一、冷卻器失效管板的外觀檢查和材料化學成分分析

　　管板采用20R鍛造處理，管板的直徑為1.5m，管板厚為200mm，管板與管子的連接采用脹接后焊接。根據對現場的觀察：管板上有許多條裂紋，且管板上半部裂紋更集中。裂紋多起源于管板與管束接頭間隙處，裂紋呈環向及徑向從管束開始向管板延伸。同時，管束之間的孔橋也分布著許多裂紋。有的裂紋在管板孔壁內側產生，向外擴展。有的裂紋同時從兩側內壁產生，然后相對擴展。

　　二、腐蝕介質分析將管橋

　　中裂紋部分沿裂紋打開，采用能譜儀對斷口的腐蝕物進行分析。腐蝕物中主要含有Fe、Al、C、S、Si、O、Cu。其中Fe、Cu主要來源于鋼材本身。C和S來源于油品中，O、Si、Al來自硅鋁酸鹽裂化催化劑。說明管板開裂后，管程中的油品進入到裂紋當中，對裂紋尖端會產生較大的腐蝕作用。

　　三、管板的宏觀和顯微組織分析

　　管板斷口平整，顏色灰暗，沒有明顯的塑性變形，屬于脆性斷裂。裂紋起源于溝槽處，呈樹枝狀向外發散，尾部極為尖銳，瞬斷區的宏觀斷口平整，外觀比較清晰。裂紋宏觀形貌具有應力腐蝕裂紋的典型形貌特征。管板材料的金相組織為鐵素體+珠光體。鐵素體+珠光體呈帶狀分層交替分布，這種組織稱為帶狀組織，帶狀組織級別為3級，而正常的帶狀組織應小于2級，管板的帶狀組織超標。高溫下的鋼材晶粒度為6級，晶粒大小正常，分布不均勻。管板的夾雜物含有鋁硅酸鹽的夾雜物和氧化物夾雜物，其中鋁硅酸鹽呈細小球狀均勻分散分布，等級為2級，氧化物夾雜物呈粗大顆粒狀，均勻分布等級為4級；兩者夾雜物等級之和為6級，標準材料的夾雜物等級為不大于5.5級。所以，此材料的夾雜物等級超標。

　　四、斷口及腐蝕產物分析

　　斷口分析將管板進行處理處理，制成掃描電鏡試樣，使用7500型掃描電鏡對試樣進行掃描觀察，圖4為斷口的微觀形態，微觀形態呈放射狀由中心向四周發射，它的平面是斷裂單元，撕裂嶺由平面之間最后連接的部分通過塑性變形方式撕裂而成，該處呈現一定的弧度，在裂紋擴展區，裂縫起源于晶粒內部的非金屬夾雜物或硬質點，斷口微觀形貌如河流花樣一般從小中心向四周擴展，形態短而彎曲，支流較少，且擴展連續。具有準解理斷裂面的典型特征。從圖5中可看出，管板微觀裂紋形貌為樹枝狀分枝，裂紋尾部十分尖銳，裂紋多以穿過晶界為主，伴隨著少量的沿晶，是典型的應力腐蝕裂紋形貌，也就是說斷裂更接近應力腐蝕斷裂。為進一步驗證應力腐蝕斷裂的推斷須進一步分析斷口處的腐蝕介質。

　　五、應力腐蝕的機理

　　當冷卻器管板在應力作用下，金屬表面的缺陷處或夾雜物形成微裂紋源，裂紋非常窄小，孔隙內外溶液不容易對流和擴散，形成所謂“閉塞區”，在局部區域內，一方面金屬原子變成離子進人溶液，另一方面電子和溶液中的氧結合形成氫氧根離子。在閉塞區，氧迅速被消耗，得不到補充，最后只能進行陽極反應。孔隙內金屬離子水解產生氫離子，使PH值下降。由于裂紋內金屬離子和氫離子增多，為了維持電中性，裂紋外的硫陰離子移至縫內，形成腐蝕性酸，使裂紋內腐蝕以自催化方式繼續進行。

　　經鍛造后，管板內存在帶狀組織夾雜物等缺陷，且夾雜物等級超標。由于溫差應力、制造應力、工作應力、殘余應力下造成管板內有很大的應力。通過對管板斷口的宏觀和微觀分析可知，該斷口為應力腐蝕斷口。通過對腐蝕產物分析表明管板出現裂紋時，管程中的油品進入到裂紋當中進一步加速了腐蝕的發生。
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