Page 58 - 理化检验-物理分册2019年第五期

李金梅, 等: 某换热器波纹板开裂原因分析

图 １ 波纹板宏观形貌及开裂位置
Fi g 敭１ Thea macromor p holo gy andb crackin g locationofthecorru g atedp late
表 １ 开裂波纹板的化学成分 ( 质量分数) 远高于技术要求的０．００２５m gL , H 值为８．７２ .
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p
Tab敭１ Chemicalcom p ositionsofthecrackedcorru g ated １．２ 金相检验
p late massfraction ％
从有裂纹的波纹板片上取金相试样, 磨抛后进
项目 Si Mn Cr Ni Mo S P
行电解浸蚀, 显微组织形貌如图 ２ 所示.可见其显
实测值 ０．６６ １．４９ １８．３４ ８．８５ １．７６ ０．０４ ０．０５３
微组织为奥氏体 ＋ 少量铁素体 ＋ 析出相, 奥氏体晶
标准值 ≤ ≤ １６．００~ １０．００~ ２．００~ ≤ ≤
粒度为 ８．０ 级, 如图 ２a ) 所示, 析出相呈带状分布, 如
１．００ ２．００ １８．００ １４．００ ３．００ ０．０３ ０．０４５
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成 分进行分析发现, Cl 的含量为 ０．０３~０．０５m gL , 图 ２b ) 所示.
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图 ２ 开裂波纹板显微组织形貌
Fi g 敭２ Microstructuremor p holo gy ofthecrackin g corru g atedp late
a microstructuremor p holo gy b mor p holo gy ofthe p reci p itatedp hase
１．３ 扫描电镜分析 赖于铬、 镍和钼元素, 镍元素可以提高不锈钢对非氧
取有裂纹的波纹板进行扫描电镜( SEM ) 分析, 化性介质( 硫酸、 盐酸等) 的耐蚀性能, 而钼元素能显
结果如图 ３ 所示, 可见裂纹表面已被腐蚀产物及介 著提高材料对含氯离子介质的耐点蚀和缝隙腐蚀的
质中的污垢覆盖, 且存在腐蚀孔, 如图 ３a ) 所示, 可 能力.该波纹板片中镍、 钼两种元素含量偏低, 降低
知该板片发生了孔腐蚀, 腐蚀孔 连接后形成裂纹. 了板片的耐蚀能力.同时略高的硫、 磷元素含量降
由图 ３b ) 可知, 腐蚀孔边缘减薄明显, 且边缘小裂纹 低了板片的纯净度, 增加了板片的脆化倾向.

尖端尖锐, 裂纹扩展趋势明显.进一步放大腐蚀孔, 由 SEM 分析可知, 该板片发生了孔腐蚀, 腐蚀
可见下半部分靠近腐蚀孔边缘位置, 晶粒清晰可见, 孔沿横向扩展连接成裂纹.热侧介质自来水中 Cl －
如图 ３c ) 所示, 且晶界已被腐蚀, 如图 ３d ) 所示, 而远 含量达到 ０．０３~０．０５ m g L , 远远高出技术条件
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离腐蚀孔处晶界腐蚀现象不明显. 要求的 ０．００２５m g L , 为发生孔腐蚀提供了环境
条件.不锈钢良好的耐蚀性主要来源于表面钝化
２ 分析与讨论
膜, 在 Cl 环境下不锈钢表面钝化膜的溶解和修复
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由上述理化检验结果可知, 该板式换热器的开 平衡受到破坏, Cl 优先吸附在钝化膜上, 与钝化膜
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裂失效波纹板片的化学成分中镍、 钼元素含量低于 上的阳离子( Cr ) 结合成可溶性氯化物, 结果在新
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GB / T２０８７８－２００７ 要求的下限值, 硫、 磷元素含量 露出的基体金属上生成点蚀核, 并在介质中阳离子
略高出标准值.奥氏体不锈钢的良好耐蚀性主要依 ( Fe ) 和介质温度( ８０~１００ ℃ ) 的共同作用下, 使
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