蒸汽管失效案例分析

《蒸汽管失效案例分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、蒸汽管失效案例分析蒸汽管失效案例分析［摘耍］20钢是一种常用的结构钢，研究20钢的服役条件和失效原因有很重要的实际意义。本文对现场服役的20钢管结构件进行了成分分析、强度检测、金相组织分析和内外壁腐蚀产物的X-射线衍射分析。实验结果表明：4)127X14mni蒸汽管虽然外表而锈蚀严重，管材组织屮存在较多夹杂，管子内表而的金相组织屮存在带状组织，但管材的常规力学性能没有恶化，仍能满足使用耍求。［关键词］20钢蒸汽管失效分析中图分类号:TU714文献标识码:A文章编号：1009-914X(2014)13-0012-011•概况介绍1.1研究的意义20钢一

2、般在轧制或正火状态下使用，其组织为细珠光体或索氏体加铁索体，在高温下长期服役后，在服役条件下由于质量恶化而产生失效［4］,钢管表面层不仅会发生氧化和脱碳，而且其基体组织也会因碳化物球化其至于石墨化而使其强度下降，并最终导致失效。另外，20钢钢管在使用过程屮还经常发生腐蚀破坏，其腐蚀损坏形式受到钢管的运行环境的管内输运的流体介质种类有关。1.220钢的应用现状20钢是一种应用广泛的结构钢，常用于生产输送流体的管道。在油田生产过程中，20钢被广泛使用制作污水管、稠油区块开采用高温高压注汽管等；在居民生活采暖、化工厂和火电厂中，20钢则主要用丁制作蒸汽锅炉

3、的省煤器和水冷壁炉管。石油化工装置中管道的投资占整个装置投资的相当部分。如何正确选择管道材料，无论从装置操作的安全性，还是在节约装置一次性投资方面都起到非常关键的作用。多年来，20钢以其优良的性能和适宜的价格广泛应用于石油化工及其它行业中［1］。20钢的正常金相组织是铁素体和珠光体。其屮的珠光体是由呈薄片状的铁素体和渗碳体交互排列，从而获得良好的力学性能［2］。20钢具备优良的焊接性能及冷热加工性能，无回火脆性，所以20钢常用于制造压力不高、使用温度低于450°C,非腐蚀性介质中服役的管子、导管等零件，作为锅炉钢，在电厂锅炉、汽轮机及管道等方面获得广

4、泛的应用［3］。1.3实验内容ei27X14mn）蒸汽管，已经运行十年，设计寿命到期。通过对其进行形貌观察和化学成分检测、金相组织分析、常规力孑性能分析,评价管材的组织、力学性能和原材料相比是否恶化，判断能否继续使用。1.4失效分析的重要性产品丧失规定的功能称为失效［4］。美国《金属手册》认为，机械产品的零件或部件处于下列三种状态之一时，就可定义为失效：①当它完全不能工作时；②仍然可以工作，但已不能令人满意地实现预期的功能时；③受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用，必须立即从产品或装备拆下來进行修理或更换吋。判断失效的模式，查找失效原因和机理，提出预

5、防再的诊断、预测和预防理论、技术和方法的交叉综合的分支学科。失效学失效的对策的技术活动和管理活动称为失效分析［5-7］o研究机电产品失效与相关学科的边界还不够明确，它是一个发展中的新兴学科。失效与事故是紧密相关的两个范畴，事故强调的是后果，即造成的损失和危害，而失效强调的是机械产品本身的功能状态［8］。失效和事故常常有一定的因果关系，但两者没有必然的联系［9］。1.实验过程蒸汽管需要加工3个试样，进行拉伸实验和冲击实验，以确定一般的拉伸力学性能和冲击力学性能。经过制样、研磨、抛光、腐蚀及金相观察五个步骤后，进行结果分析。2.实验结果与分析3.1.1宏

6、观分析结果蒸汽管道服役10年后，外部锈蚀较为严重，但内部平滑保持原有金属光泽。现有管壁相对最小壁厚为13・54iimi（原始壁厚为14mm）,失厚并不严重。3.1.2化学成分结果分析管材化学成分的分析结果见表3-1。由于查不到管材的来源，与我国的管材进行对比，符合20g的国标要求，为20g钢材。试验管子的力学性能将与国标中规定的20g的性能进行对比。3.1.3金相组织分析结果（1）管材夹杂管材杂质较多，形状以球形为主。对照金相标准图谱，与“脆性夹杂物分散分布”的4级相近。（2）管材组织由白色铁素体和黑色珠光体组成，晶粒较为细小，晶粒度6.5级。近管内

7、表面带状组织较为明显，带状组织级别为A系列2.5级。带状组织沿管壁向外逐渐弱化。将带状组织明显和不明显的区域进行放大对比观察。可以看出，管材正常组织中珠光体均匀分布在铁素体Z间，无任何方向性；管近内表面局部区域，珠光体则呈现一定的方向性，平行条状分布［9］。带状组织的产生与冶炼浇注后的压力成型加工过程密切相关，原因归纳起来大致有2种：由硫磷等有害杂质成分偏析引起的带状组织;由热加工温度不当引起的带状组织，即热加工停锻温度处于二相区吋（Ari和Ar3之间），铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被割成带状，当冷却到Ari时，带状奥

8、氏体转化为带状珠光体。由上表可以看出，钢材的硫磷杂质含量很少，带状组织的产生可能是第二个原因引起的。带状组织