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波纹管开裂原因

来源
http://5mgcfi7.cn/news102981.html
时间
2019/7/18 16:01:00

    宏观形貌和化学成分分析结果表明,在波纹管裂缝周围没有发现熔渣,气孔和松散等冶金缺陷.波纹管的化学成分符合标准要求.奥氏体不锈钢的灵敏度温度范围为450~850℃.在此温度范围内,铬元素很容易在晶界附近富集形成M23 C6碳化物,导致在晶界附近出现较差的铬.区域,Inconel 800合金退火温度在550~800℃范围内,灵敏度随退火温度的升高而降低.失效波纹管的工作温度约为500℃.同时,富含铬的23 C 6碳化物是流出物,符合贫铬理论.


    从裂纹和断口形态的分析可以看出,波纹管裂纹的形成是晶间腐蚀和应力腐蚀的结果.波纹管的断裂主要表现为沿晶体的断裂,断裂腐蚀产物中硫的含量相对较高.在石化工业中,多硫酸环境容易在设备中产生应力腐蚀裂缝.聚硫酸通常是用于处理含硫原油的装置.在停机期间,设备中残留的含硫腐蚀产物与水和氧气发生反应.连续多硫酸引起的应力腐蚀裂纹沿晶体特征,波纹管的工作介质中含有碳氢化合物,水蒸气和一定量的硫.物质,这为连续多硫酸的形成提供了条件.因此,波纹管的失效是由于连续多硫酸引起的应力腐蚀和开裂.在连续多硫酸介质中,铬富集在晶界上以形成贫铬区域.在基质和碳化铬边界之间形成的微细胞优先考虑贫铬区域,导致晶间腐蚀.


    与普通压力容器相比,波纹管在恶劣的条件下工作.除了工作温度,压力和介质外,它们还会产生很大的变形.波纹管通过变形提供管道补偿所需的位移.位移导致波纹管中的轴向应力和弯曲应力较大,导致水平裂纹,并且存在一些与水平裂纹具有一定角度的斜裂纹.在许多情况下,波纹管还会受到管道中介质流动引起的机械振动和振动.同时,管道,介质和隔热材料的自重效应将使波纹管产生一定的弯矩.因此,波纹管在操作期间的应力状态非常复杂.由此,微裂纹是晶间腐蚀的裂缝源.


    另外,波纹管结构的晶粒尺寸相对较大,这将对材料的性能产生不利影响.与此同时,晶界强度也将急剧下降.因此,在应力和腐蚀介质的共同作用下,晶粒尺寸会增加晶间腐蚀倾向.并加速裂缝扩张.


    结论和措施


    (1)形成波纹管裂缝的主要原因是波纹管在使用过程中敏化,并且处于停机期间产生的连续多硫酸介质中. M23 C6碳化物沿晶界析出.铬在晶界富集并形成贫铬区.因此,产生晶间腐蚀,并且所得的晶间裂纹是裂纹源.在应力作用下,微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的形成.


    (2)建议提高波纹管的工作温度,避免敏化温度范围,降低铬在晶界上的浓度;停机时保持设备干燥,控制氧含量,避免多硫酸的腐蚀环境.

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