(2.39)-金属构件失效分析.ppt
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1、S30403S30403制绕管式换热器管开裂制绕管式换热器管开裂失效分析失效分析InnovationProfessionalCONTENTS目录目录背背 景景 资资 料料宏观及微观形貌宏观及微观形貌显微组织分析显微组织分析2.112.3测测 试试 分分 析析2化学成分分析化学成分分析2.2 总总 结结3显微硬度测试显微硬度测试2.4CONTENTS腐蚀产物分析腐蚀产物分析2.5背 景 资 料PART1InnovationProfessional绕管式换热器属于管壳式换热器的一种,是一种新型高效紧凑换热器,广泛应用于制药、食品、石油、化工、冶金、电力和纺织等行业。在江苏某化工厂的精甲醇生产系统中
2、,由S30403不锈钢焊管制成的绕管式换热器是其精甲醇生产线重要的工艺装备,在使用过程中发现其换热管发生开裂现象,导致介质泄漏,换热管内壁附着有腐蚀产物。换热器共17层换热管,规格为15mmx1.0mm。断裂部位均集中在换热器上部(90高温区)。换热器管程所通介质为贫甲醇,使用温度为35-90,工作压力1.0MPa。贫甲醇中的氯离子含量约为400ppm。测 试 分 析PART 2InnovationProfessional宏观及微观形貌宏观及微观形貌2.1换热器管呈弯曲状态,说明直管供货后均经设备制造单位冷加工弯曲。换热器管开裂方向为周向,均集中在管程高温区,裂纹周围有明显的锈迹。管内介质可能
3、对管子存在一定腐蚀。InnovationProfessional宏观及微观形貌宏观及微观形貌2.1管内表面断口附近存在大量的点蚀坑和微裂纹,局部有较厚的腐蚀产物,证明管内介质对管子存在腐蚀性。管外壁并未发生腐蚀。对该断口采用扫描电镜观察。可看出,图(a)中断口形貌为冰糖状沿晶开裂形貌,图(b)中为解理穿晶开裂形貌。综合分析知,此断口为“沿晶+穿晶”混合断口,断裂机制较为复杂,并非简单的脆性或韧性断裂。从图中还可见泥状花样,泥状花样是腐蚀产物覆盖于断口上形成的,这种形貌与应力腐蚀开裂断面上特有的形貌特征较为接近。InnovationProfessional宏观及微观形貌宏观及微观形貌2.1图为换
4、热器管断口附近一个贯穿性裂纹的照片。可看出,裂纹垂直于长度方向呈闪电状向外表面延伸,由内及外逐渐收窄,说明裂纹起源于管子内表面。该条裂纹经腐蚀后的显微组织照片见图(b),可见裂纹是穿晶和沿晶混合裂纹,这与进行微观观测的断口形貌相一致。InnovationProfessional化学成分分析化学成分分析2.2试样材料成分基本符合GB/T24593-2009中所规定的S30403的成分要求,与设备竣工图所注一致,但Ni元素含量明显低于标准规定值,Ni元素会扩大钢的奥氏体相区,减小铁素体的析出倾向。同时也是奥氏体型不锈钢中非常重要的耐蚀元素,该元素含量偏低会影响材料的耐腐蚀性。含量CCrNiSiPS
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- 2.39 金属构件 失效 分析
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