碱管脆性破裂浅析

() %"" %$% 和 ""# $% 是否在正常工作位置 检验 *+,-$ . /01+23 进口数控三坐标测量机 修复与否的简易标志之一，就是看上位计 算 机 ""# 见图 ( ） ，若变动图标能顺利由红 $% 上的变动图标 （
色变为绿色，且能继续操作，则可确认故障排除。 作者单位：襄阳汽车轴承股份有限公司 通信地址：湖北省襄樊市轴承路 4 号 邮 电 编：##4&’’ 话： （ &54&）(!6467&
【 关键词】 碳钢碱管
破裂
研究
维纶纺丝生产为保证纤维色相和后处理的残酸去 除，以及有机分厂 281 生产中的皂化，均大量应用 氢氧化钠。氢氧化钠的供给由酸碱站用泵通过管道输 送，碱管总长约 (&& 余米，采用 !!59()! 无缝管，材 质为 ’& 钢。 $:,0 浓度为 #;&< = > 左右，输送温度为 常温。为防止碱液在管道中因温度降低使固体析出而 堵塞管道，碱管全程设蒸汽伴管。 一、碱管使用现状 维纶厂碱管 475# 年投入运行，分别在 47;! 年、
!"#$% &’%$( )$*#$))+#$*
! !
!
!
碱 管 脆 性 破 裂 浅 析
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
!
!
!
!
! ! !
故障分析
认为耐腐蚀的材料上，且在无明显征兆的情况下突 发，因此是生产安全运行的很大隐患。 碳钢在氢氧化钠水溶液中产生应力腐蚀破裂 （ 又 叫碱性破裂） ，是在各种因素的作用下发生的。
相变温度之间作保温处理，可显著降低对碱脆的敏感 性， 原因在于增大了细微碳化物向晶界析出的分散度。 低 碳 钢 在 7&- 点 以 下 温 度 进 行 处 理 ， 其 碳 化 物 球化而使碱脆敏感性增大。 三、采取的对策
.$ 选用耐应力腐蚀的材料 由 于 合 金 元 素 9: 、 ;< 等 可 减 少 碱 脆 的 敏 感 性 ，
பைடு நூலகம்必要时可在关键部位采用不锈钢管作为碱管的材料， 还可适当采用非金属管材，如硬聚氯乙烯增强玻璃钢 管、聚丙烯增强玻璃钢管等。 四、结语 碱脆造成的设备、管道破坏是经常发生的设备事 故，虽然我们对此有所认识，但还很不够，尤其是对 其产生的机理。碱脆的影响因素众多，在不同条件下 作用的大小不同，因此采取的措施也不尽相同，今后 要进一步研究探索，使碱脆造成的危害得以避免。 作者单位：福建纺织化纤集团有限公司 通信地址：福建省永安市曹运乡汶州村 邮 电 编：0..,-. 话： （ ,!2/）0.0/,,1
8$ 减少碱管的拉伸应力 （ -）减少管道焊缝的残余应力可采取下述方法：
对焊缝进行去应力退火，减缓应力腐蚀进程；焊接方 法上采用二道焊接，减小内应力；采用气焊焊接。由
./0/0!.2 或 ./0/0!103.,-
授课地点： 北京航天长征宾馆
!"#$% &’%$( )$*#$))+#$*
0$ 控制介质中有害杂质
碱液中存在一定的氧化剂，可促成晶粒钝化而晶 界不钝化，从而产生晶间腐蚀，在正应力作用下导致 腐蚀破裂。因此，最好能对介质中有害的氧化剂进行 适当控制。
!"
#$
设备诊断技术与现代 管理研讨班
中国设备管理协会设备诊断工程技术中心 中国运载火箭研究院 北 京 京 航 公 司
授课内容： 现代企业制度与设备管理机制， 设备经济管理， 设 备综合管理， 现代管理方法， 检测与 故 障 诊 断 技 术 的 基 本 原 理 轴承、 齿轮箱等现场诊断 与方法 " 利用先进检测仪器进行电机、 及动平衡演示， 典型故障案例分析， 各种诊断仪器的选型等。 授课时间： 请登陆 ###$%&’($&)*$&+ 或电话查询 联系方式： （ ,-, ） ./0/0!1.
47;; 年发生焊缝破裂，引起碱液泄漏； 477& 年碱槽也
多处焊缝破裂泄漏； 采用焊补等方法修复后， 使用不久 焊缝原位再次发生破裂，在不得已的情况下分别对碱 管和碱槽进行更新。但更新的管道运行不到三年又大 量出现焊缝破裂， 严重影响正常生产和职工人身安全。 对破裂焊缝进行外观检查可见：所有的裂缝都在 管的对接焊缝上，裂缝走向为沿焊缝中部环向裂开， 断口形态为脆性断裂。金相分析为铁素体加珠光体， 故障；而光栅尺的定尺却很少出现故障。 判断或排除故障的方法有三种：一是判定光栅尺 发 生 故 障 比 较 容 易 ， 按 照 ""# $% 提 示 哪 个 伺 服 编 码出错，即检查与之对应的那个光栅尺或者与之相关 的电路，故障点即可确定；二是更换新的读头 （ 必须 是进口同型号的原装备件） ，经过零位调整即可投入 使用；三是修复光栅尺的读头时，要十分注意使用的 粘接剂 （ 不能使用 !&’、黑白胶等 ） ，光学刻度片要 注意清洁，与八个发光二极管所对应的位置要十分精 确。否则，就无法修复 （ 光栅尺读头光学刻度片碎裂 损坏，定尺裂纹、破碎等） ，只有更换同型号备件才
!$ 提高焊缝质量
焊接缺陷的危害除了引起机械强度下降及泄漏 外，还有以下两个方面的问题。 气孔、夹渣、咬边、根部未熔透等缺陷会产生应 力集中，并使缝隙腐蚀的可能性增大，加速应力腐蚀 破裂的进程。 焊接时要严格按焊接规程施焊，避免全位置焊 接，要尽量转动管子让焊工在最佳位置焊接。
0$ 其它因素 （ 含碳量在 ,$,-5 -）钢中含碳量对碱脆的影响。 6,$1!5 范 围 内 的 碳 钢 容 易 发 生 碱 脆 ， 碳 量 大 于 或 小 于此范围都不易发生碱脆。含碳 ,$1-5 的碳钢较含碳 ,$-15的碳钢对碱脆的敏感性小。 （ 1）热处理对碱脆的影响。低碳钢在 7&-67&0
-$ 拉伸应力
包括残余应力、组织应力、热应力、工作应力、 焊接应力等。由于碱管均在焊缝处产生应力腐蚀破 裂，正应力主要是焊接产生的残余应力。正应力越 大，产生应力腐蚀破裂的时间越短。
1$ 特定的介质条件
氢氧化钠的浓度和温度直接影响碳钢是否产生碱 性破裂。温度 .,4 以上，浓度在 !5 以上的碱性溶液 将导致碳钢的碱脆；而最容易产生碱脆的温度是在溶 液沸点 附 近 ， 浓 度 是 在 0,5 附 近 。 约 .,4 是 产 生 碱 脆的界限温度。
-$ 控制温度
由于温度对产生应力腐蚀影响极大，故须适当控 制温度。我厂碱管的温度可从两个方面进行控制： （ -）输送碱液本身的温度必须低于 !,4。 （ 1） 当 环 境 温 度 高 于 -!4 时 应 关 掉 伴 管 的 蒸 汽，既节约能源又减少碱脆的危险。
1$ 控制浓度
碱溶液的浓度越高越容易使管道产生碱脆。因 此， 在生产工艺可行的情况下应尽量降低碱液的浓度。
中国设备工程
!""!#!
于气焊焊接速度慢、温度低，实际上可在焊接过程中 对焊缝产生一定的退火效果。因氧乙炔焰有一定的渗 碳作用，使碳含量较电焊为高，从而起到减低应力腐 蚀敏感性的作用。 （ 1）减少管道焊缝的工作应力。由于该碱管为 间歇式工作，温度经常变化，因此要注意热胀冷缩对 管道产生附加拉应力，使管支承能适应伸缩的变化。 安装时严格按规范要求的跨度设置管架，不能加大跨 距，以免管道产生弯曲应力。
在裂缝处可见枝状微细裂纹，呈晶间破裂状。 对 47;7 年 更 新 的 管 道 焊 接 质 量 进 行 宏 观 检 查 ， 发现存在大量的焊接缺陷；如焊缝未熔透、内表面夹 渣、气孔、错边、焊缝高度达不到要求等。同时对管 材宏观检查，未见明显的腐蚀减薄现象，基本保持原 机械特性。 通过初步分析，认为该焊缝产生的裂缝为应力腐 蚀破裂，即碱性破裂。 二、碱管脆裂的因素分析 为 什 么 原 碱 管 运 行 4& 年 才 出 现 应 力 腐 蚀 破 裂 ， 而大修更新的碱管却使用不到三年就产生大量的应力 腐蚀破裂呢？ 金属材料的应力腐蚀破裂是拉伸应力和腐蚀介质 共同作用的结果。应力腐蚀破裂与纯机械应力造成的 破坏不同，它能在很低的拉伸应力作用下产生破坏； 它与纯腐蚀引起的破坏也不同，在腐蚀强度低的介质 中也能引起破裂。由于应力腐蚀破坏通常发生在人们 能解决问题。
中国设备工程
!""!#!
故障分析
!
!
! !
!
! !
!
! !
!
!
!
! !
! !
!
!
! !
! !
! !
! !
!
!庄
【 摘 要】 维纶生产中造成
!
华
$:,0 输送管道破裂的原因是应力、腐蚀介质及氧化剂的共同作用。在
6&? 以上、 $:,0 浓度 (&@ 时，含碳量为 &)&4@A&)’!@ 的钢管最易发生脆裂。控制碱液的温度 B !&?、浓度B#;&< = > 和有害杂质氧化剂并减少碱管的拉伸应力，可有效防止碱管的脆裂。