蒸汽过热器管断裂失效分析.pdf

7 第36卷第10期理化检验一物理分册 Vol36No10 蒸汽过热器管断裂失效分析王印培陈进 fK二’。(华东匣可再瓦而『一’工 00237) 摘要某奥氏体不铸钢刹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完结最表明,蒸汽过热管断裂失效是由碱脆连成的。抽蝼。旦冬苎蝗一薹,乞挑lvr2-~2-暂甏戈产 CRACKINGFAILUREANALYSISONTHESUPERHEATEDSTEAMTUBE WangYinpeiChenlin () mechanicaltesting,microstuctureandEDSstudyindicatedthatthefailarewascausedbycausticembrittlement Keywords CausticembnttlementStainlesssteelFailureanalysis 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 89ram壁厚65ram,材料为 1Crl9Ni9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, 图2蒸汽过热器弯头裂纹宏观形貌 65~7s液位。经采样分析炉水碱度达到不小于 45mg/L要求烘炉与煮炉先后结束后(1Od),转化炉对流段人口温度保持在525c,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℃上的时间达78h,其中300。C 上的达60h。图1蒸汽过热器直管段裂纹宏观形貌 2化学成分分析与铁素体含量测定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/kNaOH,,并保证对蒸汽过热器直管、弯头和焊缝金属的化学成分进行分析,结果见表】由表可见,蒸汽过热器直管与弯头的化学成分符合GB13296—1991对 1CrlgNi9钢的要求, 维普资讯 王印培等:蒸汽过热器管断裂失效分析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,(共8点),;弯头的铁索体含量平均为o+35(共8 点),最高为o+38;焊缝处铁素体含量平均为 ,。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℃水冷。 --1986标准,在过热器直管段取样, 试样为矩形截面全厚度试样拉伸试验按GB228— 1987标准进行。试验温度为室温试样数量为使用态和重新固溶态各两根试验结果见表2。表2拉伸试验结果由表可见,直管材料使用态和重新固溶态的拉伸性能符合GBI3296—1991《锅炉、热交换器用无缝钢管》标准对ICrl9Ni9钢的要求,但直管经重新固溶热处理后,屈服强度和抗拉强度均有所下降,延伸率有所提高。 ,宽度为10n~.m弯曲试样见图3。(a)直管的弯曲试样(b)弯头的弯曲试样图3蒸汽过热器管弯曲试样弯曲试验按GB232--1988标准进行。两种状态的直管和弯头的弯曲试验均按一正一反方向进行, 弯心直径为零弯曲试验结果表明,除使用态的弯头弯曲试样在反弯(弯曲角度为270)时开裂外,其余试样在弯曲试验过程中均未开裂,结果见图4。 4+3硬度对重新固溶热处理前后的蒸汽过热器直管(含焊缝)、。表3数据显示,蒸汽过热器管的硬度值符合 GBI3296—1991《锅炉、热交换器用无缝钢管》标准对ICrl9Ni9钢的硬度要求 5裂纹形态及显微组织检验维普资讯 王印培等:蒸汽过热器管断裂失效分析罾