采樣管失效分析

第20卷第9期甘肅科技Vol.20 No.92004年9月Gansu Science and TechnologySep. 2004采樣管失效分析馬宏偉'萬(wàn)士良'楊林林|蔣錚2(蘭州煉油化工總廠(chǎng)技術(shù)中心,甘肅蘭州730060 蘭煉設備維修公司,甘肅蘭州730060)摘要對蘭州石化公司重催煙道催化劑采樣管進(jìn)行斷裂失效分析，對斷裂部位進(jìn)行斷口分析產(chǎn)物成分分析和金相組織分析從而提出對采樣管的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞:催化裂化裝置采樣管;分析改造中圖分類(lèi)號:TE96.1蘭州石化公司重油催化裂化裝置三旋分離器煙分分析結果見(jiàn)表1原始數據見(jiàn)附錄。道催化劑粉塵采樣管,在使用了約3個(gè)月后發(fā)生斷表1腐蝕產(chǎn)物的 能譜X射線(xiàn)成分分析結果裂。采樣管材質(zhì)為316L ,規格為中10mmx 1. 5mm化學(xué)元素元素相當含量mass%at%x 1250mm ,球接頭材質(zhì)為20 #鋼。煙道內徑03.168.362000mm取樣點(diǎn)煙氣溫度為670C左右采樣管內N8.37外介質(zhì)為煙氣,取樣點(diǎn)處煙氣靜壓0.25MPa,煙機A1.502.35入口的煙氣流量5500N m3/min進(jìn)再生器的空氣總Si2.613.93流量5900N m3/min。12.6822 .01斷裂發(fā)生后我們采樣管進(jìn)行檢驗分析檢驗分C1.201.43析內容有斷口分析產(chǎn)物成分分析和金相組織分析。K0.220.231斷口分析C:0.660.690.480.391.1宏觀(guān)特征F68.9552.24采樣管斷裂發(fā)生在采樣管球接頭焊接部位距球接頭臺肩11mm處，采樣管和球接頭外壁表面有腐蝕產(chǎn)物和腐蝕坑,斷口斷裂面粗糙,有臺階,斷面從分析結果看,腐蝕產(chǎn)物中含大量的0、Na無(wú)塑性變形,有腐蝕產(chǎn)物易清洗。采樣管外壁與球AI SiS. CI. Fe元素，還有少量的K、CaCr等化學(xué)接頭接觸處斷面較平較光亮是裂紋起始處。元素金屬元素Fe.Cr應該是采樣管材料所含有的元素其它元素則是介質(zhì)中帶來(lái)的。1.2 微觀(guān)形貌斷裂面包括焊縫和母管材圖1 ;起裂發(fā)生在焊3金相分析縫缺陷未焊透和夾渣處微觀(guān)表現為結晶自由表面和氧化物圖2、3裂紋擴展區微觀(guān)形貌為具有焊縫采樣管基體金相組織為奧氏體+少量條帶狀分組織特征的平坦區域和疲勞條紋疲勞擴展的后期布的鐵素體,基體中分布著(zhù)條帶狀氧化物夾雜物和斷口形貌是解理河流、二次裂紋和腐蝕坑圖4、5 ;集合狀的氮化鈦夾雜物。管子與球接頭的焊縫組織最后斷裂區形貌為韌窩。斷口剖面金相檢查發(fā)現,為奧氏體+鐵素體。在焊接頭部位采樣管外壁焊根未焊透處起源一條中國煤化工長(cháng)約0.01mm裂紋圖6裂紋由內向外穿晶擴展,fYHCNMH因分析裂紋擴展初期較平直尖端開(kāi)始有分叉特征。采樣管料選用316L不銹鋼,金相組織為奧氏體+少量條帶狀分布的鐵素體基體中還有條帶狀2產(chǎn)物分析分布的夾雜物和氮化鈦。金相檢查的信息表明采樣腐蝕產(chǎn)物分析樣品在斷口附近取樣,x射線(xiàn)成管固溶處理欠佳組織中有鐵素體和帶狀組織,同時(shí)120甘肅科技第20卷管材中含有的鈦元素與氮形成了氮化鈦。幾何因素必然提升局部的應力產(chǎn)生應力集中促進(jìn)采樣管斷裂發(fā)生在球接頭焊接部位裂紋的起萌生早期疲勞裂紋源在介質(zhì)、溫度、應力的作用下始又發(fā)生在焊接接頭的缺陷處。在采樣管這樣- -個(gè)迅速擴展。簡(jiǎn)單結構中焊接接頭是- -個(gè)薄弱環(huán)節焊接缺陷的圖1低倍斷口圖2斷裂自由表面圖3斷面焊縫區域氧化物圖4裂紋擴 展區后期解理河流十二次裂紋圖5裂紋擴 展區后期解理河流圖6斷口剖面金相簡(jiǎn)單的分析采樣管在設備中的受力情況采樣鋼有作較強的均勻腐蝕和應力腐蝕作用在高溫和管一端由盲板法蘭固定在煙道上,局部受到整體約腐蝕環(huán)境中材料的強度和疲勞強度會(huì )大大降低。環(huán)束這個(gè)局部本身還存在焊接殘余應力和焊接缺陷,境影響是采樣管斷裂的重要條件。細長(cháng)的采樣管在煙道內形成懸臂狀態(tài)。在高溫并含5改造建議有腐蝕性的介質(zhì)的沖擊下，采樣管受力狀態(tài)比較復雜在氣流的沖擊下,可能產(chǎn)生震動(dòng)甚至共振,同時(shí)( 1 )從防止裂紋萌生的角度講消除焊接頭部位受腐蝕的共同作用。主導作用是裂紋尖端應力狀的缺陷是關(guān)鍵;態(tài)斷口形貌表明裂紋擴展的初期疲勞應力占主導( 2 )降低局部應力和控制系統有害元素的含量,作用裂紋擴展后期應力腐蝕占主導作用。盡量中國煤化工復長(cháng)時(shí)間處于煙氣露點(diǎn)斷口分析有應力腐蝕特征提示該采樣管焊接溫度MHCNNMH降到最低;接頭部位溫度較長(cháng)時(shí)間的處于煙氣露點(diǎn)溫度以下。(3改進(jìn)取樣營(yíng)插入煙道的角度盡可能降低因在重催三旋分離器煙道中的催化劑中含有s. CI-懸臂結構造成的應力和減少因煙氣流動(dòng)引起的震等強腐蝕物質(zhì)當煙氣溫度在酸露點(diǎn)以下時(shí)對不銹動(dòng)。