碱洗塔出口法兰与管线焊缝开裂原因分析

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1、碱洗塔出口法兰与管线焊缝开裂原因分析AnalysisontheReasonofCrackinginWeldedSeamofFlangeandPipelineofOutletinAlkalineTowerKongXiangjun；TaoSida(辽宁石油化工大学，抚顺113001)(LiaoningShihuaUniversity,Fushun113001,China)摘要：某石化公司的碱洗塔出口管线服役仅一年,发现管线的法兰与管线焊缝及热影响区出现二条裂纹。通过对法兰和管板的化学成分、机械性能分析和金相组织检查；焊缝的金相组织及应力分析；腐蚀产物的分析，判定裂纹是在焊接残

2、余拉应力和腐蚀介质同时作用下引起的应力腐蚀裂纹。Abstract:Itisfoundthattherearethreecracksintheweldedseamandheat-affectedzoneofflangeandpipelineoftheoutletlineofalkalinetowerinonepetrochemicalcompany,afteroperatingonlyforoneyear.Byanalyzingthechemistrycomposition,mechanicalcharacterandmetallographicstructureoffla

3、ngeandpipeline,metallographicstructureandstressofweldedseam,andcorrosionproducts,itshowsthatcrackisastresscorrosioncrackthatresidualtensilestressofweldedseamcombineswithcorrosionsubstaneetocreate・关键词：碱性水焊缝拉应力应力腐蚀Keywords:alkalinewater；weldedseam；tensilestress；stresscorrosion中图分类号：U17文献标识码

4、：A文章编号：1006-4311(2011)32-0005-020引言某石化公司的碱洗塔出口管线在2011年4月装置检修时发现出口管线的法兰与管线焊缝及热影响区出现二条裂纹，较长的一条裂纹长度达到为480mm,严重的影响了设备的正常运行，该管线累计运行仅为376天，为此有必要对其作全面的分析，找出产生裂纹的原因，以保证该管线的长期可靠运行。1法兰与管线的制造及工作条件及化学成分分析该管线的法兰使用20钢锻造而成，然后经机械加工制成一个带有锥形颈脖的高颈法兰。加工成型的高颈法兰颈脖的端部与20钢热轧无缝钢管焊接在一起,从而制成了碱洗塔出口管线。管线的设计温度为200°C,而

5、实际工作温度约为165~200°C；设计压力为2.0MPa,实际压力为2.0MPa；工作介质为丙烯、水蒸气和浓度小于10%的NaOH水溶液。截取部分法兰与管线进行化学分析，其化学成分见表lo化学成分分析表明:材料的成分符合GB/T6654-96中20钢规定的指标。2法兰与管线材质力学性能及显微组织分析2.1裂纹形貌检查二条裂纹均起源于管线一侧的热影响区，裂纹垂直于焊缝扩展，并贯穿整个焊缝，延伸至法兰，裂纹除有一主裂纹外，又有树根状的支裂纹；主裂纹比较粗大，支裂纹较细小。2.2力学性能分析从法兰与管线部位切取试样，测定其室温和高温时的机械性能指标[1],测定结果如表2所示。

6、管线和法兰在室温和高温的力学性能均符合标准规定值。2.3显微组织分析从管线，法兰和焊缝分别切取金相试样，对其显微组织进行检验⑵。检验结果如图1所示。法兰与管线的显微组织均为铁素体+珠光体,其显微组织正常。从显微组织中可以看到：有粒状和短片状的碳化物沿铁素体的晶界析出，在晶界则呈串链状分布，这样的分布有利与钢产生沿晶的应力腐蚀破裂创造了有利条件。带状组织及其级别的检验。图2表明：管线除有2条通过整个视场的完整的窄条铁素体带外，无其它带状组织出现，根据带状组织的评定标准可以认定带状组织级别为2级，未超过管线带状组织不得大于2级准规定值。3焊缝的显微组织及应力检查图3显示：焊缝

7、的显微组织则为粗大的呈树枝状结晶的铁素体和珠光体的组织⑶；热影响区的正火区的显微组织则为晶粒细小而均匀的铁素体珠光体，实际晶粒很细，晶粒大小均匀0焊缝应力测试:在对焊缝的金相组织作检查前，对没有开裂的焊缝使用小盲孔释放法测量焊缝应力，共取2个区域，采用YCZ-9型残余应力测试装置，每个区域取3个测试点：焊缝中心和两侧的热影响区，取点的间距为15mm，测量结果列于表3o由表可见焊缝的应力以拉应力为主[4],最大值达到407.5MPa。4裂纹内腐蚀产物的分析对裂纹表面腐蚀产物的结构和组成进行了X射线衍射分析，分析结果表明：腐蚀产物