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TP304不銹鋼管焊縫及熱影響區域點蝕機理分析及防控

來源:至德鋼業 日期:2020-10-04 15:45:01 人氣:735

  凝汽器、換熱器用304不銹鋼管基本都是焊接管,調查發現不304銹鋼管在焊縫及其熱影響區發生點蝕穿孔的案例較多,調查樣本中至少有5起: 1. 浙江某電廠125MW機組TP304不銹鋼管凝汽器:2)河南某電廠TP304不銹鋼管凝汽器,2. 長沙某單位制冷機中的TP304不銹鋼管換熱器 ,3. 山東某化工企業436L鐵素體不銹鋼管換熱器 4. 山西太原第一熱電廠TP304不銹鋼管熱網加熱器。


 針對第一熱電廠熱網加熱器TP304不銹鋼管的腐蝕進行失效分析:


 一、概況

   

 太原第一熱電廠第一臺304不銹鋼管加熱器開始運行僅一個采暖期就發現有微漏,次年采暖期開始時,停第一臺加熱器,新開第二臺新,304不銹鋼管加熱器。供暖結束,加熱器停運,停運前未發現泄漏。供暖結束一個月多后進行水壓試驗查漏,發現第一臺不銹鋼管加熱器有漏管近二百根,第2臺加熱器也有上百根不銹鋼管泄漏。將加熱器腐蝕的不銹鋼管抽樣檢查,發現在焊縫及附近有點蝕坑或穿孔。


二、外觀


    泄漏的TP304不銹鋼管內僅在焊縫及附近有點蝕坑,有的己經穿孔,其它地方基本沒有點蝕坑,說明焊縫及熱影響區域的耐蝕性能明顯低于母材,制造質量有問題。管子內部的外觀見圖。


三、化學成分和力學性能檢測


    按照GB/T24593-2009標準,檢測了TP304不銹鋼管的化學成分和力學性能,化學成分見表,力學性能見表。由表可知,化學成分和力學性能均合格。根據對大量不銹鋼材料檢測結果的分析,不銹鋼化學成分和力學性能不合格的可能性極小。由于現代冶煉技術的提高,不銹鋼成分能精確控制,去雜質的成本較低,而有益合金元素的成本較高。因此不銹鋼中的雜質含量通常遠低于規定值,而有益合金元素鎳、鉻、鉬的含量基本都在下限。


四、金相分析


   取TP304不銹鋼管樣橫向剖面,經鑲嵌、磨拋、化學試劑侵蝕后,在光學顯微鏡下觀察焊縫金相組織,TP304不銹鋼管焊縫處金相組織見圖2-8。由圖2-8可見,該TP304不銹鋼管焊縫處顯微組織為奧氏體加少量鐵素體,呈鑄態的柱狀和枝狀晶。由于有害元素容易在樹枝晶和柱狀晶之間偏析,因此焊縫處的耐蝕性能較差,是不銹鋼焊接管的薄弱環節。


五、焊縫腐蝕比試驗


  為了定量表征304不銹鋼管焊縫處的耐蝕性能與母材的差異,美國材料試驗協會標準ASTM A249112 規定了檢測方法和合格判據。將奧氏體不銹鋼焊接管對剖,一半有焊縫,一半是無焊縫的母材,測量焊縫和母材的厚度,然后放入沸騰的20%鹽酸中.當母材減薄到原厚度的40-60%時,取出試樣,清洗后再測量焊縫和母材的厚度,計算焊縫和母材的腐蝕減薄量,焊縫和母材的腐蝕減薄量之比稱為焊縫腐蝕比R。如果R等于1,說明焊縫和母材的耐蝕性能相等;如果R大于1,說明焊縫的耐蝕性能比母材差。ASTM A249規定R<_1.25為合格,R值也可以由合同雙方共同商定.取未使用過的備用管,按照ASTM A249中的S7條款進行了焊縫腐蝕比測試,檢測結果見表2-5。該TP304不銹鋼管的焊縫腐蝕比R約為1.52,遠大于1.25,焊縫質量不合格。由于該質量條款是補充技術規定,ASTM A249規定在執行此標準時,只有需方在合同或訂單中規定時才予實施。而一般電廠技術人員不熟悉該標準,訂貨時很少寫上該條款,容易發生質量爭議。


六、腐蝕機理和防控方法


  凝汽器、換熱器用304不銹鋼管在焊縫及其熱影響區容易發生點蝕,主要原因是未經處理的焊縫是鑄態的柱狀和枝狀晶,有害元素容易在枝狀晶和柱狀晶之間偏析,如果焊縫在底部不利位置,或碰到酸洗等特殊環境,則焊縫及其熱影響區域更容易優先腐蝕。如果要改進焊管材質的均一性,減小或消除焊縫區與母材的微觀組織及性能差別,就需要對焊縫或整個焊管進行冷加工和熱處理,可以通過軋壓和再結晶工藝使焊縫處的柱狀和枝狀晶轉變為等軸晶。焊縫內整平后熱處理可以改善焊縫處的組織和性能,但是內整平時焊縫要有足夠的高度,保證一定的軋壓量;熱處理要有足夠的停留時間。


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本文標簽:304不銹鋼管 

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