Page 69 - 理化检验-物理分册2024年第八期

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质量控制与失效分析 DOI:10.11973/lhjy-wl230226

发电厂 304 不锈钢热电偶套管开裂原因

谌 磊，陈 成，胡 杰，胥 洋，李 睿，黄隆瑶
（国家建筑城建机械质量监督检验中心，长沙 410013）

摘 要：某发电厂304不锈钢热电偶套管发生开裂现象，采用宏观观察、壁厚测量、化学成分分析、
金相检验、硬度测试、扫描电镜和能谱分析、浸水试验等方法对套管开裂原因进行分析。结果表明：
套管的表面质量差，在Cl 和S 的作用下，套管产生应力腐蚀裂纹；空气中的冷凝水沿着微裂纹进入
2‒
‒
套管内，冷凝水被绝缘材料（主要成分为MgO）吸收，导致套管绝缘层体积膨胀，加速了套管的应力
腐蚀开裂。
关键词： 304不锈钢；热电偶套管；应力腐蚀开裂；壁厚测量；腐蚀产物
中图分类号:TG142.71；TG115.2 文献标志码:B 文章编号：1001-4012(2024)08‒0053‒06
Causes of cracking of 304 stainless steel thermocouple casing in power plant

CHEN Lei, CHEN Cheng, HU Jie, XU Yang, LI Rui, HUANG Longyao

（China Construction Machinery Test Center, Changsha 410013，China）

Abstract: The 304 stainless steel thermocouple casing of a power plant cracked. The causes of casing cracking
were analyzed by macroscopic observation, wall thickness measurement, chemical composition analysis, metallographic
examination, hardness test, scanning electron microscope and energy spectrum analysis, immersion test and other
‒
methods. The results show that the surface quality of the casing was poor. Under the action of Cl and S , the casing
2‒
produced stress corrosion cracks. The condensed water in the air entered the casing along the micro-cracks, and the
condensed water was absorbed by the insulating material ( mainly composed of MgO ), resulting in the volume expansion
of the casing insulation layer and accelerating the stress corrosion cracking of the casing.
Key words: 304 stainless steel; thermocouple casing; stress corrosion cracking; wall thickness measurement;
corrosion product

某发电厂锅炉顶部大包内含有用于测量内部管 发电厂的正常运行，避免该类事故再次发生。
件、管屏、集箱等部件壁温的K型工业用镍铬-镍硅
1 理化检验
热电偶，该热电偶位于304不锈钢套管内，套管安装
1.1 宏观观察
位置如图1所示。304不锈钢热电偶套管（简称套管）
每根开裂套管都有不同程度的锈蚀，严重部位
在服役3个月后出现成批开裂现象，锈蚀开裂部位
甚至发生断裂现象，锈蚀最严重部位约处于热电偶
为图1b)中箭头所指区域。经了解，该热电偶通过预
1.0~1.2 m位置。保护套管断裂处表面附着白色、 红
埋的套管穿过炉顶大包顶壁（保温平板层厚度约为
褐色的腐蚀产物，套管破裂处均呈现向外膨胀状，未
300 mm），大包内部温度约为100 ℃， 大包外部温度
断处也存在分布及形态各异的裂纹，这些都是由不
为35~45 ℃。
均匀点腐蚀引起的。一般情况下，不锈钢的点腐蚀
笔者采用宏观观察、壁厚测量、化学成分分析、
与服役环境中的氯离子、硫酸根离子有关 [1‒2] 。开裂
金相检验、硬度测试、扫描电镜（SEM）和能谱分析、
套管宏观形貌如图2所示。
浸水试验等方法对套管开裂原因进行分析，以保证
1.2 管壁厚度测量
在完好的套管上截取试样，将试样镶嵌、抛光
收稿日期：2023-08-09
后，置于显微镜下观察，结果如图3所示。 由图3可知,
作者简介：谌 磊 (1989-)，男，硕士，工程师，主要从事金属材
料检测和失效分析工作，273423501@qq.com 套管表面存在毛刺、缺肉等表面缺陷。对管壁厚度
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