分析中空壁缠绕增强管破裂及开裂原因

作者：赣鑫管道
发布时间：2020-06-21
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破裂、开裂、开裂原因剖析

由微观描摹调查和化学成分剖析成果可知：在中空壁缠绕管裂纹周围未发现夹渣、气孔、疏松等冶金缺点;中空壁缠绕管的化学成分契合规范要求。奥氏体不锈钢的敏化温度区间为450~850℃, 在该温度范围内铬元素简单在晶界邻近富集, 构成M23C6型碳化物, 然后导致晶界邻近出现贫铬区, 使晶间的耐腐蚀才能急剧下降, 在腐蚀介质效果下发生晶间腐蚀。研讨表明, Inconel 800合金退火温度在550~800℃范围内, 随退火温度的升高, 敏化度先上升后下降。失效中空壁缠绕管的作业温度为500℃左右, 接近于敏化温度区间, 一起晶界处的析出物主要为富铬的M23C6型碳化物, 这契合"贫铬理论"。

由裂纹和断口描摹的剖析可知:中空壁缠绕管裂纹的发生是晶间腐蚀和应力腐蚀联合效果的成果, 且优先发生晶间腐蚀;中空壁缠绕管断口主要为沿晶开裂特征, 断口腐蚀产物中硫元素含量较高。在石化职业中, 连多硫酸环境简单引起设备发生应力腐蚀裂纹, 连多硫酸一般是加工含硫原油的设备在罢工期间, 残留在设备中的含硫腐蚀产物与水和氧反应生成的。由连多硫酸引起的应力腐蚀裂纹呈沿晶特征, 并且中空壁缠绕管的作业介质中含有烃类、水蒸气、某些量的含硫物质, 这就为连多硫酸的构成提供了条件, 因而该中空壁缠绕管失效的原因为连多硫酸造成的应力腐蚀开裂。在连多硫酸介质中, 铬在晶界上富集而构成贫铬区后, 基体和晶界上的碳化铬之间所构成的微电池使贫铬区优先溶解, 然后发生晶间腐蚀。

与普通的压力容器比较, 中空壁缠绕管的作业状况更恶劣, 除了要接受作业温度、压力、介质的效果, 还会发生较大的变形。中空壁缠绕管通过变形来提供管道补偿所需求的位移, 位移导致中空壁缠绕管发生较高的轴向应力和弯曲应力, 使得裂纹以横向裂纹为主, 并存在一些与横向裂纹呈某些视点的斜裂纹。在很多情况下, 中空壁缠绕管还会受到机械振荡以及管道内介质活动时所引起的振荡效果, 一起管道、介质、保温资料的自重效果会引起中空壁缠绕管发生一些弯矩, 因而中空壁缠绕管在作业时的应力状况十分复杂。由此可知, 晶间腐蚀所发生的微裂纹为裂纹源, 在应力效果下, 微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的构成。

此外, 中空壁缠绕管组织的晶粒比较粗大, 对资料的性能会发生晦气的影响, 一起晶界的强度也急剧下降。因而, 在应力和腐蚀介质的共同效果下, 晶粒粗大将增大晶间腐蚀倾向, 并加快裂纹的扩展。

定论与措施

(1) 中空壁缠绕管裂纹发生的主要原因是因为中空壁缠绕管在使用过程中发生敏化现象, 并处于罢工期间所发生的连多硫酸介质中, 沿晶界析出M23C6型碳化物, 铬在晶界上富集并构成贫铬区, 然后发生晶间腐蚀, 所发生的晶间微裂纹为裂纹源;在应力效果下, 微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的构成。

(2) 建议进步该中空壁缠绕管的作业温度, 避开敏化温度区间, 减少铬在晶界上的集合;罢工期间坚持设备枯燥, 操控氧含量, 防止连多硫酸腐蚀环境的发生。