氨管道三通开裂事故分析.pptVIP

* * 穿晶和沿晶混合断裂说明材质的塑性很差，只有局部微观特征存在疲劳辉纹。 大唐东北电力试验研究所有限公司 氨区管道三通开裂事故分析 吉林 ? 长春 2015.8.10 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 1.前言 2.宏观分析 3.微观分析 3.1扫描电镜分析 3.2金相组织分析 3.3金属成分分析 4.结论 5.措施及建议 1. 前言 东北某发电厂脱硝设施采用选择性催化脱硝法(SCR)工艺，以液氨为脱硝剂，氨区自2014年11月30日开始投运。蒸发槽水浴温度为50oC—60oC，氨温度为50oC。蒸发槽出口振动为0.02mm-0.035mm。 自2015年4月24日，氨区乙槽至乙缓冲槽氮气转换三通出现裂纹。氨区甲蒸发槽至甲缓冲槽氮气转换三通、乙缓冲槽入口调节门后三通、甲蒸发槽调节门旁路三通相继发现裂纹及泄漏。泄漏时，氨泄漏报警仪数值自20ppm至100ppm。裂纹较大时，肉眼可见裂纹处有白雾状气体，裂纹较小时需采用肥皂水检测。泄漏时，裂纹较大次数占大多数。 大唐东北电力试验研究所有限公司 图1 失效三通宏观观察 (a)失效三通宏观像；(b) 剖开后发现6条裂纹 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 2. 三通开裂原因宏观分析 为了弄清楚三通开裂原因，选取2#裂纹进行分析，选取2#裂纹的原因是：（1），2#裂纹尺寸较长，说明开裂较早；（2），宏观上看2#裂纹宽度较小，外界环境对断口的影响相对较小。图2给出了2#裂纹对偶断口的宏观照片。 断口中间的二个主要断裂台阶将断口分成了三个部分，分别标记为I、II和III。它们分别属于四个不同的裂纹。I号裂纹断口最长，现象最明显。I号裂纹断口可以分为两个典型的区域，标记为A区和B区，如图3(a)所示。A区颜色略深，B区颜色较浅。根据断口上“人”字纹的走向判断，裂纹始于A区，向B区扩展。 图2 2#裂纹断口宏观照片 在实际失效三通上，A区靠近三通内部，由此看来，I号裂纹起始于三通内部，即三通开裂是由内向外的，裂纹萌生于三通的内壁。 大唐东北电力试验研究所有限公司 图3 I号裂纹 (a)断口宏观照片和 (b)体视显微镜照片 大唐东北电力试验研究所有限公司 对A区进行放大观察以后，在体视镜下可以看到，A区可以再划分为三个区(图3(b))。如图3(b)所示，将图3(a)中A区再划分为三个区，标记为A、B和C区，其中A区颜色最深，B颜色次之，而C区颜色最浅。颜色深的区域一般是开裂时间较早的区域，所以裂纹由断口下侧向上断口上侧开裂，即开裂顺序是A→B→C 进一步观察发现，在图3(b)中B区和C区外侧，隐约可见到弧形特征，如图中白色小箭头所指。这种弧形特征在断口学上称为疲劳弧线。它是由失效三通开裂过程中载荷变化留下的断口特征，也是金属构件疲劳断裂的典型宏观特征。 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 疲劳裂纹典型特征 一、宏观： 1.棘轮花样 2.疲劳弧线（海滩花样或者贝壳花样） 二、微观： 疲劳辉纹 大唐东北电力试验研究所有限公司 棘轮花样（放射状） 大唐东北电力试验研究所有限公司 它的形成是因为裂纹跑到不同的晶面上去扩展导致的 ，它其实是断裂台阶 大唐东北电力试验研究所有限公司 疲劳弧线 基本上以脆性断裂的方式（断面宏观形貌） 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 疲劳辉纹是裂纹稳定扩展时，每个一应力循环下，裂纹由锐化到钝化的过程产生的，每一个应力循环产生一个条纹 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 3.三通开裂原因微观分析 采用扫描电子显微镜对断口进行了观察和分析。从裂纹源区断口形貌上看图4（a）4(b)，裂纹源区断口非常平坦，裂纹源区断口表现出穿晶开裂特征，而裂纹扩展区可见明显的晶界，所以应为穿晶/沿晶混合开裂。图5(a)给出了裂纹扩展区穿晶/沿晶混合开裂扫描电镜图像，图5(b)给出了裂纹扩展区疲劳开裂的微观特征疲劳辉纹。结合裂纹断口的宏观特征，再次说明：三通开裂属于疲劳开裂。在工艺介绍中已经阐述过，三通工作过程中是受振动作用，所以三通开裂的疲劳载荷来源就是振动载荷，工况条件下三通承受的振动载荷是导致三通疲劳开裂的力学因素。 (a) 图4 I号裂纹断口 (a)裂纹源区和 (b)裂纹扩展区扫描电镜二次电子像 (a) 图5 裂纹扩展区 (a)穿晶沿晶混合断口形貌和 (b)裂纹扩展区疲劳辉纹形貌 大唐东北电力试验研究所有限公司 大唐东北电力试验研究所有限公司 （C）金相组织，晶界弯曲、不平直 (d)金相组织，晶界清晰、平直 图6 304金相组