乙二醇常压罐区无缝弯头渗漏原因分析及改进.pdf

化工机裓
2014
年
乙二醇常压罐区无缝弯头渗漏原因分析及改进
王步美半米
(江苏省特种设备安全監督检验研究院)
摘要针对某化エ厂ー条乙二醇常压区管线中无縫弯头频紫发生滲溺的问题,运用材料失效分析
方法对哼头的化学成分、硬度、显微组织、裂纹形鋭以及腐产物进行了分析和测试,结合运行エ况对弯
头发生渗漘的原因进行岽合诊斷,为弯头的改逅提供了理论依据。
关键词无缝弯头奥氏体不锈钢失效分析应力腐蚀
中田分类号TQ055.8
文献标识码B文章编号0254~6094(2014)01-0124-04
某厂2010年4月投产运行的一条乙二醇常
发生泄漏的弯头为无缝弯头,安装在乙二醇
压鰱区管线在2012年12月有一处弯头出现渗常压罐区,与管系其他元件采用对接焊连接。内
濕,厂家在弯头外面加一个套管堵漏,又运行两月部介质为高纯度乙二醇,工作温度低于40℃,工
余,发现另-…个弯头相同位置也出现滲漏现象。作压力为1.6MPa。该弯头规格为DA250mm
笔者将渗溻弯头沿与管系其他元件相连的焊接接6.5mm,材料为固溶态304奥氏体不锈钢,依照
头焊缝处切割下来,运用材料失效分析方法对弯SH3408-1996制造
头进行化学成分分析、硬度检测、宏观形貌分析
微观组织及腐蚀产物分析,结合弯头的运行工况,2弯头渗原因分析
对出现渗透的原因进行分析,为后续弯头选用及2.1化学成分分析
安装改造提供理论依据
对弯头进行化学成分分析,结果见表1,化学
弯头渗滿故障及运行工况
成分符合CB/n149762002材料标准要求。
表1弯头化学成分分析
%
元
成品分析
0.390
1.000
0.027
18.000
0.055
技术要求≤0.070≤1.
≤0.035
≤0.03017.000-19.0008.000~11.900
2.2布氏硬度检测
2.3宏观分析
在弯头远离热影响区部位进行布氏硬度检
图1为渗漏弯头的宏观形貌,在与管系对接
测,测出的平均值为239HBW。根据标准焊的焊缝热影响区附近的外表而存在多条垂直于
SH3408-1996要求,奥氏体不锈钢弯头固溶热处焊缝的开口裂纹,也存在平行于焊缝的开口裂纹
理后硬度值应不大于190HBW。该弯头硬度值偏远离热影响区的本体部分外表面光滑,在弯头内
髙,不合格。
径部分存在较多的腐蚀点。弯头外表面仍有金属
光泽,内表面锈蚀严重。
*国家质量监督检验检疫总局公益性行业科研项日(2010029)。
*王步美,女,1981年12月生,工程师。江苏省南京市,211178
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第41卷第1期
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波清洗20min后,利用扫描电镜进行低倍观察,发
现外表面存在多条开口裂纹并布满腐蚀点,内表
面存在树枝状扩展的开口裂纹,也存在腐蚀点坑,
但是与外表面比较相对较少,如图2所示。观察
该部位的纵截面,发现裂纹从外表面向内表面扩
展,外表面的腐蚀坑为裂纹源,外表面裂纹开口宽
图1弯头的宏观形貌
度比内表面大,部分裂纹已经贯穿内外表面,如图
在图1中2号所示部位取样并在丙酮中超声3所示。
.外表面
b.外表面局部放大
c.内表面
图2内外表面宏观形貌
外表面
mms
1.纵截面的宏观形貌
b.局部放大
图3纵截面宏观形貌
2.4微观分析
体,晶粒大小比较均匀,晶界无析出产物。采用比
远离热影响区部位金相检验
较法分析,其晶粒度为5.5级。该取样位置未发
在图1中1号位置处取样进行金相观察,结现裂纹。
果如图4所示。组织为奥氏体和少量的形变马氏2.4.2热影响区部位金相检验
在图1中2号位置处取样进行金相观察,结
果如图5所示,组织为奥氏体。采用比较法分析,
晶粒大小等级为5级,比图1中1号取样点晶粒
稍大。在晶界交又点处存在腐蚀坑(图2),裂纹
沿晶开裂,成树枝状和网状扩展,腐蚀严重,有的
晶界脱落。未腐蚀处的晶界光滑,没有析出物。
2.5断口形貌及腐蚀产物分析
采用机械方法将图3所示的穿透裂纹打开,
断口形貌如图6所示,裂纹为沿晶开裂,存在二次
裂纹。晶粒的晶面上布满泥纹状腐蚀产物,晶界
图4远离热影响区部位金相组织
500
中也存在腐蚀产物。
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蚀产物含有S、C元素,该裂纹属于典型的应力腐
蚀开裂。
「元素「含鼠
0.48
61
C
77
Ra Cr
058
图5热影响区金相纽织×500
3748
图7断口品面上腐做产物能语分析
33.73
S
1.63
186
Cr
25.47
500
20.81
Ni
184
图8断口晶界内腐蚀产物能语分析
弯头组织中存在形变马氏体,硬度值提高说
明制造过程中固溶热处理工艺不当,导致弯头中
存在较高的加工应力。形变马氏体的存在导致弯
头耐腐蚀性下降,当大气环境中存在S、Cl时,弯
头表面就会发生点蚀。弯头在现场焊接安装使得
热影响区存在较高的焊接热应力,导致热影响区
h.×1000
发生应力腐蚀开裂。
3改进措施
图6断口形貌
建议采用316L替换304材料,理由为:
对晶面腐蚀产物进行能谱分析,结果如图7所示,
a.根据研究,在0.5%氯离子环境中,
腐蚀产物中S元素含量为0.61%,C元素含量为SUS316材料应力腐蚀寿命是常用材料SUS304的
0.77%;对晶界内的腐蚀产物进行能谱分析,结果三十多倍4。
如图8所示,S元素高达1.63%,CI元素高达
b.Mo元素存在于氯离子环境中以Mo02
1.86%。两处的氧含量均较高。
的形式吸附在活性金属表面,抑制了活性金属面
2.6渗漏原因分析
的溶解,为再钝化争取了时间,防止钝化膜破坏,
综上所述,弯头产生从外向内的穿透裂纹导从而提高抗应力腐蚀性能,SUS316的Mo含量比
致渗漏。弯头外表面腐蚀坑为裂纹源,裂纹从外SUS304高出近3倍,因此其抗应力腐蚀性能比
表面向内表面扩展,裂纹沿晶开裂,成树枝状和网
S304高。
状扩展,断口表面上布满泥纹状腐蚀产物,并且腐
c.Ni的质量分数达到10%~12%时,不锈
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