316L不锈钢蒸汽管失效原因分析
发布时间：2019-07-20 07:37
【摘要】：利用现场宏观检查、化学成分分析、金相组织分析及SEM和EDX分析等方法对某液硫池316L不锈钢蒸汽管失效部位进行失效原因分析与讨论。结果表明,该液硫池中316L不锈钢蒸汽管的化学成分、显微组织均符合标准。蒸汽管失效主要是由于硫酸对其产生严重腐蚀,连续的腐蚀最终造成断裂。
【图文】：
2017,Vol.46,No.20●失效分析●某炼油厂硫磺回收装置液硫池蒸汽加热管竖管材质为316L，规格为准50mm×4mm。管内介质为蒸汽，操作温度147°，操作压力0.35MPa。管外介质为自硫封罐自流来的液硫。开工运行约20多天，加热蒸汽管竖管外壁同一高度位置均出现减薄失效情况，甚至发生断裂，与设计寿命相差甚远。鉴于此，本文基于宏观检查、化学成分分析、金相显微技术、SEM和EDX等技术对该失效案例进行分析，并在此基础上提出了相关的失效防护措施。1理化检验与分析1.1失效钢管的宏观分析对失效钢管进行现场检查，图1为失效钢管外部腐蚀形貌。可见，各竖管失效断裂部位均出现严重腐蚀现象，且均处在同一层面，腐蚀减薄长度约40cm，腐蚀区域主要处在介质气液交界区。取某一断裂竖管上端腐蚀部位进行观查，发现管内外壁无明显的拉伸所致塑性变形，，断口呈台阶状。外壁腐蚀较为严重，从形貌上看为深浅不一的腐蚀坑，断口上部接近断口减薄逐渐剧烈，远离断口处逐渐轻微，腐蚀形态为坑蚀，同一界面为均匀减薄[1]。管内壁平整，未发现腐蚀现象。由此可推测，加热蒸汽管竖管断裂主要原因为外部腐蚀减薄致断裂。1.2钢管的化学成分分析失效加热蒸汽管化学成分分析结果见表1，对比316L不锈钢的材料化学成分规范要求，可得出失效钢管材料的化学成分符合相关标准规定要求，与设计316L不锈钢蒸汽管失效原因分析陈良超1,杨剑锋1,刘文彬1,石川2(1.北京化工大学机电工程学院,北京100029;2.中国航油集团石油有限公司,北京100088)摘要：利用现场宏观检查、化学成分分析、金相组织分析及SEM和EDX分析等方法对某液硫池316L不锈钢蒸汽管失效部位进行失效原因分析与讨论。结果表明，该液硫池中316L不锈钢蒸汽管的化学成分、显微组织
《热加工工艺》2017年10月第46卷第20期(a)E/keVCPS→图4腐蚀产物的SEM形貌和EDX分析Fig.4SEMmorphologyandEDXanalysisforcorrosionproducts图5腐蚀介质的SEM形貌和EDX分析Fig.5SEMmorphologyandEDXanalysisforcorrosivemedium1mm1mmCPS→012345678E/keV012345678选材相一致。1.3钢管的金相组织观察对竖管断面附近进行金相组织观察，其金相组织形态如图2所示。钢管基体的金相组织为经固溶处理的奥氏体，金相组织均匀性尚可，晶界之间无点状碳化物，晶粒度约为7级。1.4失效钢管的SEM及EDX分析对失效管材表面进行SEM分析，图3为高倍观察试样的腐蚀表面SEM形貌。可看出，试样表面非常粗糙，存在大量腐蚀坑，许多点坑相互连接后形成大的坑蚀，并失去规则几何形状的特征[2]。腐蚀发展是由外至内进行，无冲刷腐蚀形貌。采用SEM-EDX对试样表面腐蚀产物及硫磺介质进行成分分析，结果分别如图4、5所示。分析可知，腐蚀产物主要成分有硫化合物（SO3）、铁化合物（FeO）等，硫磺介质的EDX分析结果表明，硫磺中含有溶于水的二氧化碳（20.06%）。2失效原理分析与讨论通过对失效蒸汽管的宏观检查和微观分析，确定蒸汽管材质和结构质量均符合要求，外部介质造成的腐蚀是蒸汽管竖管失效断裂的主要原因。腐蚀导致管壁急速减薄，强度减退，连续的腐蚀减薄达到一定程度时，加上管线通气震动的影响，产生疲劳，加剧了管材失效断裂的产生。对失效管材外壁腐蚀产物EDX分析可以得知腐蚀产物主要包含硫化合物、铁化合物。其次，液硫池内介质除液硫外还含有硫化氢、二氧化硫等成分，具有一定腐蚀性，初步推测蒸汽管的腐蚀是由硫化物等造成的。在正常生产情况下，316L蒸汽管的使用寿命一般在3～5年，该失效案例?
【作者单位】： 北京化工大学机电工程学院;中国航油集团石油有限公司;
【分类号】：TE986
本文编号：2516572
【图文】：
2017,Vol.46,No.20●失效分析●某炼油厂硫磺回收装置液硫池蒸汽加热管竖管材质为316L，规格为准50mm×4mm。管内介质为蒸汽，操作温度147°，操作压力0.35MPa。管外介质为自硫封罐自流来的液硫。开工运行约20多天，加热蒸汽管竖管外壁同一高度位置均出现减薄失效情况，甚至发生断裂，与设计寿命相差甚远。鉴于此，本文基于宏观检查、化学成分分析、金相显微技术、SEM和EDX等技术对该失效案例进行分析，并在此基础上提出了相关的失效防护措施。1理化检验与分析1.1失效钢管的宏观分析对失效钢管进行现场检查，图1为失效钢管外部腐蚀形貌。可见，各竖管失效断裂部位均出现严重腐蚀现象，且均处在同一层面，腐蚀减薄长度约40cm，腐蚀区域主要处在介质气液交界区。取某一断裂竖管上端腐蚀部位进行观查，发现管内外壁无明显的拉伸所致塑性变形，，断口呈台阶状。外壁腐蚀较为严重，从形貌上看为深浅不一的腐蚀坑，断口上部接近断口减薄逐渐剧烈，远离断口处逐渐轻微，腐蚀形态为坑蚀，同一界面为均匀减薄[1]。管内壁平整，未发现腐蚀现象。由此可推测，加热蒸汽管竖管断裂主要原因为外部腐蚀减薄致断裂。1.2钢管的化学成分分析失效加热蒸汽管化学成分分析结果见表1，对比316L不锈钢的材料化学成分规范要求，可得出失效钢管材料的化学成分符合相关标准规定要求，与设计316L不锈钢蒸汽管失效原因分析陈良超1,杨剑锋1,刘文彬1,石川2(1.北京化工大学机电工程学院,北京100029;2.中国航油集团石油有限公司,北京100088)摘要：利用现场宏观检查、化学成分分析、金相组织分析及SEM和EDX分析等方法对某液硫池316L不锈钢蒸汽管失效部位进行失效原因分析与讨论。结果表明，该液硫池中316L不锈钢蒸汽管的化学成分、显微组织
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【作者单位】： 北京化工大学机电工程学院;中国航油集团石油有限公司;
【分类号】：TE986
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