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多层反应塔衬钛层裂纹成因分析 Analysis of Crack in Titanium Underlay of Multi-lay Reactor 王晓霞[1][2] 史进伟[2] 上海交通大学材料学院 200030 2.上海市宝山区特种设备监督检验所 201900) (1.School of Materials, Shanghai Jiaotong University 200030 2.Baoshan District Institute of Special Equipments Inspection, Shanghai 201900) 摘 要：文章通过金相分析、扫描电镜及氢含量分析等方法，对多层反应塔衬钛层的裂纹成因进行了分析，由于钛板吸氢形成氢化钛导致材料性能发生劣化，并提出了处理意见和监控措施。 关键词：多层反应塔 衬钛层 氢化钛 氢脆 材质劣化 Abstract: The paper analyses reasons of crack in titanium underlay of multi-lay reactor according the metallographic examination, scan?electron microscopy and hydrogen ion concentration analysis. The conclusion is titanium plate absorbs the hydrogen ion and form the titanium hydroxide, which will cause the material inferior. Also?to offer the proposal and control measures to solve this problem. ? Key words: Multi-lay Reactor; Titanium Underlay; Titanium hydroxide;?Hydrogen damage; Material inferior 1. 引言 某化工公司脱硫装置中有一台多层衬钛反应塔自1985?年 内筒 绕带 封头 衬钛层 材质 壁厚 材质 壁厚 材质 壁厚 材质 壁厚 SB42 12mm SPV32 12mm SB42 36mm TA1 3mm 表2 反应塔的技术参数 设计压力 设计温度 工作压力 工作温度 内径 高度 容积 9.5MPa 280℃ 7.5MPa 273℃ 1300mm 21000mm 25.7m3 缺陷简介： 每年大修和定修时，检验人员均在塔盘附近内衬钛焊缝上发现裂纹和针孔，最长的裂纹有100mm长，最初认为是冲刷腐蚀所致，所以采用焊接贴补小块钛板的方法进行修复。由于经多次焊补，塔盘附近的钛板上均贴补了大小不等的钛板，而贴补处又成为新的隐患。所以当第二次发生塔体腐蚀穿孔破裂后，整圈更换塔盘附近钛板环焊缝处的盖板，并对更换下的钛板进行了分析。 试验方法及结果： 2.1金相分析： 对原反应塔的钛板进行金相分析，并与一块全新材质相同的钛板进行对比。结果详见下图： 图1 新旧钛板的显微组织 (a)1#试样(新) (b)2#试样(旧) 1#试样为新钛板：基体为α相，某些晶粒内有孪晶。 2#试样为旧钛板：基体为α相，某些晶粒内有孪晶，同时沿晶界处分布有明显的黑色条纹。 由于无法断定黑色条纹是否为裂纹，我们进一步对条纹处进行扫描电镜分析。 2.2扫描电镜分析 采用配有TN-5500能谱仪的JSM-840扫描电镜对试样1的基体及晶界处黑色条纹物进行分析，如图2所示，该黑色条纹物高出基体，是一种化合物而不是裂纹。由于该仪器只能识别元素周期表中12#以后的元素，分析基体和条纹物只识别出Ti元素，但也可以判断出沿晶分布的黑色条纹物一种含钛的化合物。 图2 旧钛板的SEM照片 图3 黑色化合物的能谱图 2.3氢含量分析 根据反应塔内的介质分析，该化合物很有可能为氢化物，于是又对试样进行了氢含量分析，结果见表3。（2#试样氢含量不均匀） 表3 氢含量分析表 试样号 1#（新） 2#（旧） 氢含量（%） 0.0022 0.030 0.016 0.055 由表3可见，2#试样的氢含量比1#试样高出一个数量级，而且分布不均匀。已可以判定黑色的晶界析出物为氢化钛。 3. 分析与讨论 氢化钛是钛板在含氢介质中易形成的一种化合物。当钛表面存在铁污染或氧化膜被划伤时，钛的电位降至析氢电位下，溶液中因腐蚀电化学反应生成氢时就