pop装置换热器膨胀节开裂原因分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.comPOP装置换热器膨胀节开裂原因分析陆卫东。王兆伟，沈文明(中国石化上海高桥石油化工公司，上海200137)摘要：POP装置换热器在使用l0个月后，膨胀节就开裂泄漏。通过取样进行化学成分、金相、电镜扫描及其腐蚀产物的能谱分析发现，由氯离子引起的应力腐蚀是导致这种开裂的根本原因，而避免氯离子的结聚是解决膨胀节开裂失效的有效方法。关键词：POP换热器；膨胀节；应力腐蚀开裂中图分类号：TQ0515；TE973．6文献标识码：A文章编号：1001—4837(2005)08—0046一o4ReasonAnalysisontheCra

2、ckProblemofExpansionPointforHeatExchangerinPOPUnitLUWei—dong，WANGZhao—wei，SHENWen—mil1g(SINOPECShanghaiGaoqiaoPetrochemicalCompany，Shanghai200137，China)Abstract：SincetheheatexchangerinPOPuinthadbeenusedfor10months，thecrackandleakagehappenedonitsexpansionpoint．Bymeansofsamplechemicalcomp

3、ositionanalysis，metallographicexamination，SOaR-ningelectronmicmanalyzerandspectrumanalysisofthecorrosionplxxtuction，itwasfoundthatstresscorrosionofchlorinehydmniumWasthebasici~asonthatresultedinthecrackofthistype．TheavailablemethodtosolvethecrackproblemofexpansionpointWastoavoidaccumula

4、tionofchlorinehydmnium．Keywords：POPheatexchanger；expansionpoint；stresscorrosioncracking(SCC)用的膨胀节直径为400lnlTl，材料用304不锈钢，厚31概况ITIITI，公称压力1．0MPa，型号ZDIA(~一1．0一lx3xlX，某万吨POP装置EA321换热器，其壳程介质为外表面采用岩棉保温。纯净循环水，设计温度：30～130oC操作压力：0．63膨胀节失效分析MPa；管程：POP聚醚，温度：140oC，操作压力：0．6MPa；立式放置。2003年l2月初投入使用，2004

5、年3．1材料化学成分l0月其膨胀节环向焊缝上部分位置出现泄漏，大约材料化学成分分析结果见表1。从表中看出，在周长400lnlTl范围内产生环向裂纹。在修理补焊基本符合304奥氏体不锈钢的成分要求。焊缝材料过程中，膨胀节母材上又发现与环焊缝垂直的裂纹。成分无异常情况。检测壁厚基本未减薄。3．2材料金相组织图1为膨胀节材料金相组织，母材、焊缝和热影2膨胀节的设计条件与基本参数响区均为奥氏体组织，母材晶粒正常，焊缝区晶粒粗该换热器的设计条件为壳程压力0．79MPa，选大，热影响区有少量碳化物析出。根据膨胀节化学·46·维普资讯http://www.cqvip.com第22卷

6、第8期压力容器总第153期成分和金相组织结果，出现裂纹不是材料本身问题过的试样，经着色探伤后显示外表面的母材区有明造成的。显的裂纹，并与焊缝相连。表1材料成分分析结果(％)成分CMnsiSPCrNi304母材0．051．120．440．0【)70．025l8．368．0焊缝0．Cr71．260．370．0o80．02ll8．398．4标准l8～8～(304)<0．08<2．0<1．0<0．03<0．o452010．5(a)外表面母材裂纹(a)母材金相组织400×(b)外表面热影响区裂纹(b)热影响区金相组织400×(c)对应外表面裂纹处的内表面未发现裂纹(c)焊缝金相

7、组织400×图1膨胀节材料金相组织3．3裂纹分析(d)着色探伤后显示母材裂纹与焊缝相连3．3．1裂纹宏观形貌图2裂纹宏观形貌图2(a)、(b)为裂纹宏观形貌，箭头所示区域为3．3．2裂纹金相分析外表面裂纹位置，母材和热影响区上均有裂纹，热影为检查裂纹的开裂微观情况，取裂纹尖端部分响区上裂纹与环焊缝平行，母材上裂纹大多与环焊进行金相分析，另一部分进行断口扫描电镜分析。缝垂直。在对应外表面裂纹处的内表面(图2(c))由于裂纹还未扩展至内表面(仅有一薄层相连)，对经检测未显示裂纹，说明裂纹起源于外表面，部分裂其扳断分析。纹尚未扩展到内表面。图2(d)为割下