不锈钢反应器的开裂原因分析.pdf

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1、化I机触201l{f不锈钢反应器的开裂原因分析陈定岳¨王启宏2虎建民1陈i1‘邹斌《I?＆『H”#＆*＆#HR％27＆+rⅨ^mq《自m*日)■l#一0{*％t＆8**＆#．￡n口#5##j≈#＆．女#*±f#t，

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4、购一台小锈钢反应器+州岸监椅抽矗发现泼反膻器瑶群接管角焊缝成形质量筹，存在咬边等缺陷，羟盯抽在．顶弃

5、I接管角焊缝艟主焊缝椅出多处弧坑裂纹，存器底部出车{法兰多处开裂。为此，笔者对该设备扦袈原因进行分析。1设备基本情况厦幢器基奉参数见表I。最1反应嚣基本事赦，tnA”t女《m目女《t口EPSg^4∞tJS0，902917070∞IB0”029SU∞04d，200ramx5345mmx19／25mmJISB82652∞32009≈10月*#"镕《女100％¨＆【∞∞05⋯40mm2裂纹基本情况该存器蛀严晕的开

6、军}位于反应器底部出科浊兰的外圆面(囝1)，渗透检测发现泼法兰L存在20多荣5—20toni蚝裂纹，均垂“干捍缝用碳弧气刨制F藏法兰．发现裂纹主要出现在样缝盟法鼍h与法兰棚连处舯封头母材木见开裂。同时托J封头与简体埘接环焊缱上存在一弧坑裂纹(蚓2)．顶酃封头的5个接管角焊缝也存在弧坑裂纹．宦放射状，足寸在∞一8ram之间，从外观看，收担处有一定的内州，收弧时IⅥ明显不充分。图2徒管上弧坑裂纹3结掏殛焊接记录审查罔3为。l：料法”‘，下封头焊接廿点示意图．GB150-1998十规定该结构不适用于承受脉动载*2

7、m．w，196543月±R％rA”科甚【自Ⅻ*ⅡW’}＆m，315020—第38卷第3期化工机械37l荷的容器⋯。图3法兰焊接节点图出料法兰开裂均位于图3所示的B焊缝侧，法兰周向分布有20多条裂纹，有几条裂纹穿透整个法兰厚度，而A焊缝侧未见裂纹。焊接记录显示A焊缝采用钨极氩弧焊(GTAW)，B焊缝采用二氧化碳药芯保护焊(FCAW)。核对检出弧坑裂纹的角焊缝和环焊缝的焊接记录，发现这些焊缝均采用FCAW焊接。4焊接因素分析法兰角焊缝焊接时，无论是外表面的FCAW，还是内表面的GTAW，都有一定的线能量输入，表

8、2列出了该设备角焊缝焊接时的基本参数。可以看出尽管焊接时输入的能量不大，但由于焊接区域较小，同一截面经过了内外3次焊接加热，特别是B侧的二次加热(图1显示该角焊缝焊了两道)使低热传导率、高膨胀系数的不锈钢法兰在焊接过程中，始终处于较高的温度下，在晶间形成C、S、P、Ni等低熔点共晶，极易使一次填充金属较多焊缝产生热裂纹旧1。表2角焊缝焊接工艺参数弧坑裂纹是在焊缝结晶过程中产生的一种高温液化裂纹。焊缝金属结晶时在金属的液一固区间的固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液相不足，在焊缝区的液固界面处开裂产生而裂纹

9、。它与焊工的收弧操作方法有直接的关系，也和采用FCAW焊接方法有关。5法兰材料分析图纸上标注的出料法兰材料为SUS304，但资料上未找到该法兰材料质量证明书。现场检验发现出料法兰开裂最严重，因此将其割下进行材料分析、硬度测定及金相检验。5．1成分分析表3为出料法兰采用ARCMET-8000光谱分析仪分析的材料化学成分，数据为测试3次的平均值。表3法兰材料化学成分％CSiMnCrNiSPMoCuTiNbAlVCo0．1020．5052．06217．968．1160．0ll0．0380．1330．2930．05

10、20．0260．0560．1030．041表4列出了不同标准对SUS304不锈钢及相似材料化学成分的要求‘3。1，这些值为熔炼分析，实际产品中因为成分偏析，允许有一定的偏差。按GB／T222．2006‘61及jIsG0321-2005‘71这两个标准，304不锈钢中碳含量允许偏差±0．01％，锰含量允许偏差±0．04％，铬含量允许偏差-t-O．20％。结合表1、表2及成品允许的偏差值可发现该法兰的C、Mn含量超标，同时含有一定量的cu。表4不同标准中304不锈钢化学成分％史献8。的研究^吼，锰铜茈打l时容妨

11、在奥眨体小锈锕#一-墟肺酃K域产生成分偏折而形成偏斩硪腔n扯成儿作用F使渡膜沿奥氏悼品摊丌裂形成液化裂纹mI让2村料巾不仪台有较高的Mn迁柏定址们cu．扎备产牛液化裂纹的条件盒棚分析表明裂纹为滑晶开裂．这也与文献r8所进的液化裂纹特征矧致52硬哑测定采用Dltr300便拱式雌氏硬度计对该法。进秆硬度测定，钲灶测试3收取、r均伉．自动换算为柑吒硬度测试站朱为1．表血l70¨B．F表晰15211B．出辫140lIB文