圖 1 開裂鍋爐管的宏觀形貌
分享：鍋爐管泄漏原因
某鍋爐管安裝于2022年1月,運行2個月后,在對其進行日常監(jiān)控時發(fā)現(xiàn)煙氣中氫氣含量超標,進一步檢查發(fā)現(xiàn)該鍋爐管發(fā)生開裂現(xiàn)象。開裂鍋爐管的材料為12CrMoVG鋼,鍋爐管內部介質為200 ℃飽和蒸汽,壓力為4.6 MPa,外部介質為450 ℃高溫煙氣,管道內部有大量塵土。筆者采用一系列理化檢驗方法分析了鍋爐管開裂的原因,以避免該類問題再次發(fā)生。
1. 理化檢驗
1.1 宏觀觀察
開裂鍋爐管的宏觀形貌如圖1所示。由圖1可知：鍋爐管的外壁和內壁均可見宏觀裂紋。
1.2 化學成分分析
在開裂鍋爐管上取樣并對試樣進行化學成分分析,結果如表1所示。由表1可知：開裂鍋爐管的化學成分滿足GB/T 5310—2017 《高壓鍋爐用無縫鋼管》對12Cr1MoVG鋼的要求。
Table 1. 開裂鍋爐管的化學成分分析結果
| 項目 | 質量分數(shù) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | Cr | Mo | V | |
| 實測值 | 0.10 | 0.24 | 0.55 | 1.01 | 0.30 | 0.17 |
| 標準值 | 0.08～0.15 | 0.17～0.37 | 0.40～0.70 | 0.90～1.20 | 0.25～0.35 | 0.15～0.30 |
1.3 金相檢驗
在開裂鍋爐管的剖面上截取并制備金相試樣,將試樣進行腐蝕后,置于光學顯微鏡下觀察,結果如圖2所示。由圖2可知：試樣的顯微組織為鐵素體＋少量珠光體。
圖 2 開裂鍋爐管的微觀形貌
1.4 掃描電鏡(SEM)及能譜分析
在開裂鍋爐管的外壁處取樣,對試樣進行SEM分析,結果如圖3所示。在開裂鍋爐管的內壁處取樣,對試樣進行SEM分析,結果如圖4所示。
圖 3 開裂鍋爐管外壁SEM形貌
圖 4 開裂鍋爐管內壁SEM形貌
對金相試樣進行SEM分析,結果如圖5所示。由圖5可知：開裂鍋爐管內壁可見樹枝狀裂紋,裂紋向材料內部伸展,且部分裂紋已穿透壁厚,裂紋內可見腐蝕產物,呈應力腐蝕開裂形貌特征。
圖 5 金相試樣的SEM形貌
對裂紋內的腐蝕產物進行能譜分析,結果如圖6所示。由圖6可知：腐蝕產物中存在較高含量的腐蝕性元素S和Cl。
圖 6 裂紋內腐蝕產物的能譜分析結果
2. 綜合分析
由上述理化檢驗結果可知：開裂鍋爐管的化學成分符合標準要求；開裂處剖面上可見起源于管道內壁的裂紋,裂紋呈樹枝狀向材料內部伸展,部分裂紋已穿透壁厚,裂紋內可見腐蝕產物,呈應力腐蝕開裂形貌特征,腐蝕產物的S元素和Cl元素含量較高,說明管道內介質中含有腐蝕性元素。腐蝕介質與鍋爐管之間存在應力作用,造成了鍋爐管發(fā)生開裂[1]。在工作應力及熱應力的共同作用下,管道內壁發(fā)生了應力腐蝕開裂,裂紋穿透壁厚,導致鍋爐管發(fā)生泄漏事故。
3. 結論
開裂鍋爐管的介質中存在大量腐蝕性元素S和Cl,在工作應力和熱應力的共同作用下,管道內壁發(fā)生了應力腐蝕開裂,裂紋不斷擴展并穿透壁厚,最終導致鍋爐管發(fā)生泄漏事故。
文章來源——材料與測試網
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