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分析螺旋板换热器管板出现裂纹的原因

发布时间:2022-03-21  作者:admin

       螺旋板换热器的管板内存在带状组织夹杂物等缺陷。由于温差应力、制造应力、工作应力、残余应力下造成管板内有很大的应力。通过对腐蚀产物分析表明管板出现裂纹时,管程中的油品进入到裂纹当中进一步加速了腐蚀的发生。
       1、管板材料
       管板采用20R锻造处理,直径为1.5m,厚为200mm,管板与管子的连接采用胀接后焊接。一般管板上有许多条裂纹,且上半部裂纹比较集中。裂纹多起源于管板与管束接头间隙处,裂纹呈环向及径向从管束开始向管板延伸。
       2、腐蚀介质
       腐蚀物中主要含有Fe、Al、C、S、Si、O、Cu。其中Fe、Cu主要来源于钢材本身。C和S来源于油品中,O、Si、Al来自硅铝酸盐裂化催化剂。如果螺旋板换热器管板开裂,管程中的油品进入到裂纹当中,会产生较大的腐蚀作用。
       3、管板组织
       管板断口平整,颜色灰暗,没有塑性变形,属于脆性断裂。裂纹起源于沟槽处,呈树枝状向外发散,尾部尖锐,瞬断区的宏观断口平整,外观比较清晰。裂纹宏观形貌具有应力腐蚀裂纹的典型形貌特征。
       4、断口及腐蚀产物
       使用扫描电镜对断口进行扫描观察,它的平面是断裂单元,在裂纹扩展区,裂缝起源于晶粒内的非金属夹杂物或硬质点,断口微观形貌如河流花样一般从小中心向四周扩展,形态短而弯曲,支流较少,且扩展连续。管板微观裂纹形貌为树枝状分枝,裂纹尾部尖锐,裂纹多以穿过晶界为主,伴随着少量的沿晶,说明断裂接近应力腐蚀断裂。
       5、应力腐蚀
       当螺旋板换热器管板在应力作用下,金属表面的缺陷处或夹杂物形成微裂纹源,孔隙内外溶液不容易对流和扩散。由于裂纹内金属离子和氢离子增多,为了维持电中性,裂纹外的硫阴离子移至缝内,形成腐蚀性酸,使裂纹内腐蚀以自催化方式继续进行。
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