淺析波紋管開裂斷裂的原因
由宏觀形貌觀察和化學(xué)成分分析�(jié)果可知:在波紋管裂紋周圍未發(fā)�(xiàn)夾渣、氣�、疏松等冶金缺陷;波紋管的化學(xué)成分符合�(biāo)�(zhǔn)要求。奧氏體不銹鋼的敏化溫度區(qū)間為450~850�,在該溫度范圍�(nèi)鉻元素容易在晶界附近富集,形成M23C6型碳化物,從而導(dǎo)致晶界附近出�(xiàn)貧鉻區(qū),使晶間的耐腐蝕能力急劇下降,在腐蝕介�(zhì)作用下產(chǎn)生晶間腐�。研究表�,Inconel800合金退火溫度在550~800℃范圍內(nèi),隨退火溫度的升高,敏化度先上升后下降。失效波紋管的工作溫度為500℃左�,接近于敏化溫度區(qū)�,同時(shí)晶界處的析出物主要為富鉻的M23C6型碳化物,這符�"貧鉻理論"�
由裂紋和斷口形貌的分析可�:波紋管裂紋的�(fā)生是晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕聯(lián)合作用的�(jié)�,且優(yōu)先發(fā)生晶間腐�;波紋管斷口主要為沿晶斷裂特征,斷口腐蝕�(chǎn)物中硫元素含量較�。在石化行業(yè)�,連多硫酸�(huán)境容易引起設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂�,連多硫酸一般是加工含硫原油的裝置在停工期間,殘留在設(shè)備中的含硫腐蝕產(chǎn)物與水和氧反�(yīng)生成的。由連多硫酸引起的應(yīng)力腐蝕裂紋呈沿晶特征,并且波紋管的工作介質(zhì)中含有烴�、水蒸氣、一定量的含硫物�(zhì),這就為連多硫酸的形成提供了條件,因此該波紋管失效的原�?yàn)檫B多硫酸造成的應(yīng)力腐蝕開�。在連多硫酸介質(zhì)�,鉻在晶界上富集而形成貧鉻區(qū)�,基體和晶界上的碳化鉻之間所形成的微電池使貧鉻區(qū)�(yōu)先溶�,從而發(fā)生晶間腐��
與普通的壓力容器相比,波紋管的工作狀況更惡劣,除了要承受工作溫�、壓�、介�(zhì)的作�,還會�(chǎn)生較大的變形。波紋管通過變形來提供管道補(bǔ)償所需要的位移,位移�(dǎo)致波紋管�(chǎn)生較高的軸向�(yīng)力和彎曲�(yīng)�,使得裂紋以橫向裂紋為�,并存在一些與橫向裂紋呈一定角度的斜裂�。在很多情況�,波紋管還會受到機(jī)械振動以及管道內(nèi)介質(zhì)流動�(shí)所引起的振動作�,同時(shí)管道、介�(zhì)、保溫材料的自重作用會引起波紋管�(chǎn)生一定的彎矩,因此波紋管在工作�(shí)的應(yīng)力狀�(tài)十分�(fù)�。由此可�,晶間腐蝕所�(chǎn)生的微裂紋為裂紋�,在應(yīng)力作用下,微裂紋擴(kuò)展并�(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成�
此外,波紋管組織的晶粒比較粗大,對材料的性能會產(chǎn)生不利的影響,同時(shí)晶界的強(qiáng)度也急劇下降。因�,在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下,晶粒粗大將增大晶間腐蝕傾�,并加速裂紋的�(kuò)��
�(jié)論與措施
(1)波紋管裂紋產(chǎn)生的主要原因是由于波紋管在使用過程中�(fā)生敏化現(xiàn)�,并處于停工期間所�(chǎn)生的連多硫酸介質(zhì)�,沿晶界析出M23C6型碳化物,鉻在晶界上富集并形成貧鉻區(qū),從而產(chǎn)生晶間腐�,所�(chǎn)生的晶間微裂紋為裂紋�;在應(yīng)力作用下,微裂紋擴(kuò)展并�(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成�
(2)建議提高該波紋管的工作溫�,避開敏化溫度區(qū)�,減少鉻在晶界上的聚集;停工期間保持�(shè)備干�,控制氧含�,避免連多硫酸腐蝕�(huán)境的�(chǎn)��
由裂紋和斷口形貌的分析可�:波紋管裂紋的�(fā)生是晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕聯(lián)合作用的�(jié)�,且優(yōu)先發(fā)生晶間腐�;波紋管斷口主要為沿晶斷裂特征,斷口腐蝕�(chǎn)物中硫元素含量較�。在石化行業(yè)�,連多硫酸�(huán)境容易引起設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂�,連多硫酸一般是加工含硫原油的裝置在停工期間,殘留在設(shè)備中的含硫腐蝕產(chǎn)物與水和氧反�(yīng)生成的。由連多硫酸引起的應(yīng)力腐蝕裂紋呈沿晶特征,并且波紋管的工作介質(zhì)中含有烴�、水蒸氣、一定量的含硫物�(zhì),這就為連多硫酸的形成提供了條件,因此該波紋管失效的原�?yàn)檫B多硫酸造成的應(yīng)力腐蝕開�。在連多硫酸介質(zhì)�,鉻在晶界上富集而形成貧鉻區(qū)�,基體和晶界上的碳化鉻之間所形成的微電池使貧鉻區(qū)�(yōu)先溶�,從而發(fā)生晶間腐��
與普通的壓力容器相比,波紋管的工作狀況更惡劣,除了要承受工作溫�、壓�、介�(zhì)的作�,還會�(chǎn)生較大的變形。波紋管通過變形來提供管道補(bǔ)償所需要的位移,位移�(dǎo)致波紋管�(chǎn)生較高的軸向�(yīng)力和彎曲�(yīng)�,使得裂紋以橫向裂紋為�,并存在一些與橫向裂紋呈一定角度的斜裂�。在很多情況�,波紋管還會受到機(jī)械振動以及管道內(nèi)介質(zhì)流動�(shí)所引起的振動作�,同時(shí)管道、介�(zhì)、保溫材料的自重作用會引起波紋管�(chǎn)生一定的彎矩,因此波紋管在工作�(shí)的應(yīng)力狀�(tài)十分�(fù)�。由此可�,晶間腐蝕所�(chǎn)生的微裂紋為裂紋�,在應(yīng)力作用下,微裂紋擴(kuò)展并�(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成�
此外,波紋管組織的晶粒比較粗大,對材料的性能會產(chǎn)生不利的影響,同時(shí)晶界的強(qiáng)度也急劇下降。因�,在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下,晶粒粗大將增大晶間腐蝕傾�,并加速裂紋的�(kuò)��
�(jié)論與措施
(1)波紋管裂紋產(chǎn)生的主要原因是由于波紋管在使用過程中�(fā)生敏化現(xiàn)�,并處于停工期間所�(chǎn)生的連多硫酸介質(zhì)�,沿晶界析出M23C6型碳化物,鉻在晶界上富集并形成貧鉻區(qū),從而產(chǎn)生晶間腐�,所�(chǎn)生的晶間微裂紋為裂紋�;在應(yīng)力作用下,微裂紋擴(kuò)展并�(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋的形成�
(2)建議提高該波紋管的工作溫�,避開敏化溫度區(qū)�,減少鉻在晶界上的聚集;停工期間保持�(shè)備干�,控制氧含�,避免連多硫酸腐蝕�(huán)境的�(chǎn)��
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