压力容器培训讲义-之-压力管道失效分析及事故案例-4课件.ppt

1、 发现开裂的导压管系80万吨/年航煤脱硫醇R7101反应器进料管靠近焊缝部位（近堆焊处）。该装置2002年9月正式投入使用运行。发现进料导压管近焊缝处出现管内介质向外泄漏现象。随即组织检查，通过表面着色探伤发现管子外壁有穿透裂纹存在。该进料导压管操作参数如下：操作压力：2.8MPa 操作温度：240 管内介质：航煤 管子材料：0Cr18Ni9Ti 导压管材料的化学成分分析 该材料牌号为0Cr18Ni9Ti，系奥氏体不锈钢无缝钢管，说明实际使用的材料与设计选用材料相同，所用材料无误。CMnSiPSCrNiTi实测实测0.050.510.590.0090.00818.3310.000.36标准标准

2、0.082.01.00.030.0317.019.08.011.00.250.7 进料导压管裂纹宏观形貌分析 导压管材料的金相组织 导压管管子母材组织呈多边形奥氏体孪晶组织，并有颗粒状碳化物存在，少量的灰色条状为铁素体相，焊缝组织呈单相奥氏体树枝状组织，从材料的组织说明未有脆性相析出。母材金相母材金相焊缝金相焊缝金相 裂纹断口的微观形貌分析 疲劳源疲劳源疲劳纹疲劳纹疲劳纹疲劳纹疲劳纹疲劳纹1、本次导压管产生的裂纹属疲劳裂纹。2、建议对同类进料导压管承插焊及热影响区进行外表面着色检查，一旦发现有裂纹应及时修理。3、预防导压管类似裂纹的再次产生的措施是承插焊接处的焊缝堆高不易过高，并做到焊缝熔合区

3、部位圆滑过渡，以避免该处几何形状突变，造成过大的应力集中。加氢单元的一个阀门发生泄漏，泄漏位置在阀体与法兰的承插连接焊缝处，在焊缝中心线有一道裂纹。该阀门所在位置是循环氢压缩机入口分液缸沉筒液位计一次阀。相应的工况为：操作压力：110Kgf/cm2 温度：4050 介质：H2，其中H2S含量为400500ppm 阀体材质：碳钢 该阀门为900磅级的1闸阀，采用法兰连接，法兰和阀体之间为承插焊接。该阀门制造后按B31.3标准，因焊缝处壁厚小于19mm，未进行焊后热处理。承插焊阀门材料的化学成分分析承插焊阀门材料的化学成分分析 化学成分表明，该阀门的材料为低碳钢，对应相应的钢号标准，该材料应为20

4、号钢，没有选材问题。C CMnMnSiSiS SP PCrCrNiNiCuCu母材母材0.220.220.580.580.280.280.0140.0140.0070.0070.060.060.060.060.220.22焊缝焊缝0.130.131.121.120.630.630.0160.0160.0100.0100.030.050.02812.123.87304标准值标准值0.082.01.00.030.0318.020.08.012.01Cr17Mn6Ni5N0.155.57.51.00.030.0316.018.03.55.5 螺栓的失效主要是材料问题，材料不符标准要求，或者材料误用。

5、根据断口的金相照片，可以清晰看到沿晶的开裂，断口附根据断口的金相照片，可以清晰看到沿晶的开裂，断口附近的晶粒边界已明显被腐蚀。近的晶粒边界已明显被腐蚀。从图中可看到树枝状的裂纹，裂纹起源为螺栓表面，为典型的晶间型应力腐蚀裂纹形貌特征。1、Cr-Ni奥氏体不锈钢的晶间型应力腐蚀，发生断裂的螺栓，其含碳量高，如螺栓在制造加工期间在敏化温度（450850）范围加热，则钢中过饱和的碳就会向晶界扩散，析出并与其附近的铬形成铬的碳合物，造成晶界的耐腐蚀性下降，因此裂纹会沿晶扩展。2、造成螺栓断裂的裂纹基本上集中在螺栓杆的中部；裂纹长，且存在树状分支；裂纹扩展方向与螺栓所受拉应力方向垂直；在断口上有大量腐蚀

6、产物，且含有硫离子和氯离子。通过这些特征可以确定本次螺栓的腐蚀破坏形式是晶间型应力腐蚀。3、硫离子和氯离子是造成应力腐蚀的主要介质。氯离子的腐蚀性能非常突出、而硫离子的存在也可引起敏化态的不锈钢的晶间应力腐蚀。这两种介质的来源可能是周围装置环境或潮湿的海洋大气，螺栓所处的工况条件如在常温或低于常温，容易在法兰的连接面间隙处形成腐蚀环境，因此造成在螺栓杆中部的晶间型应力腐蚀。1 1、失效的螺栓的材料含碳量高，容易造成此、失效的螺栓的材料含碳量高，容易造成此类晶间应力腐蚀。类晶间应力腐蚀。2 2、为避免类似的晶间型应力腐蚀产生，可采、为避免类似的晶间型应力腐蚀产生，可采取措施避免形成含氯、硫介质的腐蚀环境。取措施避免形成含氯、硫介质的腐蚀环境。比如对该处进行外保护，如进行冷保温或比如对该处进行外保护，如进行冷保温或在螺栓杆涂上环氧漆，避免腐蚀介质进入在螺栓杆涂上环氧漆，避免腐蚀介质进入等等。等等。分析事故发生原因 操作不规范 产品质量差 如何从源头上减少事故的发生 加强职工技术培训，规范操作，增强安全意识 加强产品质检，杜绝伪劣产品 谢谢 谢！谢！施哲雄 博士 华东理工大学安全保障技术研究室Tel：64253181-16