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奥氏体不锈钢弯头产生开裂的原因

海绵钛生产过程中常采用不锈钢套管冷却器对四氯化钛进行冷却,与四氯化钛接触的材料为奥氏体不锈钢( 1Cr18Ni9Ti) ,与冷却介质接触的材料为Q235A 钢。套管冷却器热侧采用180°弯头焊接连接。在生产过程中常出现套管冷却器管道堵塞。在拆除清洗、疏通时发现套管冷却器不锈钢弯头内侧沿弯头横切面出现多处裂纹。


开裂的原因:


1、残余应力


弯头的残余应力未消除,应力除了由载荷产生的工作应力外,更多的是来自制造过程产生的残余应力。套管换热器弯管在内压以及热应力、焊接残余应力等的作用下,会具备一定水平的拉应力条件。


2、腐蚀环境


在套管换热器管道内主要介质为四氯化钛液体,其中还含有氯化铁、氯化钠等氯化物。由于套管换热器无吹扫、排放装置,在长时间停车过程中造成进入空气和水滴,导致管道内聚集的四氯化钛水解而堵塞管道,又因氯化物中含有一定的氯离子使材料的抗腐蚀能力降低,导致了腐蚀的加速。


3、材质


套管换热器管道材料为1Cr18Ni9Ti,在氯离子环境中很容易产生应力腐蚀,且一般呈穿晶断裂。


控制措施为:


1、选用耐应力腐蚀材料


近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢:高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。


2、控制应力


通过固溶后的稳定化处理,可消除部分应力,也能明显改善材料抗氯化物开裂性能,但在考虑采用这种部分消除应力的方法时应很好地权衡由敏化可能造成的各种问题。


3、严格遵守操作规程


工艺操作、工艺条件对奥氏体不锈钢的腐蚀有巨大的影响。因此,必须严格控制介质成分、流速、介质温度、压力、pH值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。


4、维修与管理

为保证套管式换热器长期安全运行,应严格执行有关换热器方面的条例、法规,对存在的缺陷必须进行复查,及时掌握其在运行中缺陷的发展情况,采取适当的措施,减少设备的腐蚀。

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