高压蒸汽管道封头开裂失效分析

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1、高压蒸汽管道封头开裂失效分析孟庆武。王桥利，祝立群(东北石油大学，黑龙江大庆163318)摘要：为了查明高温蒸汽管道封头开裂失效原因，针对封头进行了开裂形貌、裂纹断口和金相组织等检测分析。结果表明：封头开裂的失效性质是热疲劳，造成封头开裂的主要原因是雨水长期泄漏对高温封头外壁急冷产生热应力，封头锻造工艺造成的组织缺陷也促进了裂纹的萌生和扩展。结合现场实际情况，提出了一些建议措施，避免了类似失效事故的发生。关键词：封头；开裂；蒸汽管道；失效分析中图分类号：TH49；TQ055．8；0343．6文献标识码：B文章编号：1001—4837(2013)11

2、—0052一o4doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2013．11．009FractureFailureAnalysisonHeadofHighPressureSteamPipeMENGQing—wu，WANGQiao—li，ZHULi—qun(NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Inordertofindoutthecrackingcausesofaheadofhighpressuresteampipe，theheadwasan—alyzedfor

3、thecrackingmorphologyanalysis，thefractureanalysisandmicrostructureanalysis．Theresultsshowedthatthecrackingfailurecharacteroftheheadwasthermalfatigue．Themainfactoroftheheadcrackingcausewastheleakageofrainforalongtimeonhightemperatureheadouterwallquenchandproducethermalstress．He

4、adforgingprocessproducemicrostructuredefectsthatpromotethecrackinitia-tionandpropagation．Combiningwiththeactualsituation，remedialmeasuresweretakentoavoidthesimi—larfailureaccidents．Keywords：head；fracture；steampipe；failureanalysis力腐蚀、高温疲劳等失效事故¨一10]。2012年60引言月，某化工厂化肥合成装置中，合成气压缩机

5、入口高压蒸汽管道上的一个放空封头(俗称管帽)发在石油化工和发电厂等企业中，高温高压蒸生了开裂泄漏。该高压蒸汽管道于20世纪9O年汽管道的安全运行十分重要。由于长期高温、交代投人使用，已经使用了20多年。管道尺寸为变温度、流体冲刷、介质腐蚀、管道振动等因素作0355mm×24mm，材质为ASTM335标准的P11用，经过长周期运行之后，高温高压蒸汽管道及其牌号，国内牌号相当于12CrlMoV材质管道内附属件容易发生高温蠕变、热疲劳、冲刷减薄、应蒸汽压力10．5MPa，温度430oC。为了查明高压基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目“石化装置高温高

6、压蒸汽管线开裂失效机理研究”资助(11551001)第3O卷第11期压力容器总第252期组织存在一定缺陷，晶粒大小不均匀，推测在锻造(1)对于高压蒸汽管线保温防护铁皮可能漏时有冷变形再结晶组织，还发现少量魏氏体组织，雨部位，拆除保温铁皮，进行管线外壁着色探伤等说明锻造温度过低或冷却速度过快，降低了封头检测，查找是否存在热疲劳微裂纹，消除安全隐材质的塑性和韧性。患；(2)重视和严格控制高压蒸汽管线保温防护4封头开裂失效性质与原因分析铁皮的施工质量，对于铁皮破损等密封不严部位要及时修复，避免漏雨造成热疲劳失效；封头断口形貌符合应力腐蚀开裂或疲劳开裂(3

7、)改进高压封头加工制造时的锻造工艺，(高温疲劳或热疲劳)特征。封头材质为CrMo耐避免魏氏体等缺陷组织出现，保证封头的强度和热钢，对卤化物介质应力腐蚀比较敏感，但是封头塑形，以提高其抗疲劳强度。开裂断口表面腐蚀产物成分只有铁的氧化物，并未发现任何硫化物和氯化物。应力腐蚀开裂的一参考文献：个显著特征为二次裂纹，而封头断口表面以及附近金相组织中均未发现二次裂纹以及晶间腐蚀痕[1]董雷云，刘长军．长期高温服役主蒸汽管道材质损迹，因而可以排除封头应力腐蚀开裂的可能性。伤分析[J]．压力容器，2005，22(1)：45—48．封头裂纹断口的宏观和微观形貌符合

8、高温疲[2]罗宏建，周重回，郑宏哗，等．发电厂主蒸汽管道开劳或热疲劳的断口特征。现场蒸汽管道压力波动裂分析[J]．压力容器