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《制氫轉(zhuǎn)化爐法蘭損傷分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、制氫轉(zhuǎn)化爐管與法蘭異質(zhì)焊接接頭失效原因的研究鞏建鳴涂善東南京化工學(xué)院（江蘇省南京市210009）江小平江蘇省鍋爐壓力容器檢測(cè)中心所（江蘇省南京市210010）徐平金陵石化公司南京煉油廠（江蘇省南京市210033）摘要:針對(duì)用奧407焊條悍接HK4）爐管和Cr5Mo法蘭的異預(yù)焊接接文?在高溫運(yùn)行期間亓谿址汕的情況，采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等手段進(jìn)行了失效分析.結(jié)果麥明在K期漓溫運(yùn)行中碳從低鉛林料向髙佑功料擴(kuò)敬遷移，在熔合區(qū)鄰近Cr5Mo鋼母材…信至成脫談層，其殖體因貧務(wù)軟化，強(qiáng)度降祗?id±Cr5Mo鋼和奧氏體焊縫金厲的線島赤樂數(shù)有較大差異，嵐泯下變形不
2、協(xié)謁，烷合線界聞上應(yīng)力集中，導(dǎo)致在熔合區(qū)鄰近Cr5Mo鋼母材側(cè)脫於層上前生蠶紋，井枱脫碳展擴(kuò)展，穿透內(nèi)外壁，造成泄漏.主題詞：制氫爐管法蘭合金鋼髙溫脫碳熔合紋1前喜某煉油廠制氫轉(zhuǎn)化爐管（HK40）與法蘭（Cr5Mo）的焊接采用奧氏體不銹鋼焊條，這種焊接屬于珠光體■奧氏體異質(zhì)鋼焊接，焊后無需熱處理，便于現(xiàn)場(chǎng)施工■因而在石油化工等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用（_耳?該轉(zhuǎn)化爐約運(yùn)行到89000小時(shí),其爐管和法蘭焊接接頭處靠法蘭側(cè)發(fā)生泄漏，于是將法蘭從焊接接頭處割下，焊上新法蘭?該轉(zhuǎn)化爐中有上百根HK40爐管均與Cr5Mo鋼法蘭焊接,這種異質(zhì)焊接接頭的長(zhǎng)期完好性對(duì)該裝
3、置的安全運(yùn)行是極為重要的.而經(jīng)常更換法蘭，車新與爐管焊接?其費(fèi)用及勞動(dòng)力消耗大，檢修周期長(zhǎng).為此，査明導(dǎo)致該異質(zhì)焊接接頭泄漏的失效原因，提岀相應(yīng)的預(yù)防措施，是十分必要的.HK40轉(zhuǎn)化爐管與Cr5Mo鋼法蘭的焊接用奧407焊條現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接施焊，焊接結(jié)構(gòu)如圖i所示，轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)裝有催化劑，入口氫含量10V%.基本參數(shù)為：管內(nèi)壓力2~25MPa,入口溫度450?460°C,內(nèi)徑?103mm,壁厚13mm.圖1爐管與法蘭焊接結(jié)構(gòu)2?檢測(cè)與結(jié)果該轉(zhuǎn)化爐自運(yùn)行以來，生產(chǎn)基本正常，開停車一年一次，偶爾兩次.運(yùn)行到89000小時(shí)左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)一爐管與法蘭對(duì)接焊縫處靠Cr5Mo
4、鋼側(cè)有泄漏。采取修復(fù)措施，在焊接接頭處割下法蘭，重新焊接上一個(gè)新法蘭.隨后，對(duì)割下的帶焊縫法蘭進(jìn)行檢測(cè)査證.2.1宏觀檢查Q1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse*Allr愆割軍的溝蘭，在焊縫外表面上進(jìn)行多次滲透著色探傷，結(jié)果表明在留下的焊縫上沒有穿透性裂紋，可以斷定穿透裂紋位于事先割下的焊縫上.于是，在現(xiàn)有的焊縫上?靠近所缺的焊縫位置處，用線切割割下約40mm長(zhǎng)的分析試樣，該試樣保留了焊縫以及與焊縫相連的一部分法蘭，宏觀觀察表明：Cr5Mo鋼母材和焊縫金屬焊接熔合情況良好，試樣上有
5、一個(gè)完全沿熔合線開裂的環(huán)向面型主裂紋，沒有穿透內(nèi)外管壁，裂紋在管壁厚度方向，沿熔合線大約長(zhǎng)10mm;另外靠焊接根部熔合線，位于Cr5Mo母材粗晶熱影響區(qū)有一環(huán)向面型小裂紋，約3mm長(zhǎng)，和主裂紋即將連接起來，如圖2所示。對(duì)帶有主裂紋和焊根小裂紋的試樣進(jìn)行磨制和機(jī)械勉光后，用4%硝酸酒精顯示劑顯示Cr5Mo鋼的顯微組織，再用草酸水溶液電解浸蝕顯示焊縫金屬的顯微組織。結(jié)果表明，母材Cr5Mo鋼在高溫下使用較K時(shí)間后，組織基本正常，為鐵素體和片狀珠光體，未發(fā)現(xiàn)姝光體球化等組織劣化現(xiàn)象。焊縫金屬的金相組織為典型的柱狀樹枝晶凝固組織，也屆正常.在鄰近熔合區(qū)的Cr5
6、M。鋼母材側(cè)，晶界上也沒有發(fā)現(xiàn)蠕變空洞，這表明長(zhǎng)期髙溫運(yùn)行下，材料沒有受到蠕變損傷，仍處丁蠕變的初期階段.靠近管外壁妁主裂紋上端裂尖有一部分沿焊縫奧氏體晶界擴(kuò)展一小段后，又回到熔合區(qū)的母材側(cè)；靠近管內(nèi)壁的主裂紋在熔合區(qū)鄰近Cr5Mo鋼側(cè)，從壁厚的中間部位開裂同時(shí)向外壁和內(nèi)吐擴(kuò)展.小裂紋位于焊根部的Cr5Mo母材側(cè)粗晶熱影響區(qū)?從內(nèi)壁起裂并沿晶界呈多分枝擴(kuò)展.2.3顯微硬度測(cè)量在金相觀察的同吋，測(cè)量了熔合區(qū)周圍（包括焊縫、熱影響區(qū)HAZ和母材）的顯微硬度■如圖3斫示.母材與熔合區(qū)中心距離/mm0B3運(yùn)行過的CrSMo鋼與奧氏體焊繾的顯微硬度分布熔合區(qū)鄰近
7、焊縫側(cè)硬度Hv為344.8,而鄰近Cr,Mo鋼母材側(cè)硬度Hv為3026顯微硬度分布表明經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的高溫運(yùn)行，熔合區(qū)中靠Cr5Mobnm丄丄tOAvt—”?心rf04Mth.iifX-rn：/U期珂M網(wǎng)至怦祕(mì)？G,菲吳風(fēng)怦炸粧謝述怦嘆？G。2.4斷口分析將金相觀寮的試樣在低溫下仃斷，宏觀觀察結(jié)果清楚地表明，斯口上有深色的腐蝕產(chǎn)物，熔合線上的主裂紋即將和焊根小裂紋連接起來，兩個(gè)裂紋面之間有打斷時(shí)形成的撕裂韌帶，撕裂面色澤新亮.-整介斷面匹凸不平，好細(xì)觀好I看到明顯的解理臺(tái)階.打斷的斷口用掃描電鏡（SEM）進(jìn)行微觀觀察分析，斷面上有典型的解理斷裂臺(tái)階，斷口上還
8、發(fā)現(xiàn)了少量的沿晶二次裂紋，這與主裂紋以及焊根小裂紋岀現(xiàn)少數(shù)分叉相吻合.斷口可觀察到校厚的腐蝕產(chǎn)
