煤气化装置在用工业管道开裂失效分析

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1、煤气化装置在用工业管道开裂失效分析史进，陈秋平，何承厚。，王辉，贾国栋，杜晨阳，陈彦泽(1．中国特种设备检测研究院，北京100013；2．中国石油化工股份有限公司湖北分公司，湖北武汉443200；3．中国石油化工股份有限公司化工事业部，北京100728)摘要：某公司煤气化装置自2006年12月建成投产后变换系统设备，管道就多次发生焊接接头开裂。通过对2009年某发生开裂的奥氏体不锈钢管段进行失效分析，对开裂部位进行取样观察和试验研究，结果表明：管道焊接接头的敏化区发生了沿晶开裂。关键词：煤气化；变换气；管道；开裂

2、；奥氏体不锈钢中图分类号：TQ545：TQ050．7文献标识码：B文章编号：1001—4837(2010)11—0053一O6doi：10．3969／j．issn．1O0l一4837．2010．11．010FailureAnalysisforCrackingonPipeWeldJointofCoal——gasificationPlantinServiceSHIJin，CHENQiu—ping，HECheng—hou，WANGHui，JtAGuo—dong，DUChen—yang，CHENYAN—ze(1．Chin

3、aSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute，Beijing100013，China；2．HubeiFertil—izerCompanyofChinaPetroleum&ChemicalCorporation，Wuhan443200，China；3．ChinaPetroleum&ChemicalCorporation，BeOing100728，China)Abstract：Thecoal—gasificationplantisbuiltinDec．2006，and

4、severalcrackshavebeenfoundontheweldjointinoperation．Bywayoffailureanalysistheresearchwasmadeforthecrackingonthepipeweldjointoftheplantin2009，andresultshowsthatintercrystalcrackstakeplaceOilthesensitizedzoneofthejointmadefromausteniticstainlessstee1．Keywords：c

5、oalgasification；shiftgas；pipe；cracking；austeniticstainlesssteel接接头结构，采用氩弧焊打底，E347手工电弧焊0引言填充，焊前不预热，焊后加热到900oC保温近1h进行去应力热处理，但2009年该管段再次发生开某公司煤气化装置于2006年l2月建成投裂，管段见图1，相关参数见表1。产，采用Shell粉煤气化技术，投料运行不久变换系统设备，管道就多次发生焊缝开裂。该公司曾1检测试验对发生开裂的多条管道进行修复处理，如本次失效分析的管段在2008年发生开裂

6、后已将原管段对管段进行宏观检查，并对管段内壁环向焊焊缝割除，并添加一无缝短管组对，形成双环向焊接接头进行渗透探伤检测，见图2～5。结果表明·53·煤气化装置在用工业管道开裂失效分析图4焊接接头内侧丁字口附近放大图图1变换气发生开裂的管段表1管段主要参数参数数值主体材质0Crl8Ni9主要规格／mm0480×l1设计压力／MPa4．0设计温度／℃16O操作压力／MPa3．462操作温度／cC14J4应力分析0K直缝钢管标准GB／T12771—_2000图5环向焊接接头内侧裂纹局部放大图介质变换气(主要成分为H。，C

7、O，H0，环向焊接接头内侧几乎整圈发生开裂，纵向焊接并含有少量N2，CO，Ar，HS，CH)接头位置则未发现裂纹。大量与环向焊缝垂直的支裂纹明显可见，支裂纹之间保持一定间距互相平行排列，支裂纹的长度均比较短，一般不超过10mm。对管段的超声波壁厚测定、硬度检测均未发现异常，抗拉强度和断后伸长率符合标准要求，化学成分分析结果见表2，管段母材P元素含量在考虑测量偏差的前提下能满足标准的要求，焊缝熔敷金属的化学成分分析结果中cr，Ni含量均比相应焊丝或焊条标准的化学成分要求值略低。图2宏观检查发现焊接接头内侧裂纹电镜试

8、样为环向裂纹的断面试样，即观察面为一次裂纹的断面，如图6所示，约5／6壁厚已裂透，仅剩约不到2mm的厚度断开后为新鲜金属表面。断口的微观形貌见图7，呈现典型沿晶开裂的冰糖块状特征，在断面上可以观察到明显的沿晶界二次裂纹。经超声波清洗后，在高倍显示下断口明显存在许多类似腐蚀产物的膜片，如图8所示，能谱分析显示断口上的s元素含量较为丰富。B电镜试样为纵向裂纹的断面试样，即观察