顺丁橡胶装置凝聚釜出料线弯头开裂原因研究及对策

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1、顺丁橡胶装置凝聚釜出料线弯头开裂原因研究及对策【摘要】本文通过对凝聚釜出料线弯头裂纹的宏观形貌及腐蚀产物进行多方面分析，认为出料线弯头开裂属于应力腐蚀破裂。通过用宏观和微观检验、材质成份分析、扫描电镜断口观察及能谱分析等方法，分析凝聚釜出料线弯头开裂的原因，并提出相应对策以尽可能避免弯头开裂。【关键字】顺丁橡胶；弯头；开裂；应力腐蚀；氯离子一、前言凝聚釜出料线输送的介质为胶粒水，操作压力0.08Mpa,操作温度为98°Co出料线弯头材质为0Crl8Ni9,弯头外径（1）325mm,壁厚4.5mm,使用约5个月后，于2013年01月

2、发生泄漏，肉眼检查发现此出料线上的两件弯头都存在不同程度的裂纹。二、宏观检验宏观检验结果表明，一件弯头外表面的裂纹产生于弯头弯度较大部位（应力集中部位），且存在较多条贯穿性裂纹,裂纹方向不一，或纵向，或横向。裂纹表面有少量腐蚀产物覆盖。将裂纹掰开后，制备裂纹断口试样，肉眼观察断口宏观形貌。断口表面粗糙，呈瓷状，其表面覆盖一层灰黑色腐蚀产物，断口毗邻部位金属未发生明显的塑性变形。初步判断裂纹是由内表面向外表面扩展。另一件弯头外表面的裂纹产生于焊缝热影响区部位，将裂纹掰开后观察，断口形貌与前述弯头相似。三、微观分析将两件弯头式样磨制裂

3、纹所在部位及较完好部位横截面金相试样，未浸蚀前观察，未见超标冶金缺陷。检查了裂纹沿深度方向的扩展情况，检查结果表明，所有的裂纹均从内表面开始向外表面扩展。裂纹附近金属未发生明显的塑性变形，裂纹有主干、分枝，呈树枝状，裂纹尖端较细。浸蚀后高倍观察结果表明，裂纹多呈沿晶扩展。一件弯头裂纹部位及较好部位组织均为奥氏体，晶粒度均为4.5级，另一件弯头裂纹部位及较好部位组织均为奥氏体，晶粒度均为5.5级，组织均未见异常。四、扫描电镜断口观察及能谱分析将两件弯头泄漏部位沿裂纹打开，制成扫描电镜试样，经多次超声波清洗后，将试样装入扫描电子显微镜

4、内进行高倍观察。可见裂纹沿晶界扩展，断口呈冰糖状，晶粒表面完整、干净，有较强的立体感，为典型的沿晶断裂特征。能谱分析表明，断口表面除基体元素以外，还存在氯元素。五、腐蚀机理分析根据上述对颗粒线弯头进行的综合分析，特别是宏观检查、金相分析及断口分析、能谱检验所揭示的各种宏观及微观特征可以看出，裂纹均从内表面开始向外表面扩展，断口附近及裂纹发生部位均未见明显的塑性变形，裂纹宽度较窄，向纵深发展很深，贯通整个管壁。裂纹在发展过程中有主干、有分支，呈树枝状，裂纹呈沿晶扩展，且存在氯元素,经过化验分析介质中氯离子含量为39.99mg/Lo据

5、此可以认为，颗粒线弯头表面产生裂纹属于氯离子作用下的应力腐蚀裂纹。六、防腐蚀措施和建议结合以上分析得出的结论，凝聚釜出料线弯头产生裂纹是由于管线存在应力和介质中存在氯元素。为了避免凝聚釜出料线弯头再次出现裂纹应解决以下两个方面问题。1、尽可能减小管线存在的应力。经过检查发现，凝聚釜出料线在法兰断开后的自由状态下存在较大错口，一旦强制紧固法兰，管线在弯头处将会产生较大集中应力。应重新对凝聚釜出料线进行配管，以消除由于强制紧固管线而产生的应力集中。2、应尽可能消除介质内存在的大量氯离子。凝聚工艺在设计上使用的是脱盐水，不应该存在大量氯

6、离子。经过排查发现氯离子来源于输送釜内介质用的泵的冷却水。此泵轴封为填料密封，冷却介质为循环水，存在一定的内漏，导致循环水内漏到介质中。经过化验分析发现，循环水氯离子含量为44.69nig/L。为了消除循环水内漏到介质中对管线设备产生的危害，输送介质用的泵的冷却介质可以改为脱盐水，且冷却形式改为循环冷却，这样既消除了介质中的氯离子也尽可能的降低了冷却泵的成本。