Page 76 - 理化检验-物理分册2025年第五期

马星远，等：天然气净化装置换热器泄漏原因

形完整，外表面存在不同程度的金属缺失，且集中在 8163—2018《输送流体用无缝钢管》 对 10 号钢的
一侧。结合现场情况可知，腐蚀减薄严重区域位于 要求。
水平换热管的上部。由此判断，管壁的腐蚀是由外 1.3 金相检验
表面向内表面进行的，也就是说换热管的泄漏与壳 分别在A、B、C 3个区域截取试样，将试样置于
程环境和换热管位置有关。 光学显微镜下观察，发现换热管的显微组织为铁素
1.2 化学成分分析 体+珠光体，组织正常，且3个区的组织没有差别，
依据GB/T 4336—2016《碳素钢和中低合金钢 说明换热管的热处理工艺合理，且在制造、运行过程
多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法（常规 中换热管未受到环境影响而产生劣化，上部换热管
法）》的要求对试样进行化学成分分析，结果如表1 的腐蚀减薄、穿孔与其组织无关。各区的显微组织
所示。由表 1 可知：换热管的化学成分符合GB/T 形貌如图4所示。

表1 换热管的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
C Si Mn Cr Ni Cu P S
实测值 0.13 0.23 0.36 0.08 0.05 0.01 0.015 0.009
标准值 0.07~0.13 0.17~0.37 0.35~0.65 ≤0.15 ≤0.30 ≤0.25 ≤0.035 ≤0.035

图 4 各区的显微组织形貌
1.4 扫描电镜（SEM）和能谱分析 小不等的凹坑，直径小于2 μm的凹坑以圆形为主，
依据宏观观察结果可知，换热管腐蚀泄漏主要 其余减薄区域呈片状，腐蚀深度不一致[见图5（b）；
]
发生在管外壁。为进一步分析换热管腐蚀机制，采 图5（c）中剪头所指部位为减薄区域；外壁以腐蚀沟
用扫描电镜对换热管外壁的腐蚀形貌进行观察，结 槽为主。在腐蚀过程中，介质优先对换热管组织中
果如图5所示。由图5可知：换热管经超声波清洗后， 的晶面进行腐蚀。换热管材料组织中铁素体较多、
外表面仍附着黄色产物，腐蚀坑以圆形凹坑为主，深 珠光体较少，珠光体中的渗碳体含量比铁素体含量
浅不一致，金属缺失较大部位发生穿孔，小穿孔不断 高，珠光体的耐腐蚀性较铁素体好，所以铁素体晶面
连接形成大穿孔[见图5（a）；未穿孔区域呈现出大 优先被腐蚀，形成凹坑。
]

图 5 换热管外壁腐蚀宏观形貌及 SEM 形貌
另外，对换热管表面沉积物进行能谱分析，结果 2 综合分析
如表2所示。由表2可知：沉积物中含有较多的Fe、O、 由以上理化检验分析结果可知：换热管的化学

S元素，这些元素均来自于换热器内介质。 成分、显微组织均符合相关技术要求，说明材料冶金

64