蒸汽过热器管断裂失效分析.docx

蒸汽过热器管断裂失效分析.docx蒸汽过热器管断裂失效分析
王印培陈进
（华东理工大学化机所上海200237）
摘要：某奥氏体不锈钢制蒸汽过热器管在加碱煮炉过程中发生断裂。采用力学性能测定宏微观检验及能
谱分析，对该断裂管进行了分析研究。结果表明，蒸汽过热管断裂失效是由碱脆造成的。
主题词：碱脆；不锈钢；失效分析
1概述
某炼油厂新建制氢装置的转化炉蒸汽过热器管在中压汽包加碱煮炉过程中多处发生断裂。蒸汽过热器 管外径C>89nini,壁厚6. 5mm,材料为lCrl9Ni9奥氏体不锈钢。经现场检查，断裂均发生于与集汽管相连的蒸 汽过热器的弯管上，裂纹大多位于焊接热影响区，为环向裂纹，在裂口周围管外有结碱。典型的裂纹宏观
形貌见图1和图2。
图1蒸汽过热器直管段裂纹宏观形貌
图2蒸汽过热器弯头裂纹宏观形貌
蒸汽过热器与中压汽包相连通，管外被转化炉炉气加热，管内为过热蒸汽。转化炉投入运行前先烘炉 并对中压汽包进行加碱煮炉，煮炉碱液按每立方米各加入NaOH, Na2P044kg的要求配制，并保证65%〜75% 液位。经采样分析炉水碱度达到不小于45mg6L要求。烘炉与煮炉先后结束后（10d）,转化炉对流段入口温度 保持在525°C,中压汽包仍保压运行。运行一天后发现蒸汽过热器泄漏蒸汽，漏点不断扩大，迫使转化炉降 温停炉。根据现场操作记录，在煮炉过程中，蒸汽过热器的蒸汽温度在200笆以上的时间达78h,其中300'C 以上的达60h。
2化学成分分析与铁素体含量测定
对蒸汽过热器直管、弯头和焊缝金属的化学成分进行分析，结果见表1。由表可见，蒸汽过热器直管与 弯头的化学成分符合GB13296T991对lCrl9Ni9钢的要求。
表I直管、弯头和焊缝金属的化学成分侦夕）
C
Mn
Si
Cr
Ni
S P
GB13296- 1991 要求
0 04- 0 10
<200
<1 00
1& 00- 2Q 00
& oo- n o
<Q 03
<0 035
直管
0 052
1 25
0 48
Id 49
IQ 36
a 029
a 035
直管焊缝
0 052
L «W
0 53
1$ 60
ft 99
a on
0 031
弯头
0 052
L 28
Q 72
1& 93
10 39
Q 024
a 035
弯头焊缝
0 051
1加
0 47
19. 72
IQ 00
Q 012
0 035
采用铁素体含量测定仪对蒸汽过热器中已开裂的直管、弯头及其焊缝处的铁素体含量进行测定，结果 直管的铁素体含量平均为L 5%（共8点），最高为1. 84%;弯头的铁素体含量平均为0. 35%（共8点），最高为0. 38%; 焊缝处铁素体含量平均为319%,%。可见，蒸汽过热器管铁素体含量正常。
3蒸汽过热器管内壁渗透液检验
为检验过热器管焊缝以外其它部位是否有裂纹，将过热器直管（部分）及弯头沿对称轴切开，进行内壁 渗透液检验。结果显示，除了已穿透的裂纹及部分分叉外，未发现其它裂纹。
4力学性能测试
力学性能试样均为两种状态，即过热器管的使用态和重新固溶热处理状态。重新固溶热处理工艺为1050°C 水冷。

按GB6397-1986