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锅炉车间煤锅炉减温水孔板流量计和接管减薄与泄漏失效分析

作者: 来源: 发布时间:2018-11-20 09:15:47

     摘要:通过宏观检验、厚度检验、扫描电镜分析、能谱分析、金相检验等方法,对某锅炉车间煤锅炉减温水孔板流量计和接管减薄与泄漏原因进行失效分析。结果表明:孔板流量计和接管减薄和泄漏的主要原因是由于接管未按设计厚度进行安装,接管过厚,导致孔板流量计与接管处的介质流速和方向发生改变,形成局部湍流,在厚度突变处产生热冲蚀,造成孔板流量计与接管均减薄,并最后在孔板流量计处发生泄漏。

 
    某厂锅炉车间煤锅炉减温水孔板流量计和接管因泄漏,造成装置停工。据介绍,该孔板流量计和接管材料均为20G钢,输送介质为减温水,压力为12. 5 MPa,温度为140℃。设计要求的接管规格为:042 mm X 4 mm,实际安装的接管规格为科2 mm X 6 mm。为找到事故的原因,避免同类事故发生,对其进行了失效分析。
 
1理化检验
1.1宏观检验
    将该孔板流量计和接管剖开后,对其外壁和内壁进行观察。发现二者外壁均呈铁灰色,表面无明显腐蚀产物,见图1。孔板流量计和接管连接的焊缝两侧壁厚均有明显的减薄,流量计一侧已减薄至穿孔。接管一侧长约170 mm内壁已被冲刷成银白色,上面分布着蜂窝状凹坑,离焊缝越近,凹坑越多。接管凹坑上和其余部分内壁上附着有黑色物质,见图2。
泄漏孔板流量计和接管形貌
接管内壁形貌
    宏观检验结果表明,该流量计及接管的减薄是从内向外进行的,内壁上的蜂窝状凹坑进一步说明减薄是由管内介质的热冲蚀导致的。造成热冲蚀的原因主要是由于该流量计的变径、焊缝根部高度偏高及接管一侧的厚度偏高造成。
 
1.2厚度检验
    该孔板流量i一远离焊缝一侧厚度为10. 212.8 mm,靠近焊缝处厚度为2. 8-3. 3 mm;接管远离焊缝一侧厚度为5. 5一6.4 mm,靠近焊缝处厚度为4.4~4. 5 mm。
    厚度检验结果表明,该孔板流量计和接管焊缝处附近的管壁厚度发生了明显减薄。流量计比接管减薄更严重。孔板流量计和接管的非光滑连接是该处产生涡流,造成热冲蚀减薄的主要原因。与孔板流量计相连的接管厚度,从设计的4 mm变成了安装的6 mm,使流量计与接管之间形成了台阶,及焊缝高度偏高,使该处介质流速和方向发生了改变,形成局部涡流,首先是对台阶处,然后对相连的接管产生了热冲蚀,使二者都发生了减薄。
 
1.3、扫描电镜分析
    在该孔板流量计及接管内壁取样,使用扫描电镜进行观察。可以看到在蜂窝状凹坑上,有明显的热冲蚀痕迹,见图3。
 
    扫描电镜分析结果表明,该孔板流量计及接管内壁的蜂窝状凹坑是由热冲蚀造成。
孔板流量计及接管内壁SEM形貌
1.4、能谱分析
    对该孔板流量计及接管内壁上附着的黑色物质进行能谱分析,其中铁质量分数为78.6100,氧质量分数为21. 39%,可知黑色附着物主要是铁的氧化物,见图4。
孔板流量计及接管内壁附着物EDS谱
    能谱分析结果表明,该孔板流量计及接管内壁上黑色附着物是在使用过程中产生的氧化皮。
 
1.5、金相检验
    在该孔板流量计及接管上取样后,经打磨、抛光、侵蚀及复膜后进行检验。其中该孔板流量计的显微组织为铁素体和珠光体,见图5;接管的显微组织为铁素体和珠光体,呈带状组织形貌,见图6
孔板流量计显微组织接管显微组织
    金相检验结果表明,该孔板流量计及接管的显微组织正常。
 
2、结论
    该厂锅炉车间煤锅炉减温水孔板流量计和接管减薄泄漏的主要原因是,由于与该流量计相连的接管厚度发生变化,使该处介质的流速和方向发生改变,形成局部湍流,进而对流量计和接管产生了热冲蚀,最后在流量计处因减薄而产生泄漏。
 
3、建议
    (1)严格按照设计图纸进行施工,如管线和管件连接有厚度差异时,应进行圆滑过渡。
    (2) 140 0C下的饱和蒸汽压力为0. 365 MPa,实际上为12. 5 MPa。在该压力情况下应该不会产生汽蚀的情况。但在开关泵的情况下,以及发生截面变化时,压力会发生波动,难免产生汽蚀现象。因此要尽量保持工艺生产稳定,避免产生大的压力波动。

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