Page 57 - 理化检验-物理分册2019年第二期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１９０２０１０

某油田锅炉给水预热器开裂失效分析

张益铭,韩 军,张 乐
( 中国石油集团石油管工程技术研究院,西安 ７１００７７ )

摘 要: 某油田甲醇厂锅炉给水预热器在投入使用 １４ 个月后, 管箱内外壁近焊缝处出现了多处
裂纹.通过宏观检验、 化学成分分析、 力学性能试验、 金相检验以及能谱分析等方法, 对该锅炉给水
预热器管壁开裂原因进行了分析.结果表明: 预热器管壁材料的铬元素和镍元素含量过低, 导致材
料硬度增大, 韧性降低; 同时, 材料中磷元素含量超标, 进一步降低了材料的塑性和韧性; 晶界贫铬
区极易遭受腐蚀并产生微裂纹, 在锅炉给水预热器材料本身存在的残余应力和工作内压引起的应
力作用下, 晶界微裂纹不断扩展连接, 最终引发预热器管壁开裂失效.
关键词: 锅炉给水预热器;奥氏体不锈钢;开裂;化学成分;硬度;腐蚀
中图分类号: TG１７２ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１９ ) ０２Ｇ０１１６Ｇ０４

FailureAnal y sisonCrackin g ofaBoilerFeedWaterPreheaterinanOilfield

,
ZHANGYimin g HANJun , ZHANGLe
( CNPCTubularGoodsResearchInstitute , Xi ’ an７１００７７ , China )

Abstract : After１４monthsofo p eration , multi p lecracksa pp earedneartheweldofinnerandouterwallsofa
boilerfeedwaterp reheaterofanoilfield methanolp lant．Throu g h macrosco p icins p ection , chemicalcom p osition
anal y sis , mechanical p ro p ert y test , metallo g ra p hicexamination , ener gys p ectrumanal y sisandothermethods , the
causesofcrackin goftheboilerfeedwater p reheaterwereanal y zed．Theresultsshowthatthecontentsofchromium
andnickelinthematerialofthep reheaterweretoolow , whichledtotheincreaseofhardnessandthedecreaseof
tou g hnessofthematerial．Meanwhile , thep hos p horuscontentexceededthestandardre q uirement , whichfurther
reducedthep lasticit yandtou g hnessofthematerial．ThechromiumＧ p oorre g ionoftheg rainboundar ywashi g hl y
susce p tibletocorrosionandmicrocracksp roduced．Undertheactionoftheresidualstressexistin g intheboilerfeed
water p reheatermaterialandthestresscausedb ytheworkin ginternalp ressure , theg rainboundar y microcracks
continuousl yex p andedandconnected , andfinall y causedthep reheatertocrack．
Ke y words : boilerfeedwater p reheater ; austeniticstainlesssteel ; crackin g ; chemicalcom p osition ; hardness ;
corrosion

某油田甲醇厂锅炉给水预热器 C０２０２ 在投入 表 １ 预热器内介质成分( 体积分数)
使用 １４ 个月后, 管箱外壁近横焊缝处及内壁出现 Tab敭１ Mediumcom p ositionsinthe p reheater valumefraction ％
了 多 处 裂 纹. 失 效 给 水 预 热 器 设 计 材 料 为 成分 CO CO ２ N ２ CH ４ H ２
含量
０６Cr１９Ni１０ 奥 氏 体 不 锈 钢, 工 作 温 度 为 １７６~ １１．８２ １０．０７ ０．１７ ６．２２ ７１．７２
２８０ ℃ , 工作内 压 为 ４．３ MPa , 预 热 器 内 介 质 成 分
如表 １ 所 示.为 查 明 该 预 热 器 开 裂 原 因, 避 免 类 １ 理化检验
似失效事 件 的 再 次 发 生, 笔 者 对 其 进 行 了 检 验 和
１．１ 宏观检验
分析.
对预热器进行宏观检查, 发现管箱东侧近横焊
缝处存在一条长 ３~４cm 的裂纹, 如图 １ 所示.打
收稿日期: ２０１８Ｇ０２Ｇ２６
作者简介: 张益铭( １９８６－ ), 男, 工程师, 硕士, 主要从事石油管 开管箱封头, 经着色探伤检验, 在管箱内壁焊缝处又
发现了 ２ 条裂纹, 如图 ２ 所示.
测试、 检验及质量评价工作, zhan gy m３＠cn p c．com．cn
１ １ ６