空冷器翅片管腐蚀失效分析

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1、空冷器翅片管腐蚀失效分析1.简况某空冷器换热元件为高频焊螺旋翅片管，翅片管基材为10钢，翅片为铝合金，管子规格25×2mm，操作压力0.4MPa，管内介质天然气，进口温度190～200℃，出口温度40℃。2005年，使用了6个月时出现泄漏。2检验分析2.1宏观检验沿翅片管纵向剖开，可以清晰的观察到，管内有腐蚀产物，呈黑色，内壁布满腐蚀坑，管壁厚不均匀减薄，呈全面腐蚀特征，图1；腐蚀产物松散易清理，清洗后的内壁表面呈铁褐色，无金属光泽，存在纵向条纹，蚀坑也呈现一定的方向性，表明介质的流动对腐蚀存在影响。出口端腐蚀较进口

2、端严重。图1翅片管内壁腐蚀形貌2.2化学成分分析在样品上取样进行化学成分分析，结果符合GB/T8163-1987中的10钢标准。2.3金相组织在管子上取样进行金相组织分析。翅片管金相组织为铁素体＋少量珠光体，图2－1、2－2；内壁表面存在全面腐蚀产物和腐蚀坑，图2―3；外壁表面翅片根部存在变形和微裂纹，图2－4、2－5。图2－1金相组织图2－2金相组织图2－3内壁表面腐蚀产物和腐蚀坑图2－4翅片根部变形特征图2－5翅片根部微裂纹图2翅片管金相组织2.4腐蚀形貌在电子显微镜下进行腐蚀形貌高倍观察，见图3，腐蚀形貌特征为

3、腐蚀产物、腐蚀坑和腐蚀产物下的金属基体组织的显现。图3－1腐蚀产物和腐蚀坑图3－2腐蚀产物图3－3基体组织的晶粒晶界3－4基体组织的晶粒晶界图3翅片管微观腐蚀形貌2.5腐蚀产物分析从翅片管内壁表面取粉末样品进行腐蚀产物的X-ary成分分析和X-ary衍射结构分析。腐蚀产物中含有大量的S和Fe，少量的O、Al、Si、P。X-ary衍射结构分析证实腐蚀反应生成物主要为Fe3S4。3.结果分析①材料选用10钢，组织正火状态；管子化学成分和金相组织正常。②翅片管金相检查发现：·内壁表面全面腐蚀；·外壁表面翅片根部存在裂纹，该

4、裂纹的尖端有分叉特征，呈应力腐蚀的特征，裂纹产生于翅片根部焊接出，这个缺陷对设备质量和正常运行存在影响。③翅片管失效特征为内壁表面全面腐蚀，主要表现为内壁表面不均匀减薄，腐蚀产物为黑色，松散易清理。腐蚀产物主要为Fe3S4。④宏观腐蚀形貌表明腐蚀受到液体介质冲刷的影响，微观形貌显现出基体组织的晶粒、的晶界等，表明腐蚀是由电化学过程造成的。从腐蚀区域的分布和腐蚀产物成分分析，说明在空冷器的低温段，由于冷凝水的析出，介质中的硫化氢溶解到冷凝水中，由此，造成了管程严重的H2S腐蚀。⑤外壁存在应力腐蚀裂纹，说明翅片的焊接热影

5、响区存在对应力腐蚀的敏感组织，焊接残余应力较大，在湿硫化氢环境下有发生应力腐蚀的危险。4.结论翅片管是由于管程介质中H2S引起的全面腐蚀破坏。5.建议对操作介质组分进行全面分析，根据介质情况选择耐蚀合金。