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304封頭開裂是因為存在相當大拉應力和濕H2S環(huán)境

時間:2020-04-21      來源:http://m.mymunsa.cn/news/143.html

我司近期接到某公司的求助信息,說是發(fā)近期檢修期間發(fā)現(xiàn)304封頭的中部以下直邊段多處開裂,裂紋呈線狀沿設備軸向延伸。裂紋從環(huán)縫熱影響區(qū)部位開始,沿封頭中心方向進行,基本上是垂直環(huán)焊縫。該容器為露天安放,封頭裸露在大氣之中。設備主體受壓元件材質(zhì)為304,封頭采用冷旋壓成型的加工方式制成,并出具了封頭產(chǎn)品合格證。為了確定問題所在,我司進行了一系列分析,得出了304封頭會開裂是因為存在相當大拉應力以及濕H2S環(huán)境。

我司先采取原材料進行化學分析以及力學分析,發(fā)現(xiàn)304封頭的化學分析及力學性能均符合我國標準規(guī)定值。

然后我司對裂紋產(chǎn)生原因進行了分析,發(fā)現(xiàn)裂紋不是發(fā)生在環(huán)焊縫上,而是距離環(huán)縫邊大約10mm為起點,延伸5-40范圍不等??梢钥闯鰺嵊绊憛^(qū)的部位是開裂形成的溫床。熱影響區(qū)本身是一個組織和性能極不均勻的區(qū)域;其中一些組織和變壞了的部位往往成為整個焊接接頭中至薄弱環(huán)節(jié),對焊接質(zhì)量起著控作用。焊前母材的原始狀態(tài)也是會影響到焊接熱影響區(qū)內(nèi)組織變化和性能變化。封頭側(cè)的熱影響區(qū),焊前狀態(tài)是冷旋壓成型,加工過程中,產(chǎn)生很大壓力拉力使304發(fā)生塑性形變,并且反復作用,直到封頭符合要求的形狀為止。這一過程中,304鋼板發(fā)生冷作硬化,硬度計測試發(fā)現(xiàn),直邊段硬度是所有部位的至大值,可以達到HB230~310。采用埋弧自動焊焊接完畢環(huán)縫后,封頭側(cè)直邊段硬度甚至達到HB300~340HB,這說明其內(nèi)部存在相當大的應力。

該化工廠以生產(chǎn)濃硫酸,鹽酸及其附屬產(chǎn)品形成復合肥為主。我們到達現(xiàn)場觀察裂紋,分析裂紋所屬性質(zhì)時,不時有刺鼻的氣體吹過。向該單位工段長詢問后,得知是另外一家小作坊式工廠也在生產(chǎn)硫酸,沒有經(jīng)過環(huán)評就私自生產(chǎn)經(jīng)營了。排放的氣體主要成分是SO2、H2S,并且這3臺臥式設備由于內(nèi)部介質(zhì)特性問題,需要采取降溫措施,該設備采用外部正上方噴淋水的方式降溫。這正好將大氣中飄來的SO2、H2S溶解在噴淋水當中, 形成酸性環(huán)境, 并電離出S。這樣304不銹鋼封頭發(fā)生應力腐蝕的必備兩個條件:

1)存在相當大拉應力;

2)濕H2S環(huán)境。

304封頭

我司得出了結(jié)論:

1)應力腐蝕開裂:拉應力與特定腐蝕介質(zhì)的共同作用而引起的脆性開裂。封頭直邊段開裂原因為典型S應力腐蝕開裂,是材料內(nèi)部拉應力與介質(zhì)腐蝕共同作用形成的裂紋。

2)封頭冷成型時,封頭內(nèi)部及外部的劃傷,予以修復并保持直邊段周圍光滑,防止出現(xiàn)應力集中區(qū)域。

3)組裝工藝嚴格控制,封頭橢圓度,筒體橢圓度,周長允差。組對時應避免強力組裝,降低組裝應力。

4)封頭與筒體焊接時,防止過熱區(qū)晶粒長的過大,在焊接時盡量減小焊接時熱量輸人。如采用能量密度高的焊接和小的線能量方式。

5)隔離形成應力腐蝕的環(huán)境影響因素嚴格控制層間溫度,避免焊接造成熱影響區(qū)局部敏化,應力集中部位盡可能采取消應處理。

那么,有些朋友要問了:“對已經(jīng)形成裂紋的封頭我們應該怎么辦呢?”我司同樣地也給出了解答。針對已經(jīng)形成裂紋的304封頭,現(xiàn)場采用等離子沿環(huán)縫偏向筒體側(cè)切割將封頭取下。使用重新加工封頭。新封頭組對完成后用手工焊接方法,能量密度高小線能量方法,盡量減小焊接時熱量輸入,避免熱影響區(qū)晶粒顆粒過大,及晶粒過大引起嚴重脆化。還有,設備隔離濕H2S環(huán)境,整體保溫將盤管裹住,同時隔離大氣中的SO2、H2S。經(jīng)過以上措施,目前該設備已經(jīng)重新運行,運行狀態(tài)良好。

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