【摘要】：利用現(xiàn)場宏觀檢查、化學(xué)成分分析、金相組織分析及SEM和EDX分析等方法對某液硫池316L不銹鋼蒸汽管失效部位進行失效原因分析與討論。結(jié)果表明,該液硫池中316L不銹鋼蒸汽管的化學(xué)成分、顯微組織均符合標準。蒸汽管失效主要是由于硫酸對其產(chǎn)生嚴重腐蝕,連續(xù)的腐蝕最終造成斷裂。
【圖文】：

2017,Vol.46,No.20●失效分析●某煉油廠硫磺回收裝置液硫池蒸汽加熱管豎管材質(zhì)為316L，規(guī)格為準50mm×4mm。管內(nèi)介質(zhì)為蒸汽，操作溫度147°，操作壓力0.35MPa。管外介質(zhì)為自硫封罐自流來的液硫。開工運行約20多天，加熱蒸汽管豎管外壁同一高度位置均出現(xiàn)減薄失效情況，甚至發(fā)生斷裂，與設(shè)計壽命相差甚遠。鑒于此，本文基于宏觀檢查、化學(xué)成分分析、金相顯微技術(shù)、SEM和EDX等技術(shù)對該失效案例進行分析，并在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的失效防護措施。1理化檢驗與分析1.1失效鋼管的宏觀分析對失效鋼管進行現(xiàn)場檢查，圖1為失效鋼管外部腐蝕形貌。可見，各豎管失效斷裂部位均出現(xiàn)嚴重腐蝕現(xiàn)象，且均處在同一層面，腐蝕減薄長度約40cm，腐蝕區(qū)域主要處在介質(zhì)氣液交界區(qū)。取某一斷裂豎管上端腐蝕部位進行觀查，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)外壁無明顯的拉伸所致塑性變形，，斷口呈臺階狀。外壁腐蝕較為嚴重，從形貌上看為深淺不一的腐蝕坑，斷口上部接近斷口減薄逐漸劇烈，遠離斷口處逐漸輕微，腐蝕形態(tài)為坑蝕，同一界面為均勻減薄[1]。管內(nèi)壁平整，未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。由此可推測，加熱蒸汽管豎管斷裂主要原因為外部腐蝕減薄致斷裂。1.2鋼管的化學(xué)成分分析失效加熱蒸汽管化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，對比316L不銹鋼的材料化學(xué)成分規(guī)范要求，可得出失效鋼管材料的化學(xué)成分符合相關(guān)標準規(guī)定要求，與設(shè)計316L不銹鋼蒸汽管失效原因分析陳良超1,楊劍鋒1,劉文彬1,石川2(1.北京化工大學(xué)機電工程學(xué)院,北京100029;2.中國航油集團石油有限公司,北京100088)摘要：利用現(xiàn)場宏觀檢查、化學(xué)成分分析、金相組織分析及SEM和EDX分析等方法對某液硫池316L不銹鋼蒸汽管失效部位進行失效原因分析與討論。結(jié)果表明，該液硫池中316L不銹鋼蒸汽管的化學(xué)成分、顯微組織

《熱加工工藝》2017年10月第46卷第20期(a)E/keVCPS→圖4腐蝕產(chǎn)物的SEM形貌和EDX分析Fig.4SEMmorphologyandEDXanalysisforcorrosionproducts圖5腐蝕介質(zhì)的SEM形貌和EDX分析Fig.5SEMmorphologyandEDXanalysisforcorrosivemedium1mm1mmCPS→012345678E/keV012345678選材相一致。1.3鋼管的金相組織觀察對豎管斷面附近進行金相組織觀察，其金相組織形態(tài)如圖2所示。鋼管基體的金相組織為經(jīng)固溶處理的奧氏體，金相組織均勻性尚可，晶界之間無點狀碳化物，晶粒度約為7級。1.4失效鋼管的SEM及EDX分析對失效管材表面進行SEM分析，圖3為高倍觀察試樣的腐蝕表面SEM形貌�？煽闯�，試樣表面非常粗糙，存在大量腐蝕坑，許多點坑相互連接后形成大的坑蝕，并失去規(guī)則幾何形狀的特征[2]。腐蝕發(fā)展是由外至內(nèi)進行，無沖刷腐蝕形貌。采用SEM-EDX對試樣表面腐蝕產(chǎn)物及硫磺介質(zhì)進行成分分析，結(jié)果分別如圖4、5所示。分析可知，腐蝕產(chǎn)物主要成分有硫化合物（SO3）、鐵化合物（FeO）等，硫磺介質(zhì)的EDX分析結(jié)果表明，硫磺中含有溶于水的二氧化碳（20.06%）。2失效原理分析與討論通過對失效蒸汽管的宏觀檢查和微觀分析，確定蒸汽管材質(zhì)和結(jié)構(gòu)質(zhì)量均符合要求，外部介質(zhì)造成的腐蝕是蒸汽管豎管失效斷裂的主要原因。腐蝕導(dǎo)致管壁急速減薄，強度減退，連續(xù)的腐蝕減薄達到一定程度時，加上管線通氣震動的影響，產(chǎn)生疲勞，加劇了管材失效斷裂的產(chǎn)生。對失效管材外壁腐蝕產(chǎn)物EDX分析可以得知腐蝕產(chǎn)物主要包含硫化合物、鐵化合物。其次，液硫池內(nèi)介質(zhì)除液硫外還含有硫化氫、二氧化硫等成分，具有一定腐蝕性，初步推測蒸汽管的腐蝕是由硫化物等造成的。在正常生產(chǎn)情況下，316L蒸汽管的使用壽命一般在3～5年，該失效案例?
【作者單位】： 北京化工大學(xué)機電工程學(xué)院;中國航油集團石油有限公司;
【分類號】：TE986

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