应力腐蚀失效分析案例.

4 金相分析
在爆口附近制备金相试样,晶粒度3～6级,单 相奥氏体,沿晶裂纹,裂纹中充满灰色的腐蚀物。
5 电子探针检验
断口及管子外表面氧化物成分见表3, 能谱分析发 现管子微裂纹处存在Ｃｌ、Ｓ元素。
6 内应力分析
在小弯头区域取样用衍射仪2θ 法进行测量,其结果 见表4。 Ｆe(222)晶面应力常数为586,计算求得σ =164 ＭＰa(压应力)，试验还表明试样存在明显的应力梯度。
7 结果分析
ＳＵＳ304管材化学成分及机械性能均符合有关标准, 管壁未减薄 ,金相组织也未发现异常。一次失效事故中所 有的爆口和裂纹既不存在于管子的直段也不在管子变形量 最大和炉温最高的下弯头处 , 而全部集中在变形量不大的 小弯头附近 , 表明该材料在同一环境下失效与小弯头附近 材料的状况有某种关系。爆口附近及管子内外壁小裂纹的 形貌均为沿晶裂纹,裂纹中充满灰色的腐蚀物,爆口及裂纹 方向与弯头加工变形方向垂直。尽管经过爆管和试样割取 释放了大部分的内应力 , 衍射测量中仍可发现试样中存在 明显的应力和应力梯度，可以确定失效的原因是由于应力 腐蚀所致。
8 防治对策
近年来，我国沿海地区大容量机组安装较多 , 不锈钢管材失 效爆破的事故时有发生,并几乎都是应力腐蚀所致,一爆就是一大 片,对正常生产影响较大。由于地处沿海地区,特别是南方亚热带 气候,控制腐蚀介质或腐蚀气氛的难度较大,有些生产单位曾寄希 望于更换更高档次的材料以求保证机组的正常运行 , 以致机组安 装及维修的费用增大,造成不必要的浪费。304这种管材是比较成 熟的材料,国外已有多年的运行历史，是比较理想的材料对氯离 子和应力腐蚀比较敏感是奥氏体不锈钢的共同弱点 , 材料本身的 内应力和外部的腐蚀介质或腐蚀气氛是不锈钢材料应力腐蚀失效 的内因和外因 , 只要能有效控制就能有效降低其失效几率。沿海 地区的机组除了要加强措施做好防腐工作外 , 更重要的是要从控 制内因方面着手 ,制造厂家和安装单位对弯管的不圆度和弯管及 焊接的热处理工艺等方面应严加控制 , 尽可能减少直至消除管材 的残余应力。使用单位对可疑的管段区域要进行应力检查 , 发现 有异应进行消除应力处理,发现微裂纹者应尽快更换,便可将事故 消灭在萌芽状态之中。
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从断口表面的电子探针分析结果 ,致密氧化层表明这 种爆破失效是一缓慢的过程,管子的有关区域有可能在投 入运行之前就存在一些缺陷。经了解, 由于工程进度的 原因,这批管子在安装前已在工地放置了1年多时间,由于 工地面临大海,又属于亚热带地区,空气湿度大,具有形成 应力腐蚀的外部条件。夹持管材料延伸性较好,小角度处 转弯较多但变形量不大，从管子外壁局部区域存在弯管 时留下的压痕可推断弯管时加热温度不足。从试样内应 力分析可见管子弯后热处理不妥导致这一区域的残余应 力得不到有效消除,加上该电厂的特殊地理环境气候条件, 使得裂纹沿着管子拉应力垂直方向开始萌生并逐渐加深 , 致使投入运行3000 多小时就爆破失效。众多管子几乎在 同一时间爆破,而破口既有由内向外也有由外向内 ,横向 小裂纹管子内外壁均有,表明腐蚀介质或气氛对管子内外 壁的入侵是同时的、均匀的。
2 宏观检验
爆口均发生在小角度17°30′弯头附近,裂口均为横向, 在一次爆口的 6 根管子中有些管由外向内裂 , 有些则由内向 外裂,管径未涨粗,断口较平整,裂口内壁附近存在平行的未 穿透的横向裂纹,管外壁附有黑色的氧化层，管外壁局部有 弯管留下的压痕,这些区域的背面有较浅的横向裂痕萌生。
3 化学成分及机械性能检验
案例 火电机组奥氏体钢管材失效分析
1 背景介绍
2 宏观检验 3 化学成分及机械性能检验
4 金相分析
5 电子探针检验
6 内应力分析
7 结果分析 8 防治对策
1 背景介绍
广东省沿海某电厂发生的一起煤气炉爆破事故。该电厂1 号机组的锅炉,是国内某锅炉厂D1025/18.2-Ⅱ3型再热自然循 环煤气炉,过热蒸气最大连续蒸气量1025ｔ/ｈ,出口压力17.4 ＭＰａ,出口温度540℃。全大屏过热器共有4屏,布置在炉膛 上部,横向节距2743.2ｍｍ,纵向节距61ｍｍ,管径51ｍｍ×7 ｍｍ,外圈第1、2根和最内圈作夹持管，材料为ＳＵＳ304Ｈ ＴＢ,其余管均为12Ｃr1ＭｏＶ,每大屏由8小屏组成,每小屏 有6根管子,绕成Ｕ形。全大屏工质进口温度为406℃,工质出 口温度462℃,工作压力18.6ＭＰａ。机组自投入使用到该次 事故发生累计运行3400ｈ,本次事故爆破的全大屏过热器管共 18根, 其中12根为二次事故所致。
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