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TP304不锈钢管焊缝及热影响区域点蚀机理分析及防控

来源:至德钢业 日期:2020-10-04 15:45:01 人气:1320

  凝汽器、换热器用304不锈钢管基本都是焊接管,调查发现不304锈钢管在焊缝及其热影响区发生点蚀穿孔的案例较多,调查样本中至少有5起: 1. 浙江某电厂125MW机组TP304不锈钢管凝汽器:2)河南某电厂TP304不锈钢管凝汽器,2. 长沙某单位制冷机中的TP304不锈钢管换热器 ,3. 山东某化工企业436L铁素体不锈钢管换热器 4. 山西太原第一热电厂TP304不锈钢管热网加热器。


 针对第一热电厂热网加热器TP304不锈钢管的腐蚀进行失效分析:


 一、概况

   

 太原第一热电厂第一台304不锈钢管加热器开始运行仅一个采暖期就发现有微漏,次年采暖期开始时,停第一台加热器,新开第二台新,304不锈钢管加热器。供暖结束,加热器停运,停运前未发现泄漏。供暖结束一个月多后进行水压试验查漏,发现第一台不锈钢管加热器有漏管近二百根,第2台加热器也有上百根不锈钢管泄漏。将加热器腐蚀的不锈钢管抽样检查,发现在焊缝及附近有点蚀坑或穿孔。


二、外观


    泄漏的TP304不锈钢管内仅在焊缝及附近有点蚀坑,有的己经穿孔,其它地方基本没有点蚀坑,说明焊缝及热影响区域的耐蚀性能明显低于母材,制造质量有问题。管子内部的外观见图。


三、化学成分和力学性能检测


    按照GB/T24593-2009标准,检测了TP304不锈钢管的化学成分和力学性能,化学成分见表,力学性能见表。由表可知,化学成分和力学性能均合格。根据对大量不锈钢材料检测结果的分析,不锈钢化学成分和力学性能不合格的可能性极小。由于现代冶炼技术的提高,不锈钢成分能精确控制,去杂质的成本较低,而有益合金元素的成本较高。因此不锈钢中的杂质含量通常远低于规定值,而有益合金元素镍、铬、钼的含量基本都在下限。


四、金相分析


   取TP304不锈钢管样横向剖面,经镶嵌、磨抛、化学试剂侵蚀后,在光学显微镜下观察焊缝金相组织,TP304不锈钢管焊缝处金相组织见图2-8。由图2-8可见,该TP304不锈钢管焊缝处显微组织为奥氏体加少量铁素体,呈铸态的柱状和枝状晶。由于有害元素容易在树枝晶和柱状晶之间偏析,因此焊缝处的耐蚀性能较差,是不锈钢焊接管的薄弱环节。


五、焊缝腐蚀比试验


  为了定量表征304不锈钢管焊缝处的耐蚀性能与母材的差异,美国材料试验协会标准ASTM A249112 规定了检测方法和合格判据。将奥氏体不锈钢焊接管对剖,一半有焊缝,一半是无焊缝的母材,测量焊缝和母材的厚度,然后放入沸腾的20%盐酸中.当母材减薄到原厚度的40-60%时,取出试样,清洗后再测量焊缝和母材的厚度,计算焊缝和母材的腐蚀减薄量,焊缝和母材的腐蚀减薄量之比称为焊缝腐蚀比R。如果R等于1,说明焊缝和母材的耐蚀性能相等;如果R大于1,说明焊缝的耐蚀性能比母材差。ASTM A249规定R<_1.25为合格,R值也可以由合同双方共同商定.取未使用过的备用管,按照ASTM A249中的S7条款进行了焊缝腐蚀比测试,检测结果见表2-5。该TP304不锈钢管的焊缝腐蚀比R约为1.52,远大于1.25,焊缝质量不合格。由于该质量条款是补充技术规定,ASTM A249规定在执行此标准时,只有需方在合同或订单中规定时才予实施。而一般电厂技术人员不熟悉该标准,订货时很少写上该条款,容易发生质量争议。


六、腐蚀机理和防控方法


  凝汽器、换热器用304不锈钢管在焊缝及其热影响区容易发生点蚀,主要原因是未经处理的焊缝是铸态的柱状和枝状晶,有害元素容易在枝状晶和柱状晶之间偏析,如果焊缝在底部不利位置,或碰到酸洗等特殊环境,则焊缝及其热影响区域更容易优先腐蚀。如果要改进焊管材质的均一性,减小或消除焊缝区与母材的微观组织及性能差别,就需要对焊缝或整个焊管进行冷加工和热处理,可以通过轧压和再结晶工艺使焊缝处的柱状和枝状晶转变为等轴晶。焊缝内整平后热处理可以改善焊缝处的组织和性能,但是内整平时焊缝要有足够的高度,保证一定的轧压量;热处理要有足够的停留时间。


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本文标签:304不锈钢管 

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