套管式换热器失效分析.pdf

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1、20】J罐套管式换热器失效分析马十％+李靖*}{Ⅱn≠^§$*、n#t*ⅡⅨ}i女＆w}i女目}}^#*8∞*％§目*”*#$*井ⅡmT#＆*"蕈措^“#^#m十＆日it￡±*键目§t^##￡n女自**＆e*中目*女目lQ0515i##*日H女章#{02544094(20¨1024228m4粜厂订多段vB608套符式换热器，该设簖以女159⋯x5mm不锈钢管为’11心{}．以女219mnI×6mm的碳钢忤为丧宜什巾心惜由90。巧骨和两段卣管焊接而成中心符州端的考竹Hl盘世柞接焊缝处经常发生穿孔导致物料叶赫。笔昔对中心管取样进行丁系统的火敛分析，以确定失救

2、娘心Jj{≈出相咒的改进措施1设备简介vB60s餐管换热器屉某厂甲酸钠午间台弧要的换热啦备，其主要作川足将Nn0H溶液从l20℃加热划170℃，输送到下台成序为o”穗钠的台成反应提供条件。设备山20撇管每段为6m连缝焊接分两排组成，c『】0竹内止H“011济液．夹套管内止m8MPⅡ的蒸汽．换热器的r艺条件见丧1．表l垂管换热嚣I艺条件2检验分析21虫观观察儿中D管样品中选取1埘根管进行失烛分析分别编号为l号管和2号管通过肘样品的右观膨貌分析发现，I≈竹外挚束发现町见裂纹．内鼙仃在多处裂纹，管f内、外肇1．仃在腐蚀产物：2呼管外世存a·多处客观裂纹．焊缝K

3、域俘存臂蚀产物，儿外观形貌¨刳I所示图12号管宏观裂纹形貌税察削l发现．卞裂纹与焊缝方向平{r．存在以韭却源的分支裂纹裂纹周边无可见甥性变形，虬打戊力腐蚀的肇奉特征另外，2号忤_许!焊缝区域经点焊补漏处理在距焊墟4mm左右行在夫时环

4、【_j裂纹22化学成分分析从1q管取样进{』化学成分分忻，结果州r表2．幢验结粜表叫．佯-铺(1号管)材料的化学成仆‘jGB／T20878—2007⋯巾Ocr25N-20的化学成分敢。tq小叫埘j9¨年6J1m，倒教授t_束#JH-“5l【)b40第38卷第2期表2化学成分分析结果％23硬胜待验对裂纹附近的热影响M、焊缝和远

5、离裂纹的母材进行维氏硬度检删结果分别为HV2473Hvl596、Hvl537Ocr25Nt20的标准维氏硬度低于200HV。从硬度榆查结粜来看．母材的硬度符合性能爵求．但焊接热影响区的显微硬度高j远离裂纹母材的硬度．哀蚪焊缝热蟛响区材料碰度存徉不均匀现象。24}I描电镜分析通过取样分析发现．2号钳裂纹断晰删硅qf见裂纹起始部位裂纹稳定圹展K和火稳扩展随这3个K域。，断口町虬多荣山内啭"向畦厚^向扩展帕裂垃，裂纹呈卅晶扩腱裂纹(图2)，断而撕裂K表面存在明显撕裂韧窝肜貌’【嘲3)．断面深色腐蚀K域微观形貌虮l目4、5所小，断嘶{璧【盖了致街的腐蚀产物。圈2

6、自壁自扩展裂垃图5断自扁蚀区局部形貌质相符。黑色氧化物主要成仆为Fe和O，应届丁开裂后进一步氧化所致。26盒州分析从1号管中部取样进行金相分析．该试样未抛光前在靠近内表面郭位即发现明显裂纹。对试样进fr金棚观察发现．试样在抛光态下．靠近内表而部位呈沿品寤蚀形貌特瓶，为孪晶奥氏体“(同6)。材料内部局部存在裂纹，大量裂纹足⋯忻，结粜表明产物中肯打Na、0等兀素，’oL岂舟图6抛光状态的沿晶形挽一≯门渊鬻化T机械2011自。围9焊缝热影响E城晶粒粗赶金剌分析表明，管F呈井L品腐蚀彤貌，裂纹呈啦山腐蚀特征焊缝附近区域品粒粗大．易r裂纹产生＆扩展。27焊缝影响医

7、残余嘘力测址为测啦焊缝影响区域残余应山，选取不禽整舰裂纹的1g弯管进{r残余心力检测．时焊缝附近区域先进行电解抛光处骂-．然后进行环向残余扁山测试。测址采用x-35{)A础x射线成余虚力测试仪．测点柑肘如幽10所示，测点刚距为3mm，测试结粜如同ll所示；幽囤lI残余应力测谴结果分析【目11可得，两条曲线趋势大致相』

8、d，均譬睢型的焊缝区域残余鹿力仆布规律4，『

9、残余盥山址A值均发生在距焊缝4mm位置处，·，r见易庄此医产生应力腐蚀丌裂．这。jr1一心管焊缝4㈨n荭右有较多环向裂纹的宏观观察结粜一致。3综台分析31应力条件中心管在24M乳的操作旭山FI．

10、作应山水平较高，而且泼部位d足焊接残余膻力水平较廊的焊缝热影响K，结合会材{椅验结果．裂纹起酥耻柏组织和裂纹尖端的盘相组织存在显著差别，显第38卷第2期化工机械231微硬度也高于焊缝区和母材，这种差异起源于焊接过程。焊接经历了一系列复杂的非平衡的物理、化学和热力学过程，从而导致焊缝和热影响区晶粒粗大等缺陷，从而使焊接接头处存在较高的焊接残余应力，成为应力腐蚀的敏感部位。3．2腐蚀介质由套管式换热器的工作条件可知中心管的介质主要为高温碱液。奥氏体不锈钢在碱液中的应力腐蚀破裂属于碱脆，产生的机理如下：阳极Fe+30H_HFe02+H20+2e3HFe02‘+

11、H+-+Fe304+H20+2e阴极H++e=H2H=H2t其反应结果是表面生成