图 1 开裂锅炉管的宏观形貌
分享：锅炉管泄漏原因
某锅炉管安装于2022年1月,运行2个月后,在对其进行日常监控时发现烟气中氢气含量超标,进一步检查发现该锅炉管发生开裂现象。开裂锅炉管的材料为12CrMoVG钢,锅炉管内部介质为200 ℃饱和蒸汽,压力为4.6 MPa,外部介质为450 ℃高温烟气,管道内部有大量尘土。笔者采用一系列理化检验方法分析了锅炉管开裂的原因,以避免该类问题再次发生。
1. 理化检验
1.1 宏观观察
开裂锅炉管的宏观形貌如图1所示。由图1可知：锅炉管的外壁和内壁均可见宏观裂纹。
1.2 化学成分分析
在开裂锅炉管上取样并对试样进行化学成分分析,结果如表1所示。由表1可知：开裂锅炉管的化学成分满足GB/T 5310—2017 《高压锅炉用无缝钢管》对12Cr1MoVG钢的要求。
Table 1. 开裂锅炉管的化学成分分析结果
| 项目 | 质量分数 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Si | Mn | Cr | Mo | V | |
| 实测值 | 0.10 | 0.24 | 0.55 | 1.01 | 0.30 | 0.17 |
| 标准值 | 0.08～0.15 | 0.17～0.37 | 0.40～0.70 | 0.90～1.20 | 0.25～0.35 | 0.15～0.30 |
1.3 金相检验
在开裂锅炉管的剖面上截取并制备金相试样,将试样进行腐蚀后,置于光学显微镜下观察,结果如图2所示。由图2可知：试样的显微组织为铁素体＋少量珠光体。
1.4 扫描电镜(SEM)及能谱分析
在开裂锅炉管的外壁处取样,对试样进行SEM分析,结果如图3所示。在开裂锅炉管的内壁处取样,对试样进行SEM分析,结果如图4所示。
对金相试样进行SEM分析,结果如图5所示。由图5可知：开裂锅炉管内壁可见树枝状裂纹,裂纹向材料内部伸展,且部分裂纹已穿透壁厚,裂纹内可见腐蚀产物,呈应力腐蚀开裂形貌特征。
对裂纹内的腐蚀产物进行能谱分析,结果如图6所示。由图6可知：腐蚀产物中存在较高含量的腐蚀性元素S和Cl。
2. 综合分析
由上述理化检验结果可知：开裂锅炉管的化学成分符合标准要求；开裂处剖面上可见起源于管道内壁的裂纹,裂纹呈树枝状向材料内部伸展,部分裂纹已穿透壁厚,裂纹内可见腐蚀产物,呈应力腐蚀开裂形貌特征,腐蚀产物的S元素和Cl元素含量较高,说明管道内介质中含有腐蚀性元素。腐蚀介质与锅炉管之间存在应力作用,造成了锅炉管发生开裂[1]。在工作应力及热应力的共同作用下,管道内壁发生了应力腐蚀开裂,裂纹穿透壁厚,导致锅炉管发生泄漏事故。
3. 结论
开裂锅炉管的介质中存在大量腐蚀性元素S和Cl,在工作应力和热应力的共同作用下,管道内壁发生了应力腐蚀开裂,裂纹不断扩展并穿透壁厚,最终导致锅炉管发生泄漏事故。
文章来源——材料与测试网
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