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波纹管开裂或断裂的原因分析
日期:2022-04-07

波纹管开裂或断裂首先要从裂纹和断口形貌分析,波纹管裂纹是晶间腐蚀和应力腐蚀共同作用的结果,优先发生晶间腐蚀;波纹管断口主要为沿晶断口,断口腐蚀产物中硫含量较高。在石油化工行业,连续的多硫酸环境容易导致设备出现应力腐蚀裂纹。连续多硫酸一般是在处理含硫原油的装置停机时,设备中残留的含硫腐蚀产物与水和氧气反应生成的。多元硫酸引起的应力腐蚀裂纹呈现晶间特性,波纹管的工作介质中含有烃类、蒸汽和一定量的含硫物质,为多元硫酸的形成提供了条件。因此,波纹管的失效是多元硫酸引起的应力腐蚀裂纹。在连续多硫酸介质中,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孔使贫铬区优先溶解,造成晶间腐蚀。

与普通压力容器相比,波纹管的工作条件更差。除了承受工作温度、压力和介质的影响外,还会产生较大的变形。波纹管通过变形提供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,使裂纹以横向裂纹为主,并与横向裂纹形成一定角度的倾斜裂纹。在很多情况下,波纹管还会受到管道中介质流动引起的机械振动和振动。同时,管道、介质和保温材料的自重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受力状态非常复杂。可见,晶间腐蚀产生的微裂纹是裂纹源。在应力作用下,微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的形成。

此外,波纹管的晶粒尺寸比较粗,会对材料的性能产生不利影响,晶界强度也急剧下降。因此,在应力和腐蚀介质的共同作用下,晶粒粗化会增加晶间腐蚀的倾向,加速裂纹的扩展。

结论:

波纹管开裂或断裂的主要原因是波纹管在使用过程中出现敏化现象,停机时产生的连续多硫酸介质中沿晶界析出M23C6碳化物。铬在晶界富集,形成贫铬区,造成晶间腐蚀。晶间微裂纹是裂纹源;在应力作用下,微裂纹扩展并导致应力腐蚀裂纹的形成。

措施:

建议提高波纹管的工作温度,避开敏化温度范围,减少铬在晶界的聚集;停机时保持设备干燥,控制氧含量,避免连多硫酸腐蚀环境。


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