热网加热器换热管泄漏原因分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com18东北电力技术2008年第8期热网加热器换热管泄漏原因分析LeakageCauseAnalysisonHeat—exchangeTubeofHeatingNetworkHeaters韩德斌，吴细毛(东北电力科学研究院有限公司，辽宁沈阳110006)摘要：阜新金山煤矸石热电有限公司1号热网加热器运行3个月后，换热管发生泄漏。经分析，换热管泄漏是由于不锈钢的应力腐蚀开裂造成的。引起应力腐蚀的主要原因是换热管工作介质中含有氯离子，并且管中存在明显的残余应力。关键词：热网加热器

2、；换热管；泄漏；分析[中图分类号]TK172；TK223，3[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2008)08—0018—04纹，说明裂纹已穿透管壁，内表面裂纹比外表面裂1加热器工作参数纹更加明显；裂纹产生于波节与直管段连接处，这阜新金山煤矸石热电有限公司l号热网加热器是波节管成型时变形最严重的地方；有的裂纹是单运行3个月后，换热管发生泄漏。有关部门委托中一裂纹，有的裂纹有分岔；裂纹多呈曲折状。国科学院金属研究所失效分析中心对换热管泄漏原2．2化学成分因进行分析。该加热器的工作参数：壳程压力为从送检换热管上

3、取样，用直读光谱仪测量其化0．294MPa，温度为245℃；管程压力为1．56学成分，测量3次的平均值结果见表l。表1中同MPa，温度为70～ll5℃。换热管为波节管，管时列出了ASME标准对304不锈钢化学成分的规定内通水，外部为蒸汽；管的材质为304不锈钢。范围。结果说明送检的换热管材质确为304不锈钢。2检验结果表1送检样品的化学成分测量数据％2．1宏观检验图l为泄漏管的宏观形貌，箭头所指锈蚀处是发生泄漏的地方。从图中可看出，换热管多处发生泄漏，泄漏位置均在波节与直管段的过渡位置。将换热管在泄漏位置附近解剖，可同

4、时看到2．3显微硬度内、外表面形貌。图2给出了2处泄漏点的表面相在换热管波节附近取样，制备金相磨面，测量貌(由于管段被掰开，裂纹处有变形，裂纹变得其不同位置的显微硬度，位置分布见图3，其中试更加清晰)，图2左侧为外表面，右侧为内表面。样左部为直管段，右部为波节。显微硬度的测量结从图中可以看出，在泄漏位置内外表面均存在裂果见表2(载荷为25g)。表2说明直管段与波节图1泄漏管的宏观形貌维普资讯http://www.cqvip.com2008年第8期东北电力技术19图2泄漏处管内外表面形貌表2不同位置的显微硬度HV图①处的

5、x射线能谱分析曲线。因该处开裂不严重裂纹不易发现，但有氯元素存在。图5和图6说明换热管的裂纹首先是从内壁开裂的。将一裂纹分开，观察其断口形貌。图7为断口图3测量显微硬度位置图低倍像，x射线能谱分析曲线表明断口上基本未见连接处的硬度明显高于直管段，最大相差超过100氯元素。图8是图7断口不同视场的局部放大像，HV。为穿晶断口，沿滑移解理面开裂。2．4金相组织另从换热管无泄漏处取样拉断，得到拉伸断在换热管直管段和直管段与波节的连接部位分口，如图9所示。断裂特征主要为韧窝，完全不同别取样，观察其金相组织，结果如图4所示。直管

6、于管子裂纹断口表面。位置的组织为正常奥氏体组织；连接部位组织也为3结果分析奥氏体组织，但存在大量的滑移线，说明存在形变强化。a．宏观检查表明，换热管泄漏是因为在直管2．5扫描电镜观察段与波节连接处出现多处穿透性裂纹所致。裂纹多在换热管泄漏点处取样观察其表面形貌。图5呈曲折状，有的分叉。为内壁形貌及x射线能谱分析曲线，未发现氯元b．从化学成分上看，各元素含量均在304不素存在，但可见有分叉裂纹。图6为外壁形貌及左锈钢规定的范围内，该管的化学成分合格。维普资讯http://www.cqvip.com东北电力技术2008年第

7、8期Ca)图4换热管不同位置的金相组织(a)——直管段；(b)——直管段与波节连接位置25o0Fe2Oo0I5001000O500咄FeOO5lOl52OEnergy／keV图5泄漏点内壁形貌及其x射线能谱分析曲线Energy／keV图6泄漏点外壁形貌及其x射线能谱分析曲线Energy／keV图7裂纹断口形貌及其x射线能谱分析曲线维普资讯http://www.cqvip.com2008年第8期东北电力技术21图8图7断口不同视场的局部放大像d．通常奥氏体不锈钢容易在含氯离子的介质发生应力腐蚀开裂，在5O～200℃温度下

8、更易发生(即使氯离子浓度非常低)。引起应力腐蚀开裂的应力以塑性加工的残余应力最为常见。奥氏体不锈钢在含氯离子的介质发生应力腐蚀开裂，断口以穿晶解理为主，或为穿晶和沿晶的混合断口；裂纹一般有分叉，呈树枝状。泄漏点外壁的x射线能谱分析结果中含有氯元素，说明换热管的工作介质中含有氯离子。而管内壁和断口上未见氯离子，可能是因为介质的氯离子