套管式换热器失效分析
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图 ５ 断 面 腐 蚀 区 局 部 形 貌
质 相符 。黑色 氧化 物主 要成 分为 Ｆ ｅ和 ０， 属 于 应
开裂后 进 一步 氧化所 致 。
２ ６ 金 相分 析 ． 从 １ 管 中部 取 样 进 行 金 相 分析 ， 号 该试 样 未
抛 光前 在靠 近 内表 面部位 即发现 明显 裂纹 。对 试
马 小 明 ， ，９ ２年 ６月 生 ， 教 授 。广 东 省 广 州 市 ，１６ ０ 男 １６ 副 ５０４ 。
第３ ８卷
第 ２期
化
工
机
械
２９ ２
２ ３ 硬 度 检验 。
对 裂纹 附 近 的热 影 响 区 、 缝 和 远 离 裂 纹 的 焊 母 材 进 行 维 氏硬 度 检 测 ， 果 分 别 为 Ｈ ２ ７ ３ 结 Ｖ ４． 、 ＨＶ ５ ． 、 Ｖ１３ ７ 。０ ｒ５ ｉ０的 标 准 维 氏 硬 １９ ６ Ｈ ５ ． Ｃ ２ Ｎ２ 度低 于 ２ ０ Ｖ。从硬 度 检 查 结 果来 看 ， 材 的 硬 ０Ｈ 母
度符 合性 能要 求 ， 焊 接 热 影 响 区 的显微 硬 度 高 但
于远 离 裂纹母 材 的硬 度 ， 明焊 缝 热 影 响 区 材料 表 硬度 存 在不均 匀 现象 。 ２ ４ 扫描 电镜 分 析 ． 通过 取样 分 析 发 现 ， ２号 管 裂 纹 断 面 明显 可 见 裂 纹起 始部 位 、 纹 稳 定 扩 展 区 和失 稳 扩 展 区 裂 这 ３个 区域 。断 口可见 多条 由内壁开 向壁 厚方 向
图 ３ 撕 裂韧 窝形 貌
２ ５ 断面腐 蚀产 物分 析 ． 采 集 断 面 中 部 的腐 蚀 产 物 进 行 微 区能 谱 分
析 ， 果 表 明产 物 中含 有Ｎ 、 等 元 素 ， 结 ａ０ 与工 艺 介
图 ６ 抛 光 状 态 的 沿 晶 形 貌
为 ６ 连 续 焊 接 分 两 排 组 成 ， 心 管 内走 Ｎ Ｏ ｍ 中 ａＨ
溶 液 ， 套 管 内走 ０ ８ ａ的蒸 汽 。换 热 器 的 工 夹 ． ＭＰ
艺 条件见 表 １ 。 表 １ 套 管换热 器 工艺条件
图 １ ２号 管宏观 裂纹形 貌
观察 图 １发现 ， 主裂 纹 与焊缝 方 向平行 ， 在 存
Ｖ ６ ８套 管换 热器 是某 厂 甲酸钠 车 间一 台重 Ｂ０ 要 的 换 热 设 备 ， 主 要 作 用 是 将 Ｎ Ｏ 溶 液 从 其 ａＨ
１０ ２ ℃加热 到 １０ ， 送 到 下 一 合 成 工 序 ， 甲 ７℃ 输 为
酸钠 的合 成 反 应 提供 条 件 。设 备 由 ２ ０根 管 每 段
焊缝 处经 常发 生穿 孑 导 致物 料泄 漏 。笔者 对 中心 Ｌ 管取 样进 行 了系统 的失 效分 析 ， 以确定 失效 原 因 ，
并提 出相 关 的改进 措施 。 １ 设 备简 介
存在 多处 裂 纹 ， 子 内 、 壁 上 存 在 腐 蚀 产 物 ； 管 外 ２ 号管 外壁 存在 多 处宏 观裂 纹 ， 焊缝 区域 存 在 腐蚀 产物 ， 外观 形貌 如 图 １所示 。 其
以其 为 源 的分 支裂 纹 ， 裂纹周 边无 可见 塑性 变形 ， 具 有应 力腐 蚀 的基 本 特 征 。 另 外 ， ２号 管 在 焊缝
区域经 点焊补 漏处 理 ， 在距 焊缝 ４ ｍｍ左 右存 在 大
量 环 向裂纹 。
２ ２ 化 学成分 分 析 ．
从 １号管 取 样进 行 化 学 成 分 分 析 ， 果 列 于 结
样 进行 金相 观察 发 现 ， 试样 在 抛光 态下 ， 近 内表 靠
图 ２ 内壁 面扩展 裂 纹
面 部 位 呈 沿 晶 腐 蚀 形 貌 特 征 ， 孪 晶奥 氏 体 为
（ ６ 。材 料 内部 局 部存 在 裂 纹 ， 量裂 纹 是 由 图 ） 大 内表面 开始 向外 扩 展 的 ， 内表 面 裂 纹 处 可 见 晶 近 间腐 蚀 （ ７ ， 图 ） 裂纹 呈穿 晶 型 。
２ 检 验分 析
表２ 。检验 结果 表 明 ， 品 （ 样 １号 管 ） 料 的 化 学 材 成 分与 Ｇ ／ ０ ７ —０ ７ 中 ０ ｒ５ ｉ Ｂ Ｔ ２ ８ ８２ ０ … Ｃ２ Ｎ２ ０的 化 学
成 分一 致 。 ‘
２ １ 宏 观观 察 ．
从 中心 管样 品 中选 取 两 根管 进 行 失 效 分 析 ，
扩 展 的裂 纹 ， 纹呈 沿 晶扩 展裂 纹 （ ２ ， 面撕 裂 图 ）断
图 ４ 深 色腐 蚀 区 域 形 貌
来自百度文库
裂 区表面存 在 明 显 撕裂 韧 窝 形 貌 （ ３ ， 面 图 ）断
深 色腐 蚀 区域 微 观形 貌 如 图 ４ ５所 示 ， 面 覆 盖 、 断 了致 密 的腐 蚀 产物 。
￣１９ ｍ × ｍ 不锈钢 管 为 中心 管 ， ￣ １ｍｍ× ｂ５ ｍ ５ｍ 以 ｂ ９ ２
分别 编号 为 １号管 和 ２号 管 。通过 对样 品 的宏观 形貌 分析 发现 ， １号管 外壁 未 发 现可 见 裂 纹 ， 内壁
６ ｍ 的碳 钢管 为夹套 管 。 中心管 由 ９ 。 ｍ ０ 弯管 和两 段直 管焊 接 而成 。 中心管两 端 的弯管 和直 管焊接
关 键 词 套 管 式 换 热 器 应 力 腐 蚀 失 效 分 析 中 图分 类号 Ｔ ０ １５ Ｑ ５ ． 文献标识码 Ｂ 文章编号 ０ ５ －０ ４ ２ １ ） ２０ ２ －４ ２４６９ （０ １０ －２８０
某厂 有多 段 Ｖ ６ ８套 管 式换 热 器 ， 设 备 以 Ｂ０ 该
２８ ２
化
工
机
械
２１ ０ １焦
套 管 式 换 热 器 失效 分 析
马小明 李 靖
（ 南理工大学 ） 华
摘
要
通 过 化 学成 分 分 析 、 描 电镜 及 残 余 应 力检 测 等 方 法 对 套 管 式 换 热 器 的 泄 漏 原 因进 行 失 效 分 扫
析， 并提 出了相应的对策措施 ， 以防止类似事故的重复发生。
质 相符 。黑色 氧化 物主 要成 分为 Ｆ ｅ和 ０， 属 于 应
开裂后 进 一步 氧化所 致 。
２ ６ 金 相分 析 ． 从 １ 管 中部 取 样 进 行 金 相 分析 ， 号 该试 样 未
抛 光前 在靠 近 内表 面部位 即发现 明显 裂纹 。对 试
马 小 明 ， ，９ ２年 ６月 生 ， 教 授 。广 东 省 广 州 市 ，１６ ０ 男 １６ 副 ５０４ 。
第３ ８卷
第 ２期
化
工
机
械
２９ ２
２ ３ 硬 度 检验 。
对 裂纹 附 近 的热 影 响 区 、 缝 和 远 离 裂 纹 的 焊 母 材 进 行 维 氏硬 度 检 测 ， 果 分 别 为 Ｈ ２ ７ ３ 结 Ｖ ４． 、 ＨＶ ５ ． 、 Ｖ１３ ７ 。０ ｒ５ ｉ０的 标 准 维 氏 硬 １９ ６ Ｈ ５ ． Ｃ ２ Ｎ２ 度低 于 ２ ０ Ｖ。从硬 度 检 查 结 果来 看 ， 材 的 硬 ０Ｈ 母
度符 合性 能要 求 ， 焊 接 热 影 响 区 的显微 硬 度 高 但
于远 离 裂纹母 材 的硬 度 ， 明焊 缝 热 影 响 区 材料 表 硬度 存 在不均 匀 现象 。 ２ ４ 扫描 电镜 分 析 ． 通过 取样 分 析 发 现 ， ２号 管 裂 纹 断 面 明显 可 见 裂 纹起 始部 位 、 纹 稳 定 扩 展 区 和失 稳 扩 展 区 裂 这 ３个 区域 。断 口可见 多条 由内壁开 向壁 厚方 向
图 ３ 撕 裂韧 窝形 貌
２ ５ 断面腐 蚀产 物分 析 ． 采 集 断 面 中 部 的腐 蚀 产 物 进 行 微 区能 谱 分
析 ， 果 表 明产 物 中含 有Ｎ 、 等 元 素 ， 结 ａ０ 与工 艺 介
图 ６ 抛 光 状 态 的 沿 晶 形 貌
为 ６ 连 续 焊 接 分 两 排 组 成 ， 心 管 内走 Ｎ Ｏ ｍ 中 ａＨ
溶 液 ， 套 管 内走 ０ ８ ａ的蒸 汽 。换 热 器 的 工 夹 ． ＭＰ
艺 条件见 表 １ 。 表 １ 套 管换热 器 工艺条件
图 １ ２号 管宏观 裂纹形 貌
观察 图 １发现 ， 主裂 纹 与焊缝 方 向平行 ， 在 存
Ｖ ６ ８套 管换 热器 是某 厂 甲酸钠 车 间一 台重 Ｂ０ 要 的 换 热 设 备 ， 主 要 作 用 是 将 Ｎ Ｏ 溶 液 从 其 ａＨ
１０ ２ ℃加热 到 １０ ， 送 到 下 一 合 成 工 序 ， 甲 ７℃ 输 为
酸钠 的合 成 反 应 提供 条 件 。设 备 由 ２ ０根 管 每 段
焊缝 处经 常发 生穿 孑 导 致物 料泄 漏 。笔者 对 中心 Ｌ 管取 样进 行 了系统 的失 效分 析 ， 以确定 失效 原 因 ，
并提 出相 关 的改进 措施 。 １ 设 备简 介
存在 多处 裂 纹 ， 子 内 、 壁 上 存 在 腐 蚀 产 物 ； 管 外 ２ 号管 外壁 存在 多 处宏 观裂 纹 ， 焊缝 区域 存 在 腐蚀 产物 ， 外观 形貌 如 图 １所示 。 其
以其 为 源 的分 支裂 纹 ， 裂纹周 边无 可见 塑性 变形 ， 具 有应 力腐 蚀 的基 本 特 征 。 另 外 ， ２号 管 在 焊缝
区域经 点焊补 漏处 理 ， 在距 焊缝 ４ ｍｍ左 右存 在 大
量 环 向裂纹 。
２ ２ 化 学成分 分 析 ．
从 １号管 取 样进 行 化 学 成 分 分 析 ， 果 列 于 结
样 进行 金相 观察 发 现 ， 试样 在 抛光 态下 ， 近 内表 靠
图 ２ 内壁 面扩展 裂 纹
面 部 位 呈 沿 晶 腐 蚀 形 貌 特 征 ， 孪 晶奥 氏 体 为
（ ６ 。材 料 内部 局 部存 在 裂 纹 ， 量裂 纹 是 由 图 ） 大 内表面 开始 向外 扩 展 的 ， 内表 面 裂 纹 处 可 见 晶 近 间腐 蚀 （ ７ ， 图 ） 裂纹 呈穿 晶 型 。
２ 检 验分 析
表２ 。检验 结果 表 明 ， 品 （ 样 １号 管 ） 料 的 化 学 材 成 分与 Ｇ ／ ０ ７ —０ ７ 中 ０ ｒ５ ｉ Ｂ Ｔ ２ ８ ８２ ０ … Ｃ２ Ｎ２ ０的 化 学
成 分一 致 。 ‘
２ １ 宏 观观 察 ．
从 中心 管样 品 中选 取 两 根管 进 行 失 效 分 析 ，
扩 展 的裂 纹 ， 纹呈 沿 晶扩 展裂 纹 （ ２ ， 面撕 裂 图 ）断
图 ４ 深 色腐 蚀 区 域 形 貌
来自百度文库
裂 区表面存 在 明 显 撕裂 韧 窝 形 貌 （ ３ ， 面 图 ）断
深 色腐 蚀 区域 微 观形 貌 如 图 ４ ５所 示 ， 面 覆 盖 、 断 了致 密 的腐 蚀 产物 。
￣１９ ｍ × ｍ 不锈钢 管 为 中心 管 ， ￣ １ｍｍ× ｂ５ ｍ ５ｍ 以 ｂ ９ ２
分别 编号 为 １号管 和 ２号 管 。通过 对样 品 的宏观 形貌 分析 发现 ， １号管 外壁 未 发 现可 见 裂 纹 ， 内壁
６ ｍ 的碳 钢管 为夹套 管 。 中心管 由 ９ 。 ｍ ０ 弯管 和两 段直 管焊 接 而成 。 中心管两 端 的弯管 和直 管焊接
关 键 词 套 管 式 换 热 器 应 力 腐 蚀 失 效 分 析 中 图分 类号 Ｔ ０ １５ Ｑ ５ ． 文献标识码 Ｂ 文章编号 ０ ５ －０ ４ ２ １ ） ２０ ２ －４ ２４６９ （０ １０ －２８０
某厂 有多 段 Ｖ ６ ８套 管 式换 热 器 ， 设 备 以 Ｂ０ 该
２８ ２
化
工
机
械
２１ ０ １焦
套 管 式 换 热 器 失效 分 析
马小明 李 靖
（ 南理工大学 ） 华
摘
要
通 过 化 学成 分 分 析 、 描 电镜 及 残 余 应 力检 测 等 方 法 对 套 管 式 换 热 器 的 泄 漏 原 因进 行 失 效 分 扫
析， 并提 出了相应的对策措施 ， 以防止类似事故的重复发生。