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波纹管破裂开裂的原因?

波纹管破裂开裂的原因?

时间:2019-03-25 14:44 来源:波纹管模具块 作者:波纹管成型机

  破裂、断裂与开裂分析
  
  从宏观形态观察和化学成分分析结果可知,在波纹管裂纹周围没有发现夹杂物,孔隙和松散等冶金缺陷;波纹管的化学成分符合标准要求。奥氏体不锈钢的敏化温度范围为450~850℃。在该温度范围内,铬元素容易在晶界附近富集,形成M23C6型碳化物,这导致在晶界附近出现贫铬区。耐腐蚀性大大降低,并且在腐蚀性介质的作用下发生晶间腐蚀。结果表明,Inconel 800合金的退火温度在550~800℃范围内,随着退火温度的升高,敏化度先上升后下降。失效波纹管的工作温度约为500℃,接近敏化温度范围,晶界处的析出物主要是富铬的M23C6型碳化物,这与“贫钙理论”一致。
  
  从裂纹和断裂形态分析可知,波纹管裂纹的产生是晶间腐蚀和应力腐蚀的结果,晶间腐蚀优先发生。波纹管的断裂主要是沿晶断裂,腐蚀产物中硫含量较高。在石油化工行业,聚硫酸环境容易引起设备应力腐蚀裂纹。聚硫酸通常是在含硫原油加工设备停机时,设备内的含硫腐蚀产物与水、氧反应生成的。聚硫酸引起的应力腐蚀开裂是沿晶开裂,波纹管的工作介质中含有碳氢化合物、水蒸气和一定量的硫,为聚硫酸的形成提供了条件。因此,波纹管的失效是由多硫酸引起的应力腐蚀开裂引起的。在多硫酸介质中,铬在晶界富集形成贫铬区后,基体与晶界碳化铬之间形成的微电池优先溶解贫铬区,导致晶间腐蚀。
  
  与普通压力容器相比,波纹管的工作条件更差。除了工作温度、压力和介质外,它们还会产生更大的变形。波纹管的位移提供了通过变形进行管道补偿所需的位移。位移使波纹管产生较高的轴向应力和弯曲应力,使裂缝主要为横向裂缝,并与横向裂缝有一定角度的斜裂缝。在许多情况下,波纹管也会受到管道内介质流动所造成的机械振动和振动。同时,管道、介质和绝缘材料的自重效应会导致波纹管产生一定的弯矩。因此,波纹管在运行过程中的应力状态非常复杂。可见,晶体间腐蚀产生的微裂纹是裂纹的来源。在应力作用下,微裂纹扩展,形成应力腐蚀裂纹。
  
  此外,波纹管的晶粒尺寸较粗,这将对材料的性能产生负面影响,晶界强度也会急剧下降。因此,在应力和腐蚀介质的共同作用下,粗晶将增加晶间腐蚀倾向,加速裂纹扩展。
  
  结论与措施
  
  (1)波纹管裂纹的主要原因是M23C6型碳化物在使用波纹管时由于波纹管的敏化作用和沿晶界形成M23C6型碳化物而在停堆期间产生的连续多硫酸介质中晶界析出。铬富集在晶界上,形成了贫铬区,导致晶间腐蚀,导致晶间微裂纹为裂纹源,在应力作用下,微裂纹扩展,导致应力腐蚀裂纹的形成。
  
  (2)建议提高波纹管的工作温度,避免敏化温度范围,减少铬在晶界上的积聚;在停机期间保持设备干燥,控制氧含量,避免硫酸引起的腐蚀。、
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