中壓蒸汽管線裂紋產(chǎn)生原因分析

王海燕(天津辰力工程設(shè)計(jì)有限公司,天津 300400)

閆江濤(福斯特惠勒（河北）工程設(shè)計(jì)有限公司天津分公司,天津 300131)

中壓蒸汽管線裂紋產(chǎn)生原因分析

王海燕(天津辰力工程設(shè)計(jì)有限公司,天津 300400)

閆江濤(福斯特惠勒（河北）工程設(shè)計(jì)有限公司天津分公司,天津 300131)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，化工企業(yè)的發(fā)展也更加迅速，化工設(shè)備也逐漸呈現(xiàn)多樣性，在化工設(shè)備中，應(yīng)力腐蝕致使焊接處出現(xiàn)裂縫是非常常見(jiàn)的一種設(shè)備問(wèn)題，尤其是在大型鍋爐和壓力器等上面。但是對(duì)于中亞蒸汽管線而言，因?yàn)楣芫€內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕而造成裂縫的情況并不多，所以，就應(yīng)該針對(duì)中亞蒸汽管線裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并找到原因加以解決，進(jìn)而提高化工設(shè)備的安全穩(wěn)定性，保證化工企業(yè)不會(huì)因?yàn)橹袎赫羝芫€裂紋問(wèn)題造成經(jīng)濟(jì)效益的降低，促進(jìn)化工企業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展進(jìn)步。

中壓蒸汽管線；裂紋；產(chǎn)生；原因；分析.

隨著時(shí)間的推移，很多相關(guān)人員針對(duì)應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生機(jī)理，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕必須存在的環(huán)境等進(jìn)行了非常多的分析和研究，最終發(fā)現(xiàn)，低碳鋼材和低合金鋼材會(huì)在堿性溶液、氨溶液、海水等中出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕，奧氏體不銹鋼會(huì)在加入的氯化物溶液中，加熱的海水中以及非常濃的鍋爐水中出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。鍋爐上的焊接部位，會(huì)有部分溶液滲透出來(lái)，并逐漸產(chǎn)生苛性鈉，進(jìn)而出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。本篇文章主要針對(duì)中壓蒸汽管線裂紋的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析和研究，希望化工企業(yè)能夠更加健康、持久的發(fā)展下去，對(duì)中壓蒸汽管線裂紋進(jìn)行預(yù)防，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

1 裂紋產(chǎn)生的原因分析

1.1 施工原因分析

在針對(duì)中壓蒸汽管線裂紋產(chǎn)生原因進(jìn)行分析的過(guò)程中，先以為是由于施工原因?qū)е铝鸭y的出現(xiàn)，但是對(duì)其它沒(méi)有出現(xiàn)裂紋的焊接處進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)施工并沒(méi)有存在問(wèn)題，所以，將焊接材料問(wèn)題排除，另外經(jīng)過(guò)對(duì)焊接處進(jìn)行檢測(cè)，將焊接缺陷問(wèn)題也排除在外。裂紋出現(xiàn)的位置在焊接出的中心處，并沒(méi)有在母材中，所以判斷母材沒(méi)問(wèn)題，進(jìn)而將施工原因排除掉。

1.2 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

針對(duì)中壓蒸汽管線進(jìn)行了全面的檢查，發(fā)現(xiàn)集液包的保溫層保護(hù)層鋁皮都存在一定的損壞，尤其是最外層的鋁皮，損壞相當(dāng)大，從表面上觀察應(yīng)該是被什么物質(zhì)腐蝕了，呈現(xiàn)碎片狀態(tài)。在對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)焊接處裂紋處的下方地面上存在白色粉末狀的物質(zhì)，集液包周圍也有白色物質(zhì)存在。對(duì)地面上以及集液包周圍的白色物質(zhì)進(jìn)行了化學(xué)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)其堿液濃度已經(jīng)在百分之四十左右，這就屬于強(qiáng)堿溶液，具有極強(qiáng)的腐蝕性。最終通過(guò)這個(gè)檢驗(yàn)結(jié)果可以確定，中壓蒸汽管線產(chǎn)生裂紋的原因就是強(qiáng)堿溶液的應(yīng)力腐蝕造成的。通過(guò)對(duì)中壓蒸汽管線的焚燒單元進(jìn)行分析檢查發(fā)現(xiàn)，其中的廢熱鍋爐也在中壓蒸汽管線之中，鍋爐給水連接在濃度為百分之三十的氫氧化鈉溶液管線上，這樣我們能夠猜到，可能是因?yàn)楣ぷ魅藛T的操作不符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致蒸汽中混入了很多堿性溶液氣體，進(jìn)而進(jìn)入到蒸汽管線中。集液包在蒸汽管線中的位置較低，而且其中的液體保存時(shí)間很長(zhǎng)，久而久之，其中的堿性越來(lái)越高，另外焊接處與管道之間還存在應(yīng)力作用，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

2 應(yīng)力腐蝕的機(jī)理

應(yīng)力腐蝕是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，應(yīng)力腐蝕的機(jī)理有多種不同的說(shuō)法，電化學(xué)快速溶解理論是目前提得較多的觀點(diǎn)之一。在腐蝕介質(zhì)中，金屬表面上形成具有保護(hù)能力的表面膜。由于金屬組織結(jié)構(gòu)上存在缺陷，鈍化膜總會(huì)存在薄弱點(diǎn)，該處電極電位比其他部位負(fù)，是個(gè)活性點(diǎn)，在應(yīng)力作用下引起破壞或減弱，結(jié)果暴露出新鮮表面。此新鮮表面在電解質(zhì)溶液中成為陽(yáng)極，它與成為陰極的完整表面膜組成一個(gè)大陰極和小陽(yáng)極的腐蝕電池，陽(yáng)極的電流密度很大，結(jié)果就成為溝狀裂紋。裂紋一旦形成，由于該尖端處應(yīng)力集中，使附近區(qū)域發(fā)生變

形屈服，加速了陽(yáng)極區(qū)溶解，進(jìn)而阻止了膜的再鈍化。同時(shí)在裂紋兩側(cè)因?yàn)橛行?yīng)力很快消失，繼續(xù)發(fā)展著的裂紋的側(cè)面及金屬整個(gè)表面是陰極，而裂紋尖端作為有效的陽(yáng)極，在應(yīng)力不斷作用下，強(qiáng)化了電化學(xué)過(guò)程，裂紋繼續(xù)發(fā)展、傳播，最終導(dǎo)致金屬發(fā)生破裂。在中壓蒸汽管道發(fā)生應(yīng)力腐蝕的地方，由于同時(shí)具備發(fā)生應(yīng)力腐蝕的兩個(gè)條件，因此造成焊縫的應(yīng)力腐蝕。由于操作不慎，導(dǎo)致一定量的堿液進(jìn)入到蒸汽管網(wǎng)中，堿液在低點(diǎn)沉積，由于蒸汽凝液包的排液口并不在最低處，而是在封頭環(huán)向焊縫的上面，導(dǎo)致蒸汽凝液底部部分長(zhǎng)期無(wú)法排出，堿液也不斷積累，濃度達(dá)到一定的程度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間產(chǎn)生裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展，達(dá)到臨界尺寸，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到材料的斷裂韌性而發(fā)生失穩(wěn)斷。

3 消除應(yīng)力腐蝕的方法

通過(guò)對(duì)應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的情況進(jìn)行分析和研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕一定要具有以下兩點(diǎn)，第一點(diǎn)就是腐蝕介質(zhì)，第二點(diǎn)就是存在應(yīng)力作用。如果將其中一個(gè)進(jìn)行消除，那么就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。針對(duì)本文中的中壓蒸汽管線來(lái)說(shuō)，應(yīng)力作用是不可能被消除的，管線自身就在一直承受著蒸汽的作用力，而且焊接處也存在應(yīng)力作用，也不能被完全消除，所以，焊接處與管線之間時(shí)一直存在應(yīng)力作用的，進(jìn)而必須要對(duì)腐蝕介質(zhì)進(jìn)行去除。想要將腐蝕介質(zhì)去除，相關(guān)工作人員就必須按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體操作，防止存在很多堿性溶液氣體混入到蒸汽中，進(jìn)入到管線之中，另外，相關(guān)人員還應(yīng)該對(duì)集液包進(jìn)行定期的處理，防止其中存在的堿性溶液濃度越來(lái)越高，進(jìn)而降低出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕的概率。

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