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不銹鋼厚壁管
您的位置:網(wǎng)站首頁(yè) > 新聞動(dòng)態(tài) > 不銹鋼厚壁管 > 正文輸送流體用無(wú)縫鋼管裂紋研究
引言無(wú)縫鋼管用于輸送石油、天然氣、煤氣、化學(xué)氣體和水等液體,要求其具有高的抗氧化性能和耐腐蝕性能,并有良好的組織穩(wěn)定性和耐持久強(qiáng)度。某Q345D輸送流體3年后,局部發(fā)生爆裂,為了找出無(wú)縫鋼管爆裂原因,避免類似事故再發(fā)生,筆者對(duì)該無(wú)縫鋼管進(jìn)行檢驗(yàn)和分析。
理化檢驗(yàn)
1化學(xué)成分分析
使用Spark直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分分析,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1,可見(jiàn)該無(wú)縫鋼管的化學(xué)成分符合GB/T8163-2018《輸送流體用無(wú)縫鋼管》對(duì)Q345D鋼管化學(xué)成分的規(guī)定。
2沖擊性能測(cè)試
依據(jù)GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》,采用JBS-300數(shù)顯金屬?zèng)_擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊性能檢測(cè),在爆裂鋼管的裂口上端、下端和裂口處分別截取3組沖擊樣品進(jìn)行檢測(cè),每組樣品測(cè)3個(gè)沖擊值。由于該鋼管的厚度為7mm,無(wú)法制備標(biāo)準(zhǔn)樣品,按GB/T8163-2018《輸送流體用無(wú)縫鋼管》的要求制備小試樣,沖擊試驗(yàn)樣品尺寸為5mmx10mmx55mm,試驗(yàn)溫度為-20℃,V型缺口沖擊吸收功KV2標(biāo)準(zhǔn)值按遞減系數(shù)0.5計(jì)算為10,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2,可見(jiàn)爆裂鋼管的沖擊性能均滿足GB/T8163-2018《輸送流體用無(wú)縫鋼管》的要求,但裂口處的沖擊吸收功明顯小于裂口的上下端部位。
3拉伸性能分析
在爆裂鋼管上截取3根拉伸試驗(yàn)樣,取樣位置為裂口的上端、下端和裂口處,分別標(biāo)識(shí)為樣品1品2樣品3,根據(jù)GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分:室溫試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3,可見(jiàn)試驗(yàn)樣品1和樣品2的抗拉強(qiáng)度均滿足GB/T8163-2018《輸送流體用無(wú)縫鋼管》的要求,而試驗(yàn)樣品3抗拉強(qiáng)度明顯不足。
4.4SEM掃描電鏡分析
使用蔡司掃描電鏡對(duì)開(kāi)裂鋼管的外表面、內(nèi)表面和斷面形貌進(jìn)行分析。如圖1可見(jiàn),爆裂鋼管的外表面和內(nèi)表面有明顯的龜裂裂紋,同時(shí)鋼管的外表面和內(nèi)表面都覆蓋一層紅褐色的銹垢,使用EDS能譜分析儀對(duì)銹垢進(jìn)行分析,可知外表面和內(nèi)表面的銹垢主要成分含量為氧和鐵,還有少量的硅、鈣、氫等元素,能譜分析結(jié)果見(jiàn)表4。
如圖2可見(jiàn),爆裂鋼管的斷面有明顯的非金屬夾雜物顆粒,使用EDS能譜分析儀對(duì)夾雜物顆粒進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)碳含量較高,為碳化物顆粒,能譜分析結(jié)果見(jiàn)表5。
分析討論
由化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果可知,該爆裂鋼管化學(xué)成分符合GB/T8163-2018《輸送流體用無(wú)縫鋼管》的要求,裂口處的沖擊性能雖然滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,但沖擊吸收功明顯小于裂口的上下端部位,裂口處的抗拉強(qiáng)度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。從爆裂鋼管SEM掃描電鏡和EDS能譜分析可知,該鋼管的外表面和內(nèi)表面有明顯的龜裂裂紋,說(shuō)明鋼管長(zhǎng)時(shí)間在高溫條件下運(yùn)行,局部已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)老化,爆裂鋼管的外表面和內(nèi)表面均覆蓋一層紅褐色鐵銹,使用EDS能譜分析儀對(duì)銹垢進(jìn)行分析,可知外表面和內(nèi)表面的銹垢主要成分含量為氧和鐵,還有少量的硅、鈣和氫等元素,主要是鋼管常年暴露在大氣中氧化腐蝕和輸送高溫蒸汽和化學(xué)氣體所形成的氧化鐵鐵銹"。斷面處有明顯的碳化物顆粒析出,是由于管道在高溫蒸汽輸送過(guò)程中形成的碳化物析出相,碳化物的聚集造成碳化物顆粒周邊基體的碳含量降低,基體的強(qiáng)度也隨之下降。同時(shí)碳化物的聚集又會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中,加速裂紋的萌生和擴(kuò)展。該輸送流體用無(wú)縫鋼管在高溫蒸汽和化學(xué)氣體的常年氧化腐蝕下,裂口處內(nèi)表面形成大量的氧化物,碳化物析出,基體碳含量逐步減少,鋼管耐持久強(qiáng)度降低,而在高溫蒸汽的熱應(yīng)力作用下,內(nèi)表面被腐蝕的基體缺陷處和碳化物聚集區(qū)都可能首先萌生裂紋,隨著基體強(qiáng)度的下降,加速裂紋的快速擴(kuò)展,最終發(fā)生熱應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
結(jié)論
造成0345D輸送流體用無(wú)縫鋼管開(kāi)裂的主要原因是該鋼管長(zhǎng)時(shí)間在高溫蒸汽條件下運(yùn)行,從局部開(kāi)始老化,碳化物的析出造成基體碳含量減少,強(qiáng)度不斷降低,再加之高溫蒸汽和化學(xué)氣體的常年氧化腐蝕,在內(nèi)表面被腐蝕的基體缺陷處和碳化物聚集區(qū)首先萌生裂紋,隨著裂紋的擴(kuò)展,最終發(fā)生熱應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無(wú)縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|小口徑厚壁鋼管-浙江至德鋼業(yè)有限公司
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