印染机筒体接管部位开裂失效分析.pdf

《印染机筒体接管部位开裂失效分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、378化工机械2010钷印染机简体接管部位开裂失效分析潘柏定+高正良崔华松谢生华潘金平李勇柴建强(嘉兴市特种设备检测院)摘要利用光学显微镜、扫描电镜和电子能谱仪，从印染机筒体材料的化学成分、裂纹的宏观和微观形貌、断12'形貌以及腐蚀产物成分等方面，分析了印染机接管开孔部位开裂失效的原因。关键词印染机奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂中图分类号TQ050．9文献标识码B文章编号0254-6094(2010)03-0378-03印染机大多采用奥氏体不锈钢制造，因其不会生锈而影响被染织物品质，同时具有优良的机械和加工性能，但奥氏体不锈钢

2、在某些介质中容易发生应力腐蚀开裂。迄今已有许多关于奥氏体不锈钢容器应力腐蚀开裂的事故发生，其中大多数与石化行业的含cl一和H：S介质有关，对于印染环境中的应力腐蚀分析报道较少¨“1。笔者分析了某印染机简体接管部位开裂失效原因，在产生裂纹的简体上截取试件，进行材料化学成分、裂纹宏观和微观形貌、断口形貌以及腐蚀产物实验分析，并提出了预防类似开裂失效的措施。1开裂设备情况某染整公司的不锈钢高速染色机操作压力0．35MPa，工作温度147℃，介质为染液，简体内径4,1000mm，壁厚为4．5mm，采用316L奥氏体不锈钢制造。染

3、色体简体(图1)上有一个直径4,800mm的接管，接管壁厚4．5mm，开孔接管处设置有加强板。染色机于l998年投入使用，2008年9图1染色机结构简图月对其进行渗透检验时在加强板上发现大量裂纹(图2)。随后将加强板去除，对加强板覆盖下的筒体进行渗透检验，发现筒体上也存在大量裂纹(图3)。图2加强板上裂纹图3加强板覆盖下筒体上的裂纹从裂纹的宏观形貌来看，加强板上裂纹均沿·潘柏定，男。1966年6月生，高级工程师。浙江省嘉兴市，314001。第37卷第3期化工机械379垂直于接管焊缝方向，且分布疏密不同，少数裂纹横向贯穿整

4、个板宽，有的扩展到角焊缝上，多数裂纹长度较短；加强板覆盖下的简体上裂纹分布较复杂，呈树枝状或龟裂状分布。另外，这硒类裂纹大都已经贯穿整个板厚，导致了染液外泄。2化学成分采用Are—Met8000光谱仪对筒体和加强板材料进行化学成分分析，结果见表l。表1筒体和加强板材料化学成分％分析表明，简体材料化学成分与El本进口的奥氏体不锈钢板材SUS316L一致，加强板材料化学成分与SUS304一致，说明染色机经过近10a的使用，材料化学成分仍符合标准要求，未出现明显的材料退化现象。3裂纹微观形貌采用光学显微镜观察裂纹的微观形貌，如

5、图4、5所示。图4筒体裂纹微观形貌图5加强板裂纹微观形貌从图4、5中观察到裂纹呈树枝状，主裂纹深而宽，分义细而尖端尖锐，具有明显的应力腐蚀裂纹特征。4断口形貌和腐蚀产物采用扫描电镜对加强板及简体裂纹断1：3进行观察，结果分别如图6、7所示。图6加强板断口照片(SEM)图7筒体断口照片(SEM)可以看出，筒体和加强板裂纹断口均为解理脆性断口，并且存在二次裂纹。破断处为暗褐色，有较为严苇的腐蚀和氧化，断口表面可观察到大量腐蚀和氧化产物。这些断u特征均为典型的氯离子应力腐蚀裂纹形貌一1。对筒体裂纹断口腐蚀产物进行了能谱分析，结

6、果见图8和表2。380化工机械2010年。Plj．文“以一1．002．003．004．005．rMl6．【X)7．008．009．00图8筒体裂纹断口能谱图表2筒体断口处EDX分析结果％由表2可见，筒体裂纹断口的Cl一含量为0．84％，O含量为3．65％。说明筒体和加强板的开裂与Cl一有密切关系。5结果讨论根据以上分析观察，简体与加强板材料均为奥氏体不锈钢，化学成分符合标准要求，材料经lOa服役后未发生明显退化。裂纹宏观和微观形貌旱树枝状，有主干和分叉，分叉细而尖锐。从裂纹断口SEM照片分析可知，断口为解理脆性断口，裂面

7、卜存在大量二次裂纹。裂纹和断口形貌显示为典型的应力腐蚀开裂特征。断口EDX分析显示腐蚀产物中存在大量的Cl一，表明该奥氏体不锈钢加强板和筒体的开裂与cl一密切相关。从印染机接触的介质来看，因印染：1：艺需要，一般染液成分中除了染料外，还需添加许多助剂，助剂中可能包括NaCl，有的染料本身就带少量Cl一，同时如果配制染液的水未经处理也会带人一部分cl一。而奥氏体不锈钢对cI一非常敏感，有关研究表明即使cl一浓度很低，也有可能出现不锈钢应力腐蚀断裂旧-。另据有关文献报道【7”1，cr—Ni奥氏体不锈钢产生应力腐蚀破裂的敏感温

8、度范围为50—300℃，而染色机的工作温度一般为143一147。C，处于这个敏感温度范围内，因此容易产生应力腐蚀H1。另外，加强圈与筒体之间存在一定间隙，当筒体与接管处焊缝产生泄漏时，cl一会在简体与加强板之间的缝隙中大量聚集，导致缝隙内cl。浓度远高于染液介质中的浓度，加剧应力腐蚀裂纹的产生。从印染机简体接管部位的