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大口徑厚壁鋼管制發電廠蒸發器的加熱器上端蓋應力腐蝕斷裂分析
該上端蓋為304大口徑厚壁鋼管制成。蒸發器為ZF-40T型;工作壓力:殼體11kgf/om2(7.87315×105 Pa),管8kgf/cm3 (78. 45320×104 Pa);工作溫度:殼體27500,管175℃;蒸汽量40t/h;給水溫度160℃。累計運行一年后,產生泄漏,經探傷檢查發現大口徑厚壁鋼管上大小裂紋14條,裂紋分布在筋板與端蓋殼體相連接的角焊焊縫附近,距焊縫邊緣均在20 mm之內。裂紋由內壁開始向殼體外表面發展,形成穿透性裂紋,裂紋附近金屬無變形。此外封頭內壁有較多的棕紅色腐蝕產物及腐蝕凹坑。
據分析,加熱器大口徑厚壁鋼管內介質情況是:pH>11.8,溶解全固形物質為11290mglL;4337mg/L; Cl一1150 mglL; N03 1840 mg/L, S102 2000 rug廠L; C02 18 mg當量/L.OH- 36 mg當量/L;酚酞堿度93 mg當量/L;甲基堿度4 nag當量/L;加氨處理NH42~3 mg/L。這說明水中含鈉,堿性較大,面上封頭由于筋板附近焊縫有咬邊、焊瘤等缺陷,由于焊接結構不夠合理形成較大的焊接應力。
斷口分析。沿裂紋敲斷后發現,斷口表面都較平直,并附有較厚的棕黑色氧化鐵銹,此外還附有一層白色的鹽堿水垢,說明含鹽堿性的水滲入裂紋縫隙,經過濃縮、蒸發而殘留下白色的鹽堿垢。如果將裂紋附近的大口徑厚壁鋼管取樣進行宏觀浸蝕,則可發現,主裂紋與焊縫相平行,有較多的分枝裂紋。
微觀分析表明,裂紋源發生于上蓋殼的內壁焊縫熱影響區,主裂紋粗鈍。裂紋附近組織無異常,為鐵素體與珠光體,晶粒度6~8級。裂紋有穿晶型的,也有沿晶型的。
對大口徑厚壁鋼管材料的化學成份、力學性能、金相組織、冶金質量都進行了復驗,結果表明:材料的質量合乎標準。
根據以上試驗結果表明,大口徑厚壁鋼管的斷裂原因是,由于在含鹽堿性的水中,上蓋板焊接過程有相當的殘余應力,因此產生了應力腐蝕斷裂(堿脆)。上蓋板距焊縫20 mm處裂紋的全貌。防止措施是想辦法消除大口徑厚壁鋼管殘余應力,改進焊接質量,這個問題是可以解決的。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業有限公司
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