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安全分析
硝酸铵管线失效分析
尤兆宏,陈鹏,关凯书2
(1.上海赛科石化股份有限责任公司,上海201507;2.华东理工大学承压系统与安全教育部重点
实验室,上海200237)
摘要:20号钢硝酸铵管线段发生穿孔失效,管线局部减薄明显,并且有大量腐蚀坑。通过宏观观
察、金相分析、扫描电镜分析、显微硬度测量等方法对失效的20号钢管线段进行了分析和讨论。分
析结果表明,冲刷腐蚀和气蚀的交互作用是造成20号钢管线段失效的主要原因。
关键词:20号钢;冲刷腐蚀;气蚀;失效分析
中图分类号;TH142;TG172.9文献标识码:B文章编号:1001-4837(2012)10-0056-04
doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2012.10.011
Failure Analysis on Pipeline of Ammonium Nitrate
YOU Zhao-hong CHIEN Peng, GUAN Kai-shu
(1. Shanghai SECCO Petrochemical Company Limited, Shanghai 201507, China 2. The Key Laboratory of
Safety Science of Pressurized System, Ministry of Education, East China University of Science and Tech
nology, Shanghai 200237, China
Abstract: 20 steel pipe in the ammonium nitrate(AN) pipeline happened corrosion failure. Pipelines
thinning local significantly, and there are a large number of corrosion pits. In order to determine the failure
reason of the 20 steel pipe segments, the experiments shch as macro analysis, chemical composition analy
metallographic scanning electron microscopy(SEM )analysis and micro hardness measurement were
carried out. The results indicate thal the interaction of erosion-corrosion and cavitation is responsible for
the 20 pipe line failure
Key words: 20 steel; erosion-corrosion; cavitation; failure analysis
间,一般控制在7.1。该管线的失效主要发生在
0引言
直管段,失效形式呈现大量的类似气蚀的坑状失
效,对于管线来说,这种形式的失效非常少见。对
某石化企业的一条运输硝酸铵的管线多次发该管线失效机理的分析对于类似的失效具有借鉴
生泄漏失效。该段管道所用材料为20号钢,操作用。
作温度70℃左右;流量1000t/h,管道内为满流
状态;管道压力1.7MPa;管道直径350m,壁厚
失效分析
约9~11mm。输送的液体介质主要为水,所含硝
酸铵含量较低,ppm<15。pH约为6.8-7.5之1.1宏观形貌分析
第29卷第10期
压力容器
总第239期
图1~3示出管道的宏观形貌。可以发现,管冲刷的痕迹。在整条管道的底部和侧面均分布着
道底部出现了较为严重的、有明显选择性的局部大小不一的腐蚀坑,腐蚀坑的形貌为海绵状和锯
失效。管道的局部区域产生明显的减薄,并且有齿状,且出现的坑比较尖锐,呈线状排列。
(b)
图120号钢管线腐蚀形貌
为了观察腐蚀坑底部及基体的金相组织,从
弯头凹坑处取剖面(如图3所示),并磨制金相试
样进行了材料微观组织分析。如图4,5所示,金
相组织未见异常,为轧制态、条状的铁素体+珠光
体组织,符合规范,且可判断所用的材料为轧制
钢
图2坑底形貌
1.2化学成分检测分析
在管道孔洞附近切块取样,进行化学成分分
析。表1列出了具体的化学元素含量。由数据可
知,材料的化学成分符合GB/T699-1999要
求
1.3金相组织分析
图3剖面形貌
表1弯头材料化学成分测试结果
素
C
Si
Mn
P
管道
0.20
0.23
0.37
0.034
0.016
GB/T699-1999
0.17~0.23
0.17-0.37
0.35~0.65
≤0.035
≤0.035
1.4坑底扫描电镜(SEM)观察
在显微硬度计上对试样腐蚀坑底部和心部分
对试样坑底进行扫描电镜观察,发现腐蚀坑别进行显微硬度测试,选取正对坑底且较为平整
有流线型形貌,类似流体的冲刷,并且具有明显的的区域以及远离坑底的心部、坑底和心部各测量
方向性,如图6,7所示。
3次。压头载荷取为1N,保压时间15s,由表2
1.5显徽硬度测试
中的测试结果可知,试样底部的硬度明显大于心