采样管失效分析

第20卷第9期甘肃科技Vol.20 No.92004年9月Gansu Science and TechnologySep. 2004采样管失效分析马宏伟'万士良'杨林林|蒋铮2(兰州炼油化工总厂技术中心,甘肃兰州730060 兰炼设备维修公司,甘肃兰州730060)摘要对兰州石化公司重催烟道催化剂采样管进行断裂失效分析，对断裂部位进行断口分析产物成分分析和金相组织分析从而提出对采样管的改进方案。关键词:催化裂化装置采样管;分析改造中图分类号:TE96.1兰州石化公司重油催化裂化装置三旋分离器烟分分析结果见表1原始数据见附录。道催化剂粉尘采样管,在使用了约3个月后发生断表1腐蚀产物的 能谱X射线成分分析结果裂。采样管材质为316L ,规格为中10mmx 1. 5mm化学元素元素相当含量mass%at%x 1250mm ,球接头材质为20 #钢。烟道内径03.168.362000mm取样点烟气温度为670C左右采样管内N8.37外介质为烟气,取样点处烟气静压0.25MPa,烟机A1.502.35入口的烟气流量5500N m3/min进再生器的空气总Si2.613.93流量5900N m3/min。12.6822 .01断裂发生后我们采样管进行检验分析检验分C1.201.43析内容有断口分析产物成分分析和金相组织分析。K0.220.231断口分析C:0.660.690.480.391.1宏观特征F68.9552.24采样管断裂发生在采样管球接头焊接部位距球接头台肩11mm处，采样管和球接头外壁表面有腐蚀产物和腐蚀坑,断口断裂面粗糙,有台阶,断面从分析结果看,腐蚀产物中含大量的0、Na无塑性变形,有腐蚀产物易清洗。采样管外壁与球AI SiS. CI. Fe元素，还有少量的K、CaCr等化学接头接触处断面较平较光亮是裂纹起始处。元素金属元素Fe.Cr应该是采样管材料所含有的元素其它元素则是介质中带来的。1.2 微观形貌断裂面包括焊缝和母管材图1 ;起裂发生在焊3金相分析缝缺陷未焊透和夹渣处微观表现为结晶自由表面和氧化物图2、3裂纹扩展区微观形貌为具有焊缝采样管基体金相组织为奥氏体+少量条带状分组织特征的平坦区域和疲劳条纹疲劳扩展的后期布的铁素体,基体中分布着条带状氧化物夹杂物和断口形貌是解理河流、二次裂纹和腐蚀坑图4、5 ;集合状的氮化钛夹杂物。管子与球接头的焊缝组织最后断裂区形貌为韧窝。断口剖面金相检查发现,为奥氏体+铁素体。在焊接头部位采样管外壁焊根未焊透处起源一条中国煤化工长约0.01mm裂纹图6裂纹由内向外穿晶扩展,fYHCNMH因分析裂纹扩展初期较平直尖端开始有分叉特征。采样管料选用316L不锈钢,金相组织为奥氏体+少量条带状分布的铁素体基体中还有条带状2产物分析分布的夹杂物和氮化钛。金相检查的信息表明采样腐蚀产物分析样品在断口附近取样,x射线成管固溶处理欠佳组织中有铁素体和带状组织,同时120甘肃科技第20卷管材中含有的钛元素与氮形成了氮化钛。几何因素必然提升局部的应力产生应力集中促进采样管断裂发生在球接头焊接部位裂纹的起萌生早期疲劳裂纹源在介质、温度、应力的作用下始又发生在焊接接头的缺陷处。在采样管这样- -个迅速扩展。简单结构中焊接接头是- -个薄弱环节焊接缺陷的图1低倍断口图2断裂自由表面图3断面焊缝区域氧化物图4裂纹扩 展区后期解理河流十二次裂纹图5裂纹扩 展区后期解理河流图6断口剖面金相简单的分析采样管在设备中的受力情况采样钢有作较强的均匀腐蚀和应力腐蚀作用在高温和管一端由盲板法兰固定在烟道上,局部受到整体约腐蚀环境中材料的强度和疲劳强度会大大降低。环束这个局部本身还存在焊接残余应力和焊接缺陷,境影响是采样管断裂的重要条件。细长的采样管在烟道内形成悬臂状态。在高温并含5改造建议有腐蚀性的介质的冲击下，采样管受力状态比较复杂在气流的冲击下,可能产生震动甚至共振,同时( 1 )从防止裂纹萌生的角度讲消除焊接头部位受腐蚀的共同作用。主导作用是裂纹尖端应力状的缺陷是关键;态断口形貌表明裂纹扩展的初期疲劳应力占主导( 2 )降低局部应力和控制系统有害元素的含量,作用裂纹扩展后期应力腐蚀占主导作用。尽量中国煤化工复长时间处于烟气露点断口分析有应力腐蚀特征提示该采样管焊接温度MHCNNMH降到最低;接头部位温度较长时间的处于烟气露点温度以下。(3改进取样营插入烟道的角度尽可能降低因在重催三旋分离器烟道中的催化剂中含有s. CI-悬臂结构造成的应力和减少因烟气流动引起的震等强腐蚀物质当烟气温度在酸露点以下时对不锈动。