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膨胀节爆裂失效原因分析

发布时间:2013-04-17

膨胀节爆裂失效原因分析

综上分析平衡段波纹管爆裂的根本原因是:

1、运行过程中,在内压应力和加工残余应力(没有经过固溶处理)以及烟气成份中痒、硫、硫酸根等有害介质共同作用下,在平衡段波纹管的波峰处产生应力腐蚀裂纹,(内壁局部可见明显的陈旧性断面)并不断扩展,当某处综合应力达到并超过波纹管材料强度极限性时,则即刻发生爆裂,所以这是一起应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳开裂而导致平衡段波纹管爆裂。其中应力腐蚀开裂起主导作用,从平衡段波纹管爆裂碎片多为波峰环向断裂截面也证实起爆点在波峰;

2、Incoloy800属铁- 镍基合金,相对于一般奥氏体不锈钢有较好的抗高温性能,但存在高温敏化现象,对应力腐蚀开裂并不免疫,如果局部保温层损坏,操作温度波动较大或(开停车)都可能导致波纹管瞬时低温区,造成烟气中蒸汽冷凝引发应力腐蚀开裂。

结论和建议

1、通过力学性能试验和硬度测定,平衡段波纹管和工作波纹管存在明显冷作硬化,材料延伸率较低,而平衡段波纹管劣于工作段波纹管。硬化后Incoloy800对应力腐蚀更为敏感,此时平衡段波纹管铁磁相含量也高于工作段波纹管,这是产生平衡段波纹管应力腐蚀开裂的直接原因之一;

2、波纹管制造与成型过程中,存在残余拉应力,且平衡段波纹管运行过程中的工作应力也大于工作段波纹管的工作应力,这是加速平衡段波纹管产生应力腐蚀开裂的内在因素;

3、高温烟气中含有硫化物就、氯化物,还有衍生的亚硫酸等,操作温度高,环境恶劣,有害离子在波纹管浓缩、富集,这是平衡段波纹管发生应力腐蚀开裂的环境因素,建议波纹管材料采用Incoloy625,成型后固溶处理,并采用外保温结构;

4、高温烟气管道中波纹管失效形成式根据不同部位的应力状态、腐蚀环境,材质情况的不同,造成应力腐蚀发生与发展以及最终的开裂形成,存在某些差异,但DN1200压力平衡型膨胀节中的平衡段波纹管爆裂属应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳开裂。其中应力腐蚀起主导作用。