管帽-封頭
高壓蒸汽P11管帽
材料：不銹鋼 碳鋼 合金鋼
交期：標(biāo)準(zhǔn)管件常年現(xiàn)貨
描述：聯(lián)系站長(zhǎng)免費(fèi)領(lǐng)取管件標(biāo)準(zhǔn)及重量表
規(guī)格： DN20-DN3000
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中國(guó)石油大慶石化公司化肥廠合成氨裝置合 成氣壓縮機(jī)高壓汽輪機(jī)入口高壓蒸汽管道上的管 帽產(chǎn)生了開(kāi)裂泄漏．裝置隨即按程序停車，避免了 一次重大事故。該高壓蒸汽管道于1976年投入使 用。已經(jīng)使用了36a。管道尺寸規(guī)格為4,355ram× 23．8 mln．材質(zhì)為ASTM335標(biāo)準(zhǔn)的P11牌號(hào)，國(guó)內(nèi) 牌號(hào)相當(dāng)于12CrlMoV材質(zhì)．管帽為P11鋼鍛造成 型(其化學(xué)成分見(jiàn)表1)，管帽材質(zhì)SA335一P11力 學(xué)性能：O'b≥415 MPa。tr,>，205 MPa。按照正火熱處 理供貨狀態(tài)。其金相組織應(yīng)該為鐵素體+珠光體。 管道內(nèi)蒸汽壓力為10．5 MPa。溫度為430℃。
觀察開(kāi)裂管帽外觀形貌．發(fā)現(xiàn)管帽外壁環(huán)焊 縫下部的一側(cè)有一條環(huán)形裂紋。裂紋并非筆直。呈 現(xiàn)波浪形水平環(huán)向延伸。管帽外壁環(huán)形裂紋弧線 長(zhǎng)度測(cè)量為266mill。裂紋開(kāi)裂寬度很窄，只有0．6 rain左右。環(huán)形裂紋處和下側(cè)區(qū)域的防腐漆脫落嚴(yán) 重。
從環(huán)焊縫位置切割開(kāi)管帽后．發(fā)現(xiàn)管帽內(nèi)壁 腐蝕不嚴(yán)重．在與外壁裂紋對(duì)應(yīng)的部位也有一條 環(huán)形疑似裂紋痕跡，其弧線長(zhǎng)度測(cè)量約為90mm。 根據(jù)管帽外壁和內(nèi)壁宏觀形貌、裂紋長(zhǎng)度對(duì)比以 及裂紋開(kāi)裂寬度，可以初步判斷出，管帽裂紋萌生 于外壁，向內(nèi)壁方向擴(kuò)展。
在管帽裂紋處截取出5個(gè)試樣．其中2個(gè)試 樣為裂紋兩側(cè)部位(未穿透裂紋)，3個(gè)試樣為裂紋 中間區(qū)域(穿透裂紋)。利用體式顯微鏡觀察試樣 的外壁和內(nèi)壁表面形貌．發(fā)現(xiàn)管帽外壁的波浪形環(huán)形裂紋穿透整個(gè)壁厚．到內(nèi)壁后匯合成比較平 直的裂紋，這就是管帽內(nèi)壁上觀察到的疑似裂紋。 從管帽未穿透裂紋試樣宏觀形貌可以看出．管帽 外壁有一段環(huán)形裂紋，而內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)裂紋．管帽外 壁裂紋擴(kuò)展到接近內(nèi)壁時(shí)停止。這些進(jìn)一步證明。 管帽裂紋萌生于外壁，向內(nèi)壁方向擴(kuò)展。
管帽裂紋試樣斷口宏觀檢查分析 將3個(gè)穿透裂紋試樣破開(kāi)．用超聲波清洗機(jī) 清洗干凈．利用體式顯微鏡觀察試樣的斷I：1宏觀 形貌．結(jié)果顯示管帽斷El整體表現(xiàn)出脆性斷裂形 態(tài)．?dāng)嗫谕獗谝粋?cè)不平整。有多個(gè)裂紋源匯聚形成 的裂紋擴(kuò)展臺(tái)階。斷口內(nèi)壁一側(cè)比較平整．在內(nèi)壁 處有一窄條試樣破開(kāi)時(shí)斷裂的新鮮區(qū)．這充分證 明了管帽裂紋是從外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展。 從管帽裂紋試樣斷El的宏觀形貌．可以推斷 出管帽開(kāi)裂屬于延遲裂紋(經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間周期孕 育和擴(kuò)展)，斷口形貌表現(xiàn)出脆性，符合應(yīng)力腐蝕 開(kāi)裂或疲勞開(kāi)裂(高溫疲勞或熱疲勞)特征。
從管帽斷口表面低倍微觀形貌可以看出．?dāng)?口表面未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕特有的二次裂紋特征．?dāng)?口低倍微觀形貌呈現(xiàn)出疲勞條帶形態(tài)。而表面高 倍微觀形貌(圖3)可以看出。斷12I表面覆蓋一層腐 蝕產(chǎn)物．由表3腐蝕產(chǎn)物成分檢測(cè)結(jié)果可以看出． 斷El表面腐蝕產(chǎn)物成分主要為鐵的氧化物．未發(fā) 現(xiàn)硫化物和氯化物。
管帽整體宏觀斷口屬于脆性斷裂．無(wú)明顯塑 性變形．因而排除了超壓過(guò)載塑性斷裂的可能性， 而符合脆性斷裂的失效形式有：超低溫條件脆斷、 高溫?fù)p傷石墨化脆斷、晶間腐蝕脆斷、應(yīng)力腐蝕開(kāi) 裂、疲勞開(kāi)裂。
管帽使用無(wú)超低溫條件．而金相組織中無(wú)高 溫?fù)p傷石墨化現(xiàn)象，也無(wú)晶間腐蝕痕跡，因而可以 排除超低溫條件脆斷、高溫?fù)p傷石墨化脆斷、晶間 腐蝕脆斷的可能性。 管帽材質(zhì)為CrMo耐熱鋼．對(duì)鹵化物介質(zhì)應(yīng)力 腐蝕比較敏感．但是管帽開(kāi)裂斷口表面腐蝕產(chǎn)物 成分只有鐵的氧化物。并未發(fā)現(xiàn)任何硫化物。應(yīng)力 腐蝕開(kāi)裂的一個(gè)顯著特征為二次裂紋．而管帽斷 口表面以及附近金相組織中均未發(fā)現(xiàn)二次裂紋。 并且。
管帽如果是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，應(yīng)該在內(nèi)壁先萌 生裂紋而后向外壁擴(kuò)展．而管帽實(shí)際失效條件是 在外壁先萌生裂紋而后向內(nèi)壁擴(kuò)展。因此．可以排 除管帽應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的可能性。
最后．管帽的脆性斷裂只能是疲勞(高溫疲勞 或熱疲勞)斷裂這一種可能，并且管帽裂紋斷口的 宏觀和微觀形貌(疲勞條帶)也符合高溫疲勞或熱 疲勞的斷口特征。 高溫疲勞是材料在高溫環(huán)境下產(chǎn)生的蠕變與 應(yīng)變循環(huán)疊加的疲勞[·]：熱疲勞是溫度大幅度變化 導(dǎo)致循環(huán)熱應(yīng)力的疲勞斷裂形式[¨．二者失效機(jī)理 具有本質(zhì)區(qū)別。 管帽里的高壓蒸汽壓力比較平穩(wěn)．未出現(xiàn)劇 烈變化。
蒸汽壓縮機(jī)的震動(dòng)很小。也不可能傳遞到 此處，因而可以排除高溫疲勞的可能性。所以。管 帽開(kāi)裂只能是熱疲勞。 綜上所述．管帽熱疲勞開(kāi)裂失效原因是管帽 外側(cè)保溫鐵皮密封不嚴(yán)．每次下雨都會(huì)有少量雨 水滲入管帽開(kāi)裂部位附近．高溫管帽外壁受雨水 急冷收縮，管帽外壁局部產(chǎn)生很高的拉伸熱應(yīng)力。 使用了36 a的管帽受雨水急冷產(chǎn)生熱應(yīng)力的交變 循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到數(shù)千次．足以在管帽外壁產(chǎn)生 裂紋并向內(nèi)擴(kuò)展。造成管帽開(kāi)裂泄漏。
