1、管板材料
管板采用20R鍛造,管板直徑1.5m,管板厚度200mm。管板與管子的連接在脹接后進行焊接。鈦螺旋板換熱器管板一般存在多處裂紋,管板的裂紋比較集中在上半部。裂紋主要發(fā)生在管板與管束接頭的間隙處。裂紋從管束向管板呈環(huán)形和徑向擴展。
2、腐蝕介質(zhì)
腐蝕性物質(zhì)主要含有Fe,Al,C,S,Si,O和Cu。其中,F(xiàn)e和Cu主要來源于鋼本身。 C和S衍生自油,O,Si和Al衍生自硅鋁酸鹽裂化催化劑。如果管板破裂,管中的油會進入裂縫并產(chǎn)生很大的腐蝕作用。
3、管板組織
鈦螺旋板換熱器的管板具有扁平的斷裂,顏色為灰色,沒有塑性變形,這是脆性斷裂。裂縫起源于凹槽并以樹枝狀形狀向外發(fā)散。尾部尖銳,瞬斷層帶的宏觀斷裂平整,外觀清晰。裂紋的宏觀形態(tài)具有應(yīng)力腐蝕開裂的典型形態(tài)特征。
4、斷裂和腐蝕產(chǎn)物
用掃描電子顯微鏡對斷裂進行掃描,顯示其平面為斷裂單元,在裂紋擴展帶中,裂紋源于非夾雜物或晶粒中的一個硬點,斷裂形態(tài)如河紋一樣是從中心向周圍區(qū)域擴展,短而彎曲,支流較少,連續(xù)擴展,管板的形態(tài)主要是樹枝狀分枝,裂紋尾部尖銳;裂紋形態(tài)主要是由晶粒形成的,伴隨著少量的沿晶,說明斷裂接近應(yīng)力腐蝕斷裂。
5、應(yīng)力腐蝕
當(dāng)管板處于應(yīng)力下時,金屬表面上的缺陷或夾雜物形成微裂紋源,并且孔內(nèi)外的溶液不易對流和擴散。由于裂縫中金屬離子和氫離子的增加,為了保持電中性,裂紋外的硫陰離子進入狹縫形成腐蝕性酸,使裂紋內(nèi)部腐蝕以自催化方式繼續(xù)。
鈦螺旋板換熱器的管板存在帶狀夾雜等缺陷。由于溫差應(yīng)力、制造應(yīng)力、工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力的存在,管板中存在大量殘余的應(yīng)力。腐蝕產(chǎn)物分析表明,當(dāng)管板出現(xiàn)裂紋時,管道中的油進入裂紋中,進一步加速了腐蝕。