, 使得裂紋以橫向裂紋為主, 并存在一些與橫向裂紋呈某些視點的斜裂紋。在很多情況下, 中空壁纏繞管還會受到機械振蕩以及管道內介質活動時所引起的振蕩效果, 一起管道、介質、保溫資料的自重效果會引起中空壁纏繞管發生一些彎矩, 因而中空壁纏繞管在作業時的應力狀況十分復雜。由此可知, 晶間腐蝕所發生的微裂紋為裂紋源, 在應力效果下, 微裂紋擴展并導致應力腐蝕裂紋的構成。
此外, 中空壁纏繞管組織的晶粒比較粗大, 對資料的性能會發生晦氣的影響, 一起晶界的強度也急劇下降。因而, 在應力和腐蝕介質的共同效果下, 晶粒粗大將增大晶間腐蝕傾向, 并加快裂紋的擴展。
定論與措施
(1) 中空壁纏繞管裂紋發生的主要原因是因為中空壁纏繞管在使用過程中發生敏化現象, 并處于罷工期間所發生的連多硫酸介質中, 沿晶界析出M23C6型碳化物, 鉻在晶界上富集并構成貧鉻區, 然后發生晶間腐蝕, 所發生的晶間微裂紋為裂紋源;在應力效果下, 微裂紋擴展并導致應力腐蝕裂紋的構成。
(2) 建議進步該中空壁纏繞管的作業溫度, 避開敏化溫度區間, 減少鉻在晶界上的集合;罷工期間堅持設備枯燥, 操控氧含量, 防止連多硫酸腐蝕環境的發生。
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