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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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，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(kuò)展。有的裂紋同時(shí)從兩側(cè)內(nèi)壁產(chǎn)生，然后相對(duì)擴(kuò)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(duì)斷口的腐蝕物進(jìn)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(jìn)入到裂紋當(dāng)中，對(duì)裂紋尖端會(huì)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(jí)別為3級(jí)，而正常的帶狀組織應(yīng)小于2級(jí)，管板的帶狀組織超標(biāo)。高溫下的鋼材晶粒度為6級(jí)，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(jí)為2級(jí)，氧化物夾雜物呈粗大顆粒狀，均勻分布等級(jí)為4級(jí)；兩者夾雜物等級(jí)之和為6級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)材料的夾雜物等級(jí)為不大于5.5級(jí)。所以，此材料的夾雜物等級(jí)超標(biāo)。
四、斷口及腐蝕產(chǎn)物分析
斷口分析將管板進(jìn)行處理處理，制成掃描電鏡試樣，使用7500型掃描電鏡對(duì)試樣進(jìn)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(kuò)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(diǎn)，斷口微觀形貌如河流花樣一般從小中心向四周擴(kuò)展，形態(tài)短而彎曲，支流較少，且擴(kuò)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(jìn)一步驗(yàn)證應(yīng)力腐蝕斷裂的推斷須進(jìn)一步分析斷口處的腐蝕介質(zhì)。
五、應(yīng)力腐蝕的機(jī)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(duì)流和擴(kuò)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(jìn)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(bǔ)充，最后只能進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)�？紫秲�(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(jìn)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(jí)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(duì)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(duì)腐蝕產(chǎn)物分析表明管板出現(xiàn)裂紋時(shí)，管程中的油品進(jìn)入到裂紋當(dāng)中進(jìn)一步加速了腐蝕的發(fā)生。
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