奥氏体不锈钢蒸发器传热管应力腐蚀.docVIP

一个奥氏体不锈钢蒸汽发生器传热管应力腐蚀的实例 机械科学研究院? 张树军? 李治国? 焦殿辉 摘要： 本文介绍了一个核电厂奥氏体不锈钢蒸汽发生器传热管应力腐蚀的案例，重点介绍了事件发现的过程、所开展的主要研究和分析工作，并对进一步处理需要考虑的问题进行了初步讨论。 主题词：蒸汽发生器? 传热管? 奥氏体不锈钢? 应力腐蚀 1、问题的提出 1.1背景 某核电厂蒸汽发生器采用卧式蒸汽发生器，传热管用奥氏体不锈钢0Cr18Ni10Ti材料制成，尺寸16×1.5mm。传热管冷弯成型，冷弯后不进行热处理。四台蒸汽发生器的传热管分别由两个供应商提供。 这四台蒸汽发生器在制造完工后进行了100％的传热管涡流检查，发现个别传热管（共5根）存在超标缺陷并采取了堵管措施。 1.2事件简述 核电厂进入调试阶段。冷试后的役前检查时，业主对每台蒸汽发生器传热管选取了约11%的传热管进行涡流检查，四台蒸汽发生器共选取了4884根传热管。检验承包商在其中104根传热管上发现了127个异常显示信号。对此，业主在热试后聘请多个检验单位以多种方式对显示信号比较集中的二号蒸汽发生器传热管进行了复验： 第二个检验单位采用涡流检验方法复检，证实2号蒸汽发生器传热管上的显示信号依然存在； 第三个检验单位采用超声方法检查了2号蒸汽发生器部分有异常涡流显示信号的传热管，其检查结果与涡流检查结果基本符合； 第四个检验单位使用铁磁性探头对部分有异常显示的传热管进行了检查，同时使用内窥镜从蒸汽发生器二次侧对传热管表面进行了检查，证实传热管外表面存在铁磁性物质，但这些铁磁性物质对涡流信号的影响不大。 根据以上检验结果，业主在热试后对1号机组的4台蒸汽发生器所有传热管进行了100％涡流检查，结果在2、3、4号蒸汽发生器上发现了比较多的缺陷显示信号，其中穿壁厚度达到65％以上的有350多个，严重的裂纹深度已经达到传热管壁厚的90％以上。 2、原因分析 在实施所有传热管100%涡流检验的同时，业主对已经发现有缺陷显示的传热管进行破坏性检查。 2.1检验与试验 2.1.1检验与试验方案 在综合考虑了各项检验结果和传热管位置因素后，选择切取了2号蒸汽发生器一根有缺陷显示的传热管。由于管子布置的因素，在切取该传热管管时，又切掉了其周边三根无损检验没有发现异常显示信号的传热管。 切下的传热管段被送到有关研究机构，制成试样进行检验和试验，主要检验试验项目包括： 目视检验（体视显微镜）、金相分析、机械性能检验、晶间腐蚀试验、金属化学成份分析、铁素体含量测定、附着物X射线光谱分析、附着物X射线衍射相结构分析等等。 2.1.2带缺陷信号传热管的检验、试验结果 （1）目视检验（体视显微镜）： 对切取的传热管外表面进行观察，发现管子外表面覆盖有氧化物和附着物；用放大镜和体视显微镜观察有缺陷的部位，发现表面有大量点蚀和溃疡，如图2.1： 图2.1：连在一起的点蚀和溃疡（20倍） 在管段没有缺陷显示信号部位的外表面也发现有较浅的点蚀，如图2.2： 图2.2：没有缺陷信号的区域的点蚀（36倍） （2）金相研究： 对试样逐层金相分析表明缺陷具有典型的腐蚀裂纹特征，如图2.3、图2.4、图2.5、图2.6。 图2.3：典型裂纹形貌：深度远大于直径的点蚀，金属腐蚀区域裂纹延伸 图2.4：典型裂纹形貌 图2.5：结构蚀刻，典型穿晶扩展 图2.6：结构蚀刻，典型穿晶扩展 （3）机械性能试验： 对传热管试样进行常温拉伸试验、高温拉伸试验、扩口试验和压扁试验，试验结果表明满足订货技术条件的要求。 （4）晶间腐蚀试验： 对传热管试样晶间腐蚀试验未发现腐蚀倾向。 （5）金属化学成份分析： 对传热管试样进行金属化学成份分析，结果表明满足订货技术条件的要求。 （6）铁素体含量测定： 对传热管试样进行铁素体含量测定，表明有缺陷管段和无缺陷管段的铁素体含量都不超过0.01％。 （7）附着物X-射线衍射相结构分析： 对传热管外表面的附着物进行X-射线衍射相结构分析，发现两种腐蚀附着物的主要成分是：Fe3O4+ Fe2O3，Fe2O3，Fe3O4 +FeCl2×4H2O。 （8）附着物X射线光谱分析： 附着物化学成分分析结果表明：附着物明显为低合金的腐蚀产物，并且含有一定的氯，如下表所示： 附着物 Si Mn Cr Cl Fe Ti Ni Cu K Na Ca 红褐色 0.23 0.21 2.3 0.01 61.5 0.01 1.48 0.01 0.01 0.01 0.01 黑色 0.18 0.62 5.2 0.04 62.8 0.06 2.58 0.01 0.01 0.01 0.01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.1.3无明显缺陷显示信号传热管的检验试验结果 对于同时切取下来的“完好”传热管，研究机构采用光学金相方