静设备非正常失效案例分析和讨论

对石油化工和核电行业静设备非正常腐蚀失效的许多案例进行了简要分析和讨论,案例涉及到08Cr2AlMo空冷器管束的粗制滥造问题;空冷器先焊管箱后焊管头的深孔焊工艺造成管头焊可靠性差及无法检验和无法修补的问题;换热器不锈钢U型管在R部位的违规拼接及未进行固溶热处理所造成的应力腐蚀问题;管束Cr-Mo钢管头焊接的质量控制及技术问题;不锈钢压力容器随意起弧导致的应力腐蚀问题;核电除氧器野蛮组装损伤母材后的补焊技术问题和过程控制问题;不锈钢和铬钼钢换热器管束在氯离子应力腐蚀环境中换热管的有害胀接问题;以及不锈钢膨胀节、封头等冷作变形量大所造成的延迟裂纹及应力腐蚀等问题。针对每一个具体案例,进行了具体分析,并从技术方案和技术管理等方面提出了具体解决办法。

不锈耐热钢晶粒过粗对焊接接头的负面影响探析

介绍了国内外承压设备用材标准对不锈耐热钢晶粒度的规定,通过对几个失效案例的具体分析,明确了粗大晶粒会增加晶间腐蚀的敏感性,且在焊接热输入过大的情况下,粗大晶粒会阻碍焊缝收缩时的晶界滑移,增加焊接接头产生裂纹的风险。通过分析,认为晶粒粗大降低了晶界的总面积,随着晶界面积的减少,热影响区在焊接热循环过程中使碳化物更多地聚集于晶界,使得晶界熔合区和热影响区形成裂纹的可能性更大。提出了在严格按焊接工艺施工的前提下,对母材规定合理的晶粒度范围。建议对不锈耐热钢板材、管材和管件的晶粒度按4~9级,锻件的晶粒度按3~7级进行规定。

4J36D殷瓦钢焊后热处理试验研究

通过对4J36D殷瓦钢中板焊态和焊后760℃×1.5h、800℃×1.5h和840℃×1.5h不同热处理态的常温性能、超低温性能和微观性能进行研究,发现热处理后的抗拉强度与焊态相比明显降低,焊缝的超低温冲击值与焊态相比明显提高。但焊接接头经840℃×1.5h热处理后,-196℃的抗拉强度偏低,焊缝截面维氏硬度的部分数据也偏低,说明部分微区存在不均匀的组织软化现象。经综合评估,认定4J36D殷瓦钢焊后热处理的最佳温度为800℃。

焊接方法对316LN奥氏体不锈钢焊缝金属低温韧性的影响

采用手工TIG焊、手工MAG焊及窄间隙自动TIG焊分别对超导聚变堆用316LN奥氏体不锈钢进行焊接试验,并在液氮温度下进行夏比冲击试验。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等研究了接头微观组织及夹杂物对奥氏体不锈钢焊缝金属低温韧性的影响。结果表明,两种TIG焊焊缝金属77K冲击韧性均达到100J以上,满足超导聚变堆设计要求。手工MAG焊焊缝金属77 K冲击韧性不到80 J,未能达到要求,其焊缝中具有方向性的粗大柱状晶及Si O2等硬脆夹杂物的大量析出导致手工MAG焊焊缝金属低温韧性最低。窄间隙自动TIG焊微观组织为大量胞状晶,气体保护效果好,夹杂物少,且母材中含量较高的S元素形成高塑性的MnS包裹在硬脆夹杂物上,其低温冲击韧性最好。手工TIG焊焊缝微观组织较手工MAG焊要好,但气体保护效果比窄间隙自动TIG焊要差,夹杂物较多,其低温韧性介于二者之间。

Invar合金激光-TIG复合焊工艺参数优化及力学性能研究

研究了工艺参数对Invar合金激光-TIG复合焊焊缝成形质量的影响规律,建立了焊缝平直度、宽高比与工艺参数(TIG电流、激光功率和焊接速度)的关系模型,基于该模型进行最优工艺参数预测,并将最优参数组合应用于厚度为25 mm的Invar合金对接板坡口的多层多道激光-TIG复合焊焊接中。结果表明:各工艺参数对Invar合金焊缝平直度的影响程度从大到小为:TIG电流≈焊接速度>激光功率;各工艺参数对焊缝宽高比的影响程度从大到小为:激光功率>TIG电流>焊接速度;基于该模型优化出当TIG电流为145 A、焊接速度为1.5 mm/s、激光功率为1 518 W时的激光-TIG复合焊工艺可使Invar合金焊缝具有最佳成形质量,对接板坡口焊接试验中焊缝成形质量良好,焊缝平直度与宽高比的三维测量实测值与模型预测值相差较小,焊缝无明显缺陷,焊缝组织晶粒平均尺寸约为10μm,接头室温抗拉强度为489 MPa。

304和304L焊接接头敏化热处理后的晶间析出行为研究

为了考察常用奥氏体不锈钢的敏化析出行为,对304和304L焊接接头试板进行了不同温度的敏化热处理,然后利用晶间腐蚀试验、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了试板焊缝和热影响区的耐晶间腐蚀性能和析出相形态.研究发现:不锈钢中碳含量的微小差异就会对晶界析出行为产生很大影响,钢中微量的氮对析出相的形成贡献不大;304和304L中残留的铁素体对析出行为有影响,敏化析出相由奥氏体晶界向铁素体内部析出并聚集,在析出峰值温度,析出相几乎填满整个铁素体;304L热影响区纯奥氏体组织的晶界对敏化处理的敏感性不大,在800℃附近才有极少量的析出相在晶界弥散析出.在晶间腐蚀环境中选材时,建议选用超低碳不锈钢,且应维持较高的Ni,Mn和N含量,降低和消除奥氏体不锈钢中残留的铁素体.

一种焊接性能良好的超纯铁素体不锈钢RT1200

介绍了一种焊接性能良好的超纯铁素体不锈钢RT1200,它的技术特点是对C和N进行了极低的成分控制,此外还将钢中对铁素体有害的S,Si和Mn控制在很低的水平,大大提高了材料的整体性能,可焊性能良好。其板材和有缝焊接钢管可用于应力腐蚀敏感的换热器、空冷器以及塔盘和龟甲网,并根据该材料的性能特点,对其使用范围作了比较具体的介绍。

富气冷却器管束腐蚀失效分析

某石化企业一台压缩机富气冷却器,使用时间仅2个月即发生大面积泄漏,管程循环水对换热管内壁造成严重腐蚀,腐蚀形貌为晶粒剥落,最大蚀坑深度为1.5 mm。针对影响压缩机富气冷却器腐蚀问题进行了深入分析,发现直接原因是09Cr2AlMoRE钢换热管与309L不锈钢管板堆焊层的管头异种钢焊接所致,腐蚀介质来源于管程循环水中的Cl^-和壳程湿硫化氢。提出了改善水质条件,将Cl^-质量浓度控制在50 mg/L以内及管板改为与换热管同材质的09Cr2AlMoRE钢锻件等建议和措施,提高了换热器的使用寿命。

12Cr2AlMoV海水冷却器使用寿命分析

湖北长江石化设备有限公司加工制造的一台 12Cr2AlMoV低合金钢海水冷却器在中国石油大连分公司使用两年半后进行观测分析 ,证明其化学成分无变化 ,仅在管内壁有少量脱碳层 ,致使机械性能略有下降。根据金相分析结果 ,其晶间未见裂纹扩展 ,无晶间腐蚀迹象 ,剩余使用寿命可在 2年以上。

RL10稀土铝合金——一种性能良好的换热器和空冷器新材料

针对石化装置中油气及循环水中硫化氢和氯离子对换热管的腐蚀问题,开发出一种中等强度且塑性良好的稀土铝合金材料,此材料可以解决低温油气装置和污水装置中316L等奥氏体不锈钢所无法克服的应力腐蚀问题,还可以解决表面蒸发式空冷器管外循环水的氯离子腐蚀问题,是奥氏体不锈钢和镀锌管的替代性材料。该材料在深冷环境中同样具有良好的应用前景,也是铜镍合金的替代性材料。

07Cr2AIMoRe稀土合金钢换热器的制造和检验

07Cr2AlMoRe为近年开发的抗硫化氢腐蚀专用钢,但在加氢中压设备中使用还是首次。本文重点介绍了07Cr2AlMoRe钢的基本性能、设备中材料的匹配、可焊性分析、焊接性能以及制造和检验等过程控制。

核级316LN纯奥氏体实芯焊丝焊接的超低温性能研究

本文通过混合气体优化设计，对核级316LN板材经ASN5—1G实芯焊丝GMAW方法焊接，焊缝金属获得纯奥氏体组织。经600～920℃四个不同温度热处理后的-196℃冲击，6000C门h热处理试样获得最好的超低温韧性。采用扫描电镜高分辨模式观察，焊态及热处理态第二相析出物形貌、大小及分布状态与超低温冲击值变化规律一致，证明第二相析出物多少及分布状态与；中击值的高低有紧密关系。

深孔钨极自动氩弧焊外角焊在高压空冷器上的应用

通过探讨焊接设备、制造工艺、焊丝选择及焊接工艺评定等方面的因素,总结出了高压空冷器管头深孔加丝式脉冲自动钨极氩弧焊的焊接工艺。

蒸汽发生器管头焊缝撕裂的失效分析和解决办法

分析了蒸汽发生器管头焊缝发生撕裂事故的原因,提出了有针对性的改进措施,取得了明显的改进效果。

07Cr2AlMoRE与15CrMoR的性能比较

介绍了耐硫化氢腐蚀专用钢07Cr2AlMoRE和15CrMoR钢板材的性能以及焊接比较试验数据。分析了稀土在07Cr2AlMoRE钢中微观行为的影响。在各种比较试验研究中,07Cr2AlMoRE钢的综合性能优于15CrMoR。

二萃塔再沸器泄漏原因分析和返修

对二萃塔再沸器泄漏原因进行分析，提出采用内孔焊的焊接方式进行返修，并通过换热管和管板的角焊缝和内孔焊的剪切强度做对比试验，确定最佳工艺参数，证明采用内孔焊的工艺进行返修能够满足设备长周期的使用要求，保证了设备的安全运行。

含稳定化元素不锈钢管道焊后热处理研究

目前,工程上常对加氢反应器用347、321等系列的含稳定化元素的奥氏体不锈钢材料进行现场焊后稳定化热处理,以防止其发生晶间敏化,并导致晶间腐蚀。但稳定化处理的温度区间也恰好是再热裂纹最敏感的温度区间,由于焊缝的高应力高拘束状态,焊缝在进行现场稳定化热处理期间常出现再热裂纹,且随着壁厚的增加,裂纹程度越严重,因此,稳定化热处理在工程中究竟是否应该得到应用,在工程界一直是存在争议的话题。特别是近期石油石化行业,以及煤化工行业厚壁加氢反应器逐渐开始应用广泛,设计院的规范不完全一致,国际上比较权威的美国机械工程师协会(ASME)、美国防腐蚀工程师协会(NACE)等学术组织相关规范也未对此问题明确说明,产生了工程认知与设计标准空白。