平衡管道三通开裂失效分析.pdf

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1、失效分析与寿命评估石Corros油ion＆化Prote工ction腐inPet蚀rochem与ical防Indust护ry2011，28(3)·51·平衡管道三通开裂失效分析奚蔚(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540)摘要：通过对开裂的不锈钢三通材料进行了化学成分分析、断口宏微观形貌观察、硬度测试及金相检验，并结合该三通的工作环境进行了失效分析。分析结果表明：该三通材料为321不锈钢，开裂原因为硫化物引起的应力腐蚀开裂。由于材料固溶处理不符合要求，在晶界和晶内析出了大量弥散的碳化物，造成材料耐腐蚀性

2、能下降。关键词：三通不锈钢应力腐蚀开裂失效分析中图分类号：TG115文献标识码：A文章编号：1007一O15X(2011)03—0051—04某公司2号常减压装置大修后，在进行系统运通管件裂纹处进行了取样分析，以掌握三通开裂的行准备工作吹扫时发现，减底泵P一104C进出口失效机理，提高装置生产运行安全性。平衡管道上的三通管件存在贯穿性裂纹。该管件投用至今约十年时间，材料为不锈钢321，操作温1三通管件材料的化学成分分析度为390℃，操作压力为2．0MPa，管内介质为减为了确认该三通管件的实际使用材料，对管件压塔底

3、油。为了掌握该三通管件失效原因，对该三进行了化学成分分析，其结果见表1。表1三通管件材料的化学成分分析，％根据表1分析结果，对照不锈钢钢号标准手册，可以确认该三通管件为奥氏体不锈钢，相近材料牌号为0Crl8Nil0Ti。2三通管件开裂处宏观形貌分析2．1三通开裂部位及内外表面状况分析三通开裂部位及内外表面腐蚀形貌见图1，2。由图1，2可以看出三通管件开裂部位在三通母材管件上，远离连接焊缝，裂纹呈单条裂纹，整个图2三通内表面宏观形貌三通管件外表面比较粗糙，局部有小蚀坑，内表面比较光滑，无腐蚀状况。2．2三通管件裂纹

4、断口宏观形貌分析三通管件断口宏观形貌见图3，4。从图3中可以看出整个断口较为平坦，呈纤维状，该断口显示脆性开裂特征。根据断口照片，右侧部位断口颜色呈黄褐色，其余断口较为新鲜，呈金属色，由此可以判断黄褐色区域是裂源部位。由图4可见：裂源处放射状条纹是由外壁向内部发散，由此可以判断收稿日期：2010—12—22；修稿13期：2011—03—10。作者简介：奚蔚，工程师，长期从事炼油企业的防腐管理工图1三通外表面宏观形貌作，现为炼油事业部防腐主管。E．mail：shxiwei@163．com第3期奚蔚．平衡管道三通开裂

5、失效分析·53·物中含有较多的硫，其质量分数达到1．7％～2．18％。远离起裂部位近外壁的断口区域，可以观察到腐蚀产物中的硫含量明显降低，其质量分数达0．55％～0．95％。从最终断口的区域，可以看到断口上无腐蚀产物存在，是新鲜断口。由断口腐蚀产物元素能谱分析结果表明，导致应力腐蚀开裂的主要介质影响因素为环境中存在含硫的硫化物，表明引起三通管件应力腐蚀开裂的介质是硫化物，其失效与管内介质无关。图10最终断裂的区域通过对三通断口微观形貌的分析，可以判断该5金相组织分析与硬度测定三通管件开裂是由应力腐蚀裂纹导致扩展引

6、起的。5．1母材材料的金相组织分析说明平衡管所处的最终区域环境一定存在引起应对三通管件材料进行了金相组织检查，具体材力腐蚀的介质元素，由此可以推断，该区域存在一料组织见图11。从图11中可以看出三通管件母定的湿度。为了弄清环境影响因素，必需对断口的材组织为奥氏体加弥散分布的碳化物，在奥氏体晶腐蚀产物进行分析J。界和晶内分布大量的颗粒状碳化物，该组织显示该三通管件固熔化热处理工艺存在问题，引起大量碳4断口腐蚀产物能谱分析化物析出，造成三通管件耐腐蚀性下降。通过断口腐蚀产物能谱分析可以看到腐蚀产fa1200图11三通

7、管件母材形貌5．2三通管件材料的硬度测定以确认三通管件为奥氏体不锈钢材料，具体材料牌对三通管件进行显微硬度测定，测定数据见号为0Crl8Nil0Ti。表2。(2)根据对断口宏观形貌、微观形貌和腐蚀产表2三通管件显微硬度值(HB)物分析，可以确认造成开裂的主要原因为硫化物应近断翻处33j=242o9力腐蚀开裂，在三通管件外表面形成裂源，向内壁远离断翻处：：2i9一一叠董7量≮蠹誊羞蠹169誊和周向方向扩展，造成最终断裂。(3)通过对三通管件材料的金相组织分析，可以看从表2中可以看出裂纹处材料硬度均超过200HB，不

8、符合SH3408—1996(钢制对焊无缝管件》出三通管件材料固熔化热处理不符合要求，在晶界和晶标准要求，这也说明材料固熔化处理不符合要求。内析出大量弥散的碳化物，造成材料耐腐蚀l生能下降。参考文献6结论[1]冈毅民．中国不锈钢腐蚀手册[M]．北京：冶金工业出版社，根据前面对三通管件的分析及测试，现将主要1992：203-205．结论综述如下：[2]陆世英，王欣增，李丕钟，