壓力容器培訓講義-之-壓力管道失效分析及事故案例-4課件

1、80萬噸/年航煤脫硫醇R-7101反應器進料導壓管裂紋斷裂失效分析（一） 發(fā)現(xiàn)開裂的導壓管系80萬噸/年航煤脫硫醇R7101反應器進料管靠近焊縫部位（近堆焊處）。該裝置2002年9月正式投入使用運行。發(fā)現(xiàn)進料導壓管近焊縫處出現(xiàn)管內(nèi)介質(zhì)向外泄漏現(xiàn)象。隨即組織檢查，通過表面著色探傷發(fā)現(xiàn)管子外壁有穿透裂紋存在。該進料導壓管操作參數(shù)如下： 操作壓力： 2.8MPa 操作溫度： 240 管內(nèi)介質(zhì)： 航煤 管子材料： 0Cr18Ni9Ti進料導壓管裂紋斷裂失效分析（二）導壓管材料的化學成分分析 該材料牌號為0Cr18Ni9Ti，系奧氏體不銹鋼無縫鋼管，說明實際使用的材料與設計選用材料相同，所用材料無誤。C

2、MnSiPSCrNiTi實測0.050.510.590.0090.00818.3310.000.36標準0.082.01.00.030.0317.019.08.011.00.250.7進料導壓管裂紋斷裂失效分析（三）進料導壓管裂紋宏觀形貌分析 進料導壓管裂紋斷裂失效分析（四）進料導壓管裂紋斷裂失效分析（五）進料導壓管裂紋斷裂失效分析（六）導壓管材料的金相組織 導壓管管子母材組織呈多邊形奧氏體孿晶組織，并有顆粒狀碳化物存在，少量的灰色條狀為鐵素體相，焊縫組織呈單相奧氏體樹枝狀組織，從材料的組織說明未有脆性相析出。 進料導壓管裂紋斷裂失效分析（七）母材金相焊縫金相進料導壓管裂紋斷裂失效分析（八）裂

3、紋斷口的微觀形貌分析 疲勞源疲勞紋疲勞紋疲勞紋進料導壓管裂紋斷裂失效分析（九）1、本次導壓管產(chǎn)生的裂紋屬疲勞裂紋。2、建議對同類進料導壓管承插焊及熱影響區(qū)進行外表面著色檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有裂紋應及時修理。3、預防導壓管類似裂紋的再次產(chǎn)生的措施是承插焊接處的焊縫堆高不易過高，并做到焊縫熔合區(qū)部位圓滑過渡，以避免該處幾何形狀突變，造成過大的應力集中。加氫單元閥門裂紋失效分析 （一）加氫單元的一個閥門發(fā)生泄漏，泄漏位置在閥體與法蘭的承插連接焊縫處，在焊縫中心線有一道裂紋。該閥門所在位置是循環(huán)氫壓縮機入口分液缸沉筒液位計一次閥。相應的工況為：操作壓力： 110Kgf/cm2 溫度： 4050介質(zhì)： H2，

4、其中H2S含量為400500ppm閥體材質(zhì)： 碳鋼該閥門為900磅級的1閘閥，采用法蘭連接，法蘭和閥體之間為承插焊接。該閥門制造后按B31.3標準，因焊縫處壁厚小于19mm，未進行焊后熱處理。加氫單元閥門裂紋失效分析 （二）承插焊閥門材料的化學成分分析 化學成分表明，該閥門的材料為低碳鋼，對應相應的鋼號標準，該材料應為20號鋼，沒有選材問題。 CMnSiSPCrNiCu母材0.220.580.280.0140.0070.060.060.22焊縫0.131.120.630.0160.0100.050.02812.123.87304標準值0.082.01.00.030.0318.020.08.01

5、2.01Cr17Mn6Ni5N0.155.57.51.00.030.0316.018.03.55.5不銹鋼螺栓的失效（五）螺栓的失效主要是材料問題，材料不符標準要求，或者材料誤用。不銹鋼螺栓的失效（六）不銹鋼螺栓的失效（七）根據(jù)斷口的金相照片，可以清晰看到沿晶的開裂，斷口附近的晶粒邊界已明顯被腐蝕。 不銹鋼螺栓的失效（八）從圖中可看到樹枝狀的裂紋，裂紋起源為螺栓表面，為典型的晶間型應力腐蝕裂紋形貌特征。不銹鋼螺栓的失效（九）不銹鋼螺栓的失效（十）不銹鋼螺栓的失效（十一）不銹鋼螺栓的失效（十二）1、Cr-Ni奧氏體不銹鋼的晶間型應力腐蝕，發(fā)生斷裂的螺栓，其含碳量高，如螺栓在制造加工期間在敏化溫度

6、（450850）范圍加熱，則鋼中過飽和的碳就會向晶界擴散，析出并與其附近的鉻形成鉻的碳合物，造成晶界的耐腐蝕性下降，因此裂紋會沿晶擴展。2、造成螺栓斷裂的裂紋基本上集中在螺栓桿的中部；裂紋長，且存在樹狀分支；裂紋擴展方向與螺栓所受拉應力方向垂直；在斷口上有大量腐蝕產(chǎn)物，且含有硫離子和氯離子。通過這些特征可以確定本次螺栓的腐蝕破壞形式是晶間型應力腐蝕。3、硫離子和氯離子是造成應力腐蝕的主要介質(zhì)。氯離子的腐蝕性能非常突出、而硫離子的存在也可引起敏化態(tài)的不銹鋼的晶間應力腐蝕。這兩種介質(zhì)的來源可能是周圍裝置環(huán)境或潮濕的海洋大氣，螺栓所處的工況條件如在常溫或低于常溫，容易在法蘭的連接面間隙處形成腐蝕環(huán)境，因此造成在螺栓桿中部的晶間型應力腐蝕。不銹鋼螺栓的失效（十三）1、失效的螺栓的材料含碳量高，容易造成此類晶間應力腐蝕。2、為避免類似的晶間型應力腐蝕產(chǎn)生，可采取措施避免形成含氯、硫介質(zhì)的腐蝕環(huán)境。比如對該處進行外保護，如進行冷保溫或在螺栓桿涂上環(huán)氧漆，避免腐蝕介質(zhì)進入等等。分析事故發(fā)生原因 操