Page 78 - 理化检验-物理分册2025年第四期

陈 静，等：再沸器管板开裂原因

图 7 开裂接头的显微组织形貌
织为条带状铁素体+珠光体。 开裂处的各元素含量基本正常，没有发现可以引起碱
1.5 扫描电镜 （SEM）及能谱分析 脆的Na离子，但是S、O元素的含量较高。S、O元素
在管板开裂处取样，对试样进行扫描电镜及能谱 可能来源于工艺水中残存的酸性物质，个别裂纹扩展
分析，结果如图8和表3所示。由图8和表3可知： 接头 严重使焊缝裂透，导致管程中的介质进入壳程。

图 8 管板开裂处的 SEM 形貌及能谱分析位置
表3 管板开裂处能谱分析结果 %
质量分数
分析位置
C O S Si Cr Mn Fe P
位置1 10.71 5.06 29.16 55.07 - - - -
位置2 - 27.75 1.02 12.17 - 0.90 54.42 3.49
位置3 - 24.10 0.51 1.42 - - 73.39 0.58
位置4 - - 2.96 1.51 0.37 0.94 94.22 -
位置5 - 9.71 30.37 0.55 - - 58.12 -

2 综合分析 而不是管板焊缝附近。当然，在腐蚀介质的作用下，
疲劳过程会加剧，产生腐蚀疲劳，但以上条件及其破
根据再沸器的工作情况，判断管板与管束焊接
接头产生裂纹的原因有：（腐蚀）疲劳开裂，应力腐 坏情况与该设备的开裂状态并不相符。
蚀开裂和焊接裂纹。 应力腐蚀开裂须满足3个条件：材料、介质和拉
疲劳开裂是在外部动应力的作用下，通过循环 应力，只有这3个条件处在一定范围内，材料才可能
加载且使材料形成一定的形变累积效应产生的。作 发生应力腐蚀开裂。对于低碳钢和低合金钢，主要敏
用于管板接头的动应力主要来自温差应力、启动和 感介质包括NaOH、硝酸盐和H 2 S溶液等，同时还与
停车、压力波动等，但是在2 a的服役周期内， 该类应 该介质的温度和浓度密切相关。从再沸器的工作条
力作用较少。此外，材料要在疲劳振动下形成一定 件和能谱分析结果可以看出，管程或壳程里的介质几
的形变累积效应，需要管束与管板之间存在一定的 乎不含NaOH和硝酸盐，但是却存在较高含量的S和
间隙，此时疲劳裂纹才可能发生在管束焊缝的附近， O强腐蚀性元素，对于16Mn钢和Q345D钢，在合适

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