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波纹管开裂断裂的原因是什么?

2022-04-25

  简单谈谈波纹管开裂断裂原因分析。


  破裂、断裂、开裂原因分析。


  宏观形态观察和化学成分分析结果表明,波纹管裂纹周围未发现夹渣、孔隙、疏松等冶金缺陷;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℃。在此温度范围内,铬容易在晶界附近富集,形成M23C6碳化物,导致晶界附近出现贫铬区,导致晶间耐腐蚀性急剧下降,在腐蚀介质的作用下产生晶间腐蚀。研究表明,Inconel800合金退火温度在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。同时,晶界处的沉淀物主要为富铬M23C6碳化物,符合“贫铬理论”。


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  通过对裂纹和断裂形状的分析,可以看出波纹管裂纹的发生是晶间腐蚀和应力腐蚀结合的结果,晶间腐蚀优先;波纹管断裂主要是沿晶体断裂的特点,断裂腐蚀产物中硫含量较高。在石化行业,连多硫酸环境容易引起设备应力腐蚀裂纹。连多硫酸一般是在停机期间加工含硫原油的装置,残留在设备中的含硫腐蚀产物与水和氧发生反应而产生的。连多硫酸引起的应力腐蚀裂纹具有沿晶特性,波纹管的工作介质中含有碳氢化合物、水蒸气和一定量的含硫物质,为连多硫酸的形成提供了条件。因此,波纹管失效的原因是连多硫酸引起的应力腐蚀开裂。在连多硫酸介质中,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,除了承受工作温度、压力和介质的作用外,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。位移导致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,存在一些与横向裂纹有一定角度的斜裂纹。在许多情况下,波纹管也会受到机械振动和管道内介质流动引起的振动。同时,管道、介质和保温材料的自重作用会导致波纹管产生一定的弯矩,因此波纹管在工作时的应力状态非常复杂。由此可见,晶间腐蚀产生的微裂纹是裂纹源。在应力作用下,微裂纹扩导致应力腐蚀裂纹的形成。


  此外,波纹管组织的晶粒相对较厚,对材料的性能有不利影响,晶体边界的强度也急剧下降。因此,在应力和腐蚀介质的共同作用下,晶粒粗大会增加晶体间的腐蚀倾向,加速裂纹的扩展。


  结论与措施。


  (1)波纹管裂纹的主要原因是波纹管在使用过程中的敏化现象和停工过程中产生的多硫酸介质,M23C6碳化物沿晶界沉淀,铬在晶界富集,形成贫铬区,产生晶间腐蚀,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,减少晶界铬的聚集;停机时保持设备干燥,控制氧含量,避免多硫酸腐蚀环境。


  目前不锈钢气体波纹管产品可分为普通不锈钢波纹管和不锈钢超软管两种,适用于不同情况。一般来说,热水器、嵌入式灶具等相对固定的燃气器具可以用普通不锈钢波纹管连接。


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