制氢装置集气管开裂原因

发布时间：2021-08-25 03:05

　　某公司制氢装置集气管在服役过程中发生开裂。通过化学成分分析、金相检验、断口分析和应力计算等方法对集气管开裂的原因进行了分析。结果表明:集气管超温运行使富铬碳化物在晶界处析出,集气管组织敏化,且管壁所受应力远高于其许用应力,导致管壁优先在应力集中区域开裂,并表现为沿晶开裂。 

【文章来源】：理化检验(物理分册). 2020,56(09)

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【部分图文】：

集气管开裂位置示意图

依据NB/T47013.5—2015《承压设备无损检测第5部分：渗透检测》的要求对开裂集气管及其附近区域进行渗透检测，结果表明集气管管壁仅存在1条裂纹，位于近焊接接头母材部位。观察开裂集气管的宏观形貌，可见裂纹为环向开裂、无分叉，长约120mm，如图2所示。通过裂纹中部开口宽度最大，可判断启裂区位于裂纹中部。1.2 化学成分分析

在集气管开裂部位截取金相试样，试样垂直于焊缝，观察面包括母材、热影响区和焊缝。试样经打磨、抛光后采用王水溶液浸蚀，然后对试样进行观察，如图3所示。可见集气管焊缝的显微组织为奥氏体+δ铁素体，组织正常；热影响区的显微组织为奥氏体+δ铁素体+析出相，析出相呈颗粒状，沿奥氏体晶界分布；母材的显微组织为奥氏体+析出相，析出相呈颗粒状分布在奥氏体晶界处，组织存在敏化现象。采用扫描电镜对集气管母材的显微组织进行观察，如图4所示。可见晶界有大量析出物，且晶界发生宽化，有明显的敏化特征。采用扫描电镜附带的能谱仪（EDS）对析出相及其附近区域进行成分分析，结果表明铬元素在析出相中含量为21.7%（质量分数，下同），在晶界中含量为17.8%；碳元素在析出相中含量为8.4%，在晶界中含量为3.3%，即析出相富铬，晶界贫铬，判断析出相应为Cr23C6型金属间化合物，该化合物只有管壁温度高于538℃时才能析出，析出相的存在使材料的强度和韧性下降[1-2]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]304奥氏体不锈钢护栏断裂失效分析[J]. 王振明,李杨.  理化检验(物理分册). 2019(11)
[2]敏化处理温度对高氮奥氏体不锈钢显微组织和腐蚀性能的影响[J]. 周文倩,马伟伟,崔冲,孙玉福.  铸造. 2019(07)
[3]核反应堆堆内构件用304H奥氏体不锈钢敏化非腐蚀条件下的性能研究[J]. 王庆田,胡朝威,冷晓春,蒋兴钧,王仲辉.  热加工工艺. 2018(22)
[4]使用电化学动电位再活化法研究热处理工艺对304不锈钢晶间腐蚀敏感性的影响[J]. 谢春玉,黄子东,陈丽玲,洪泽浩,刘小红,魏亮新.  理化检验(物理分册). 2017(05)
[5]奥氏体不锈钢中σ相析出及其对性能影响的研究进展[J]. 刘宝胜,李国栋,卫英慧.  钢铁研究学报. 2014(01)
[6]304不锈钢晶间敏化行为[J]. 姜爱华,陈亮,丁毅,马立群.  腐蚀与防护. 2013(05)

博士论文
[1]奥氏体不锈钢晶间贫Cr富C区对其晶间腐蚀行为的影响机制研究[D]. 钱炯.中国石油大学（北京） 2017



本文编号：3361261