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造成螺旋板式换热器管板失效的原因浅析

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一、管板材料。


  管板采用20R铸造,管板直径1.5m,管板厚度200mm。管板与管子的连接在胀接后进行焊接。螺旋板式换热器的管板一般存在多处裂纹,管板的裂纹比较会集在上半部。裂纹主要发生在管板与管束接头的空隙处。裂纹从管束向管板呈环形和径向扩展。


二、开裂和腐蚀产物。


  用扫描电子显微镜对开裂进行扫描,显现其平面为开裂单元,在裂纹扩展带中,裂纹源于非夹杂物或晶粒中的一个硬点,开裂形状如河纹一样是从中心向周围区域扩展,短而曲折,支流较少,接连扩展,螺旋板式换热器的管板的形状主要是树枝状分枝,裂纹尾部尖利;裂纹形状主要是由晶粒构成的,伴随着少数的沿晶,说明开裂挨近应力腐蚀开裂。


三、应力腐蚀。


  当管板处于应力下时,金属表面上的缺陷或夹杂物构成微裂纹源,而且孔内外的溶液不易对流和扩散。因为裂缝中金属离子和氢离子的增加,为了保持电中性,裂纹外的硫阴离子进入狭缝构成腐蚀性酸,使裂纹内部腐蚀以自催化方式持续。


四、腐蚀介质。


  腐蚀性物质主要含有Fe,Al,C,S,Si,O和Cu。其间,Fe和Cu主要来源于钢本身。C和S衍生自油,O,Si和Al衍生自硅铝酸盐裂化催化剂。假如管板破裂,管中的油会进入裂缝并产生很大的腐蚀作用。


五、管板安排。


  管板具有扁平的开裂,颜色为灰色,没有塑性变形,这是脆性开裂。裂缝起源于凹槽并以树枝状形状向外发散。尾部尖利,瞬断层带的微观开裂平坦,外观清晰。裂纹的微观形状具有应力腐蚀开裂的典型形状特征。