奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂原因分析及防護措施
時間:2019-06-13
作者:無錫不銹鋼板
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在化工企業(yè)生產(chǎn)過程中,應(yīng)用了大量與各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)接觸的化工機械與設(shè)備,特別是處于高溫、高壓、高流速工況下,這些設(shè)備的腐蝕問題尤為突出。其中無錫不銹鋼由于具有優(yōu)良的耐蝕性和良好的熱塑性、冷變形能力及可焊性而成為化工行業(yè)中重要的耐腐蝕材料,在很多化工裝置中其無錫不銹鋼使用量已達40%之多。但無錫不銹鋼的耐蝕性能是有針對性的,如它在空氣、水、中性溶液和各種氧化性介質(zhì)中是穩(wěn)定的,而在其他的一些介質(zhì)條件下則可能發(fā)生腐蝕破壞。無錫不銹鋼發(fā)生的腐蝕破壞多是局部腐蝕破壞,最常見的有應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕。
某公司海綿鈦生產(chǎn)過程中采用無錫不銹鋼套管冷卻器對四氯化鈦進行冷卻,與四氯化鈦接觸的材料為奧氏體無錫不銹鋼(1Cr18Ni9Ti),與冷卻介質(zhì)接觸的材料為Q235A鋼。套管冷卻器則采用180°彎頭焊接連接。在生產(chǎn)過程中由于四氯化鈦液體中雜質(zhì)含量較高、管路系統(tǒng)密封不嚴,經(jīng)常造成套管冷卻器管道堵塞。在拆除清洗、疏通時發(fā)現(xiàn)套管冷卻器無錫不銹鋼彎頭內(nèi)側(cè)沿彎頭橫切面出現(xiàn)多處裂紋,裂紋呈脆性端口形貌,裂紋與裂紋之間為平行排列,彎頭外觀、幾何尺寸及金屬表面光澤無顯著變化。
奧氏體無錫不銹鋼彎頭開裂的原因分析如下:
(1)彎頭的殘余應(yīng)力未消除,應(yīng)力除了有載荷產(chǎn)生的工作應(yīng)力外,更多的是來自制造過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,如冷加工、焊接、熱加工、熱處理以及裝配過程中引起的殘余應(yīng)力。套管換熱器彎管在內(nèi)壓以及熱應(yīng)力、焊接殘余應(yīng)力等的作用下,會具備一定水平的拉應(yīng)力條件。
(2)在套管換熱器管道內(nèi)主要介質(zhì)為四氯化鈦液體,其中還含有氯化鐵、氯化鈉等氯化物。由于套管換熱器無吹掃、排放裝置,在管道內(nèi)聚集部分四氯化鈦液體和固態(tài)氯化物。在長時間停車過程中造成進入空氣和水滴,導致四氯化鈦水解而堵塞管道,又因氯化物中含有一定的氯離子,使材料的抗腐蝕能力降低,導致了腐蝕的加速。
(3)套管換熱器管道材料為1Cr18Ni9Ti。此材料是最常用的奧氏體無錫不銹鋼之一,它的耐蝕性能、強度和塑性均較高,而且焊接性能也良好,因而廣泛應(yīng)用于對耐蝕性能要求較高的部件。但奧氏體無錫不銹鋼在氯離子環(huán)境中很容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,且一般呈穿晶斷裂。
控制應(yīng)力腐蝕失效的方法,應(yīng)從內(nèi)因入手,合理選材;從外因入手,控制應(yīng)力、控制介質(zhì)或控制電位等。實踐中應(yīng)做到:選用耐應(yīng)力腐蝕材料;控制應(yīng)力;嚴格遵守操作規(guī)程;嚴格執(zhí)行維修與管理條例、法規(guī)、制度。