尿素合成塔冷凝器斷裂分析

時(shí)間：2013-04-16 14:26:05 來(lái)源：作者：

失效冷凝器管材料為316L不銹鋼，經(jīng)固溶處理。管子工作溫度為180℃，工作壓力為16.7kPa，管內(nèi)介質(zhì)為甲酸、氨、一氧化碳。使用約一年后，在管子的一處發(fā)現(xiàn)裂紋。該裂紋產(chǎn)生于焊接處附近。裂紋打開后斷口形貌如圖1所示，斷口處有嚴(yán)重腐蝕特征。管子外表面呈黃褐色，并有腐蝕引起的凹坑。

斷口用掃描電鏡觀察，為典型的沿晶斷裂，有大量沿晶二次裂紋和腐蝕坑特征，見(jiàn)圖2、圖3。對(duì)管子斷口附近表面觀察，可看到沿晶龜裂狀裂紋，見(jiàn)圖4。

斷口附近取樣作金相分析，沿管子外表處有沿晶裂紋，沿奧氏體晶界擴(kuò)展特征，顯微組織屬單相奧氏體，見(jiàn)圖5。

分析結(jié)論：管子在焊縫兩側(cè)處熱影響區(qū)溫度可達(dá)到450～850℃，而該溫度范圍為奧氏體敏化區(qū)。由于碳化物在晶界析出，使晶界附近產(chǎn)生貧鉻，造成晶界抗腐蝕性能降低，在腐蝕介質(zhì)作用下產(chǎn)生晶問(wèn)腐蝕開裂。

圖1 實(shí)物

圖號(hào)：圖1

說(shuō)明：管子裂紋產(chǎn)生于焊接熱影響區(qū)，用人工方法打開裂紋后的斷口形貌，圖中小塊試樣是管子上割下的斷口，斷口表面腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，呈褐色。

圖2 SEI 200X

圖號(hào)：圖2

說(shuō)明：斷口掃描電鏡圖像。典型的沿晶斷裂，并有沿晶二次裂紋。

圖3 SEI 200X

圖號(hào)：圖3

說(shuō)明：斷口高倍圖像。沿晶斷裂及二次裂紋，并有大量的腐蝕坑與位錯(cuò)蝕坑相似，有幾何形狀。

圖4 SEI 200X

圖號(hào)：圖4

說(shuō)明：管子斷口附近外表面掃描電鏡圖說(shuō)像有沿晶腐蝕特征。

圖5 OMI 200X

號(hào)：圖5

說(shuō)明：管子顯微組織，為單相奧氏體，表面有沿晶腐蝕裂紋。試樣經(jīng)鹽酸過(guò)氧化氫水溶液浸蝕。

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