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導致鈦螺旋板換熱器的管板失效的原因分析

  1、管板材料
  管板采用20R鍛造,管板直徑1.5m,管板厚度200mm。管板與管子的連接在脹接后進行焊接。鈦螺旋板換熱器管板一般存在多處裂紋,管板的裂紋比較集中在上半部。裂紋主要發生在管板與管束接頭的間隙處。裂紋從管束向管板呈環形和徑向擴展。
  2、腐蝕介質
  腐蝕性物質主要含有Fe,Al,C,S,Si,O和Cu。其中,Fe和Cu主要來源于鋼本身。 C和S衍生自油,O,Si和Al衍生自硅鋁酸鹽裂化催化劑。如果管板破裂,管中的油會進入裂縫并產生很大的腐蝕作用。
  3、管板組織
  鈦螺旋板換熱器的管板具有扁平的斷裂,顏色為灰色,沒有塑性變形,這是脆性斷裂。裂縫起源于凹槽并以樹枝狀形狀向外發散。尾部尖銳,瞬斷層帶的宏觀斷裂平整,外觀清晰。裂紋的宏觀形態具有應力腐蝕開裂的典型形態特征。
  4、斷裂和腐蝕產物
  用掃描電子顯微鏡對斷裂進行掃描,顯示其平面為斷裂單元,在裂紋擴展帶中,裂紋源于非夾雜物或晶粒中的一個硬點,斷裂形態如河紋一樣是從中心向周圍區域擴展,短而彎曲,支流較少,連續擴展,管板的形態主要是樹枝狀分枝,裂紋尾部尖銳;裂紋形態主要是由晶粒形成的,伴隨著少量的沿晶,說明斷裂接近應力腐蝕斷裂。
  5、應力腐蝕
  當管板處于應力下時,金屬表面上的缺陷或夾雜物形成微裂紋源,并且孔內外的溶液不易對流和擴散。由于裂縫中金屬離子和氫離子的增加,為了保持電中性,裂紋外的硫陰離子進入狹縫形成腐蝕性酸,使裂紋內部腐蝕以自催化方式繼續。
  鈦螺旋板換熱器的管板存在帶狀夾雜等缺陷。由于溫差應力、制造應力、工作應力和殘余應力的存在,管板中存在大量殘余的應力。腐蝕產物分析表明,當管板出現裂紋時,管道中的油進入裂紋中,進一步加速了腐蝕。
2021/04/08 11:00:45 116 次

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