PDF《制氢转化炉管材HP40Nb的失 效分析》

1 .

4 m m之间,与正常部位壁 厚基本 相同.6

2 号上有一个 明显 的鼓包 , 其径 向长

1 2

0 mm, 轴 向长

1 3

0 N l m, 高度

1 0 mm, 鼓包 中部有一条长

9 0 h i m的轴 向穿 透裂纹 , 裂纹 四周还有

3 0多条外 表面裂纹 , 基本 上是 沿轴 向分 布的.(2)几何形状检查 经测量 , 炉管各部位的壁厚在

1 1 . 2~1

2 .

0 h i m之间, 内径在 @1

2 1 . 0~1

2 1 .

9 f i l m之间,未见明显的不圆和弯曲. 制氢转化炉管材HP

4 0 N b 的失效分析(3)内外表面着色探伤 对取样管段 内外壁均进 行了

1 0

0 %着色探伤 , 发现

5 8 . 3外表 面穿孔上方有一 组轴 向密集裂纹 , 在穿孔 的左侧有 一个环 向裂纹.在 内表面有 3个均有分叉的裂纹.6 2外表面无裂纹类缺 陷.在鼓包内壁的穿透裂缝两侧发现大量细小裂纹.

2 .

2 炉 管材料 HP

4 0 Nb钢化学成分 分析 H P

4 0 N b钢 为高 C r - N i 奥 氏体不锈 钢, 即国产 的zc40Ni35Cr25Nb,抗氧化性好 .为 了解该炉管 的化学 成分是否满足标准要求 , 进行了成分分析 , 结果见表

1 . 表1制氢转化炉管化 学成分 ( 质量分数

1 % 试样号 c s i Mn P S C r N i N b W Mo

5 8 0.

43 1 . O

8 O .

9 8 0.

0 2

5 O.

0 0

5 2

4 .

8 7

3 2.

7 6

0 .

7 5 0.

3 20.

2 6

6 2 O.

43 0 .

9 8

1 .

1 1 0.

0 2

7 0.

0 0

3 2

4 . O

6 3 2.

2 4 0.

7 5 O.

2 3 O.

21 … … … . ∞ . 一一注: 标准值是指 H G / T

2 6

0 1 ―

9 4中对 Z G

4 0 N i

3 5 C r

2 5 N b的规定值 , 表 2同. 由表

1 可 以看出 , 炉管的化学成分符合 H G / T

2 6

0 1 ―

9 4标准…要求 , 但其 中Cr,Ni含量处于标准 中允许 范围的下限附近.

2 .

3 常温及高温力学性能评定 炉管常温及高温下 的拉伸 、 冲击性能测试结果见 表2,表3.表2炉管拉伸 - 陛能 取样编号 常温冲击平 均值/ J

9 0

0 o C高温拉伸平均值/ J 由表 2可 以看 出, 实测 拉伸强度基 本符合 HG / T

2 6

0 1―

9 4的要求 , 但塑性指标大部分远低于标准规定 值 .常温和低温冲击值偏低.

2 .

4 能谱 、 扫描 电镜 、 金相、x射线衍 射 分析

2 .

4 .

1 能谱分析( E D S ) 为了分析试样晶粒、 碳化物、 晶界的成分, 对58―1,58.2.58.3,624分别取样进行能谱分析.结果表 明, 晶 界上 主要 分布着 2种粒 子,一是黑 色的Cr―C粒 子,其中含有少量 M n 、 F e ;

一是 白色的 N b ― C . B粒子 , 其中溶有少 量Fe、cr、Ni.这些粒子主要 以粗棒状形式存在.比较 晶内和晶界的 E D S可以看出, 以溶质原子形式存在的偏 析并不严重 , 晶内成分主要有 C, C r , S i , Mn , F e , N i , 但cr,Ni含量低于合金设计值 .这是 由于晶界上存在较多 的 碳化物粒子 , 从而夺取了晶粒中的合金元素所致. 从取 样62号 的鼓 包外表面检测到了质 量分数为4.87%的 N a ,

1 .

0 7 %的Ca ,0.48%的 C l 一和1.02% 的S.从

5 8 . 3上的穿孔断 口表面 、 外表面裂纹尖端 、 内表面裂 纹 尖端 也检 测到了浓度 很高的Na、cl

一、Ca¨等离子.另外 , 从炉管外 的保 温材 料 中检测到 了0.98%的 Mg ,

0 .

2 2 % 的K,1.51%的Cl一,

4 .

1 4 % 的S,42.50%的 C a ¨.这些元素在停工时遇到空气 中 的水分就可能使炉管发生应力腐蚀 .

2 .

4 .

2 扫描 电镜 ( S E M) 分析 为了分析碳化 物的形态 、 裂纹 和 内部疏松等缺 陷 的形 貌,从58―