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    螺旋板式换热器失效原因分析

    2015-08-27 13:47:06 擎立换热器 www.gzqingli.com 点击数:

        螺旋板式换热器失效原因分析从现有试样的分析结果和该设备的运行情况看,裂纹起始于螺旋板的冷侧,裂纹穿透后热侧介质串入冷侧,热侧介质中的硫化氢对腐蚀起了促进作用,裂纹性质符合1Cr18Ni9Ti在含Cl-介质中高温下(大于50℃)应力腐蚀开裂的特点。
        因此,该螺旋板式换热器的泄漏失效是典型的Cl-引起的应力腐蚀开裂所致。冷侧介质中存在的大量Cl-和Fe3+可以导致1Cr18Ni9Ti发生应力腐蚀开裂,在大于80℃时,介质中大量的Fe3+缩短了不锈钢在Cl-介质中发生应力腐蚀的诱导期,对开裂起强烈的促进作用[2]。

    螺旋板式换热器
        这是导致换热器过早失效的主要原因。螺旋板筒体母材金相组织中呈带状聚集分布的TiN对材料的抗蚀性有很大的影响,容易造成材料的开裂。而堵板组织中的马氏体可以使材料的内应力增加,奥氏体组织的稳定性降低,对应力腐蚀极为敏感。环境、材料和力学因素(静态拉伸应力)是材料产生应力腐蚀断裂的3个基本条件,对于Cr2Ni奥氏体不锈钢来说,能引起应力腐蚀开裂的常见特定介质有氯化物、氢氧化物和连多硫酸等,较典型的就是Cl-引起的应力腐蚀开裂,已有的研究结果证明,对于Cr2Ni不锈钢,水中所含Cl-的质量浓度在0.2~10mg/L即可导致材料断裂。此外,氧化性的金属离子是强烈的致点蚀剂,金属表面的点蚀坑可造成局部应力集中,点蚀坑内可形成闭塞区,使该处的pH值下降和Cl-富集,提供了有利于应力腐蚀裂纹的成核和扩展的介质———应力条件。H2S和O2的存在,在一定的条件下可促进敏化态的不锈钢产生应力腐蚀开裂。螺旋板式换热器的两端具有缝隙结构,缝隙结构也是导致不锈钢发生应力腐蚀的重要裂纹源,其影响与点蚀相似。
        此外,pH值和温度对应力腐蚀断裂的敏感性也有影响,试验和实践证明,对于固溶态和敏化态的1828型不锈钢,pH值为4时都有一个敏感峰值。在22%的NaCl中,1828型不锈钢的裂纹扩展速度从室温的10-10m/s加速到140℃的10-7m/s,随温度的升高,1828型不锈钢的孔蚀数目也增加。对应于该螺旋板式换热器的实际使用情况,其开裂部位大多位于温度高于80℃的区域,且温度越高开裂越严重。
        焊缝区通常具有接近屈服点的残余应力,因此,该换热器的螺旋板两端有很大的周向焊接残余应力。近缝区母材的金相组织劣化使这些部位的抗应力腐蚀能力下降,表现为应力腐蚀裂纹主要是近缝区的横向裂纹,裂纹向母材和焊缝方向发展,并穿透整个板材。由于螺旋板两端焊缝的径向收缩作用,使螺旋板的两端母材承受了较大的弯曲应力,表现为该处母材多处发生穿透性纵向裂纹。
        综上所述,该螺旋板式换热器的焊缝裂纹为应力腐蚀开裂,介质中的Fe3+和H2S等对加速应力腐蚀裂纹的形核和裂纹扩展起了促进作用

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