蒸汽发生器管束外表面的应力腐蚀破裂规律(待续)

报道了某核动力系统蒸汽发生器,因管束的应力腐蚀破裂而发生严重泄漏事故的原因和规律。采用肉眼宏观检查、着色探伤、超声波探伤和单管泵压试验等方法探明了蒸汽发生器的应力腐蚀破裂特点和在管束表面上的立体分布规律。采用电子探针、电子显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜等微观分析技术查明了产生应力腐蚀破裂的原因和文中所述分布规律的原因,并提出了一些改进办法。不仅为后来的蒸汽发生器的设计、制造和运行提供了依据,而且在科学上也为应力腐蚀破裂的研究,提供了大量的实际资料。展示了众多在蒸汽发生器的实际运行过程中所产生的应力腐蚀破裂形貌的照片,并列出了形成各种规律的统计数据。     

蒸汽发生器管束外表面的应力腐蚀破裂规律(续一)

报道了某核动力系统蒸汽发生器,因管束的应力腐蚀破裂而发生严重泄漏事故的原因和规律.采用肉眼宏观检查、着色探伤、超声波探伤和单管泵压试验等方法探明了蒸汽发生器的应力腐蚀破裂特点和在管束表面上的立体分布规律;采用电子探针、电子显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜等微观分析技术查明了产生应力腐蚀破裂的原因和文中所述分布规律的原因,并提出了一些改进办法.不仅为后来的蒸汽发生器的设计、制造和运行提供了依据,而且也为应力腐蚀破裂的研究,提供了大量的实际资料.展示了众多在蒸汽发生器的实际运行过程中所产生的应力腐蚀破裂形貌的照片,并列出了形成各种规律的统计数据.     

高强钢海洋环境应力腐蚀破裂敏感性的控制因素

首先在不同含碳量的CrMo系列钢上，就模拟海水中应力腐蚀抗力和破裂方式、屈服强度、晶界特性和晶内显微组织随含碳量和回火温度的变化关系进行综合测试分析，得出了碳化物分布尤其是原奥氏体晶界的碳化物微层对高强钢应力腐蚀破裂行为有控制作用的新观点。该观点在实用于装备的高强钢30Cr3SiNMoV、37SiMnCrMoV和30CrMnSiA以及弹簧钢65Mn在各种环境的应力腐蚀和氢脆行为上得到了验证。     

高强钢海洋环境应力腐蚀破裂敏感性的控制因素

首先在不同含碳量的CrMo系列钢上,就模拟海水中应力腐蚀抗力和破裂方式、屈服强度、晶界特性和晶内显微组织随含碳量和回火温度的变化关系进行综合测试分析,得出了碳化物分布尤其是原奥氏体晶界的碳化物微层对高强钢应力腐蚀破裂行为有控制作用的新观点。该观点在实用于装备的高强钢30Cr3SiNiMoV、37SiMnCrMoV和30CrMnSiA以及弹簧钢65Mn在各种环境的应力腐蚀和氢脆行为上得到了验证。     

滨海发射场低温管路法兰连接螺栓环境腐蚀断裂失效机理

针对滨海发射场用于低温管路法兰连接的高强度螺栓的环境腐蚀断裂问题进行失效机理分析.结合螺栓所处"高温、高湿、高盐雾"环境及低温高压工况,讨论分析了盐雾腐蚀、应力作用、微观形貌、化学成分及硬度等影响因素.结果表明,螺栓显微硬度均值(108HRB)超标,材质中C、S、Cr含量异常,螺栓实际受力达到许用应力的60％以上,微观组织裂纹均为典型的应力腐蚀裂纹.在海南"三高"海洋腐蚀环境影响下,耐腐蚀性能较差的螺栓在热应力作用下萌生裂纹,产生应力腐蚀,在热应力和拉应力的作用下进行扩展,发生应力腐蚀开裂,螺栓延迟脆性断裂导致失效.最后,针对螺栓应力腐蚀机理,提出了相应的改进措施.     

机翼后梁接头裂纹故障分析

目的分析某型飞机机翼后梁接头裂纹形成的原因,避免类似问题的重复发生。方法通过对机翼后梁接头进行受力分析,在对机翼后梁接头结构装配关系进行分析的基础上,采用有限元方法对接头进行应力计算,并对裂纹断口进行宏观和微观分析,确定产生裂纹的原因。结果机翼后梁接头裂纹为应力腐蚀裂纹。结论机翼后梁接头材料为LD5,对应力腐蚀敏感,接头在装配过程中存在较大的装配拉应力,而接头表面的腐蚀防护又存在缺陷,在较严酷的服役环境作用下发生了应力腐蚀开裂。     

铍青铜弹簧片应力腐蚀断裂研究

目的研究传感器微动开关弹簧片应力腐蚀的机理,找到断裂原因。方法对弹簧片进行断口形貌观察、能谱成分分析,并进行产品模拟腐蚀实验。结果传感器内部意外进入雨水,在工作温度下形成湿热环境,开关盒中的游离氨在此环境下释放出来,在开关盒内部形成潮湿氨气氛,铍青铜弹簧片工作时凹面一侧承受静拉应力作用,从而在潮湿氨和拉应力共同作用下发生应力腐蚀开裂。结论通过采用无氨酚醛塑料制备开关盒,弹簧片的应力腐蚀得到了有效预防。     

某系列飞机中央翼第三墙外置机匣接耳应力腐蚀裂纹的成因与预防

目的分析某系列飞机中央翼第三墙外置机匣接耳应力腐蚀裂纹的成因,并进行有针对性的预防。方法对发生裂纹的接耳进行端口检测,并对应力腐蚀条件和腐蚀环境进行分析。结果7B04铝合金在Cl-、超过应力腐蚀门槛值的应力和锻件夹杂的共同作用下,在表面氧化膜破裂的酸性环境下发生应力腐蚀。结论应当改进飞机修理过程中的工艺方法,并对接耳设计进行适当的修改。     

不锈钢螺栓法兰连接失效分析及预防措施

目的研究低温环境下不锈钢法兰螺栓连接失效机理。方法采用宏观检测、微观检测和化学成分分析、能谱分析等方法,对不锈钢螺栓材质的化学成分及断口处腐蚀产物的成分进行分析。结果引起螺栓断裂的主要原因为低温环境下引起的应力腐蚀开裂。结论根据不锈钢螺栓应力腐蚀的主要影响因素提出了低温加注系统中螺栓应力腐蚀的预防措施。     

某型航空钮子开关铆钉断裂失效分析及环境适应性提升

目的 解决某型航空钮子开关中H62黄铜铆钉在湿热试验后出现的断裂问题,保证钮子开关适应自然和诱导环境的能力,从而提高整机的环境适应性及可靠性.方法 采用ANSYS有限元仿真分析、扫描电子显微分析及光谱分析等方法,从整个开关系统入手,对断裂铆钉的受力状态、材质、显微组织及壳体的析出离子进行了深入分析,探明了铆钉的失效原因及机理,并提出了从零部件到产品级的对策.结果 铆钉的断裂为典型的解理断裂,断口覆盖了大量的腐蚀产物,开关壳体释放的NH4+导致铆钉产生了应力腐蚀断裂.结论 黄铜铆钉的断裂失效是由于开关下壳体在湿热环境的诱导下释放出氨气,氨气浸入到长时间受拉应力的铆钉中产生了应力腐蚀.因此,在铆钉科研试制时即需评估其在钮子开关系统中的环境适应性.     

油田用双金属机械复合管失效原因分析与对策

目的 分析研究双金属机械复合管的失效原因,并提出改进措施。方法 对比说明双金属机械复合管几种常见的典型制造方法及其优缺点,介绍应用中典型传统焊接工艺焊接的环焊缝腐蚀剌漏或穿孔、环焊缝开裂、内衬塌陷或鼓包以及爆管等常见的失效形式,利用现场应用的失效实例、统计数据和室内检测结果,分析这些失效类型的原因,并提出针对性建议或措施。结果 双金属机械复合管几种典型的制造方法各有优缺点,但其产品的内衬与基管的结合力均较小。造成其管材失效的主要原因有高压、高温、含CO2/Cl^–腐蚀介质、封焊结构、焊接工艺、外防腐层施工、应力腐蚀或电偶腐蚀等。根据现场应用实践,提出并应用了管端堆焊结构、环焊缝用镍基合金焊材、增加内衬厚度和小管径等防止失效的建议或措施,取得很好的防护效果。结论 造成此类管材失效的因素有腐蚀、封焊结构、焊接、外防腐施工及应力腐蚀或电偶腐蚀等,可采取堆焊结构、镍基合金焊材、厚衬层和小管径等措施。     

阴极极化对高强钢焊接件应力腐蚀敏感性的影响

目的研究不同极化电位下高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性。方法采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学阻抗技术来判定不同极化电位条件下高强钢焊接件在海洋环境中应力腐蚀敏感性的大小,利用扫描电镜和三维视频测试技术观察试样断裂处的颈缩情况和断裂方式。结果在E corr~-0.9 V电位区间内,高强钢焊接件在海水中没有明显的应力腐蚀敏感性;在-1.1~-1.2 V电位区间内,焊接件断口出现脆性断裂特征,力学性能下降明显,具有很强的应力腐蚀敏感性。结论阴极极化对高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性影响显著。     

汽车用钢板弹簧失效分析

目的 研究汽车用钢板弹簧断裂失效原因.方法 通过宏观分析、金相检验、力学性能分析、材质分析、断口电镜扫描及能谱分析等测试手段,对汽车用钢板弹簧的断裂失效原因进行分析.结果 汽车用钢板弹簧的失效模式为疲劳裂纹源于表面腐蚀坑处的高周腐蚀疲劳断裂.首先,板簧表面存在异常磨损,导致防护漆层局部脱落,裸露的金属基体在腐蚀环境下出现表面腐蚀坑,外界拉应力作用及腐蚀坑底部应力集中叠加导致早期疲劳裂纹在腐蚀坑底部萌生并扩展.其次,板簧表面存在脱碳现象,导致板簧表面硬度及强度降低,表面耐腐蚀性能下降,为早期疲劳裂纹的萌生创造了条件.结论 控制热处理质量,避免表面脱碳;做好定期维护保养,在簧片间加石墨润滑剂,防止长时间干磨或挤压碰撞导致漆层早期脱落;及时清理附着的泥水,减小腐蚀几率;对存在隐患的在用板簧及时更换.     

一种新型油井管材机械及防腐性能研究

目的重点评价一种新型油井管钢材00Cr9材质的拉伸强度、冲击韧性、硬度及螺纹连接等力学性能和防腐性能,为该新材质的使用条件提供理论依据。方法力学性能方面,根据GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》对00Cr9-110钢级的材料试样(2个)进行抗拉强度、屈服强度标准测试,参考API SPEC5CT(2011)对该材质(2个试样)的夏比V形缺口冲击韧性(CVN吸收能)进行测试。选取00Cr9管材(00Cr9-110钢级)和马氏体不锈钢13Cr两种材质进行显微维氏硬度对比测试,同时联合国家石油管材质量监督检验中心对00Cr9管材的螺纹连接性能进行实验分析。防腐性能方面,采用腐蚀质量损失实验和硫化氢环境下抗应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)实验分别对其防二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)的耐蚀性能进行评价。腐蚀模拟实验采用磁力驱动反应釜来模拟实际腐蚀工况环境,实验过程中通过调节釜的转速带动试片模拟流速。材料的常温常压SCC实验设计的实验条件为NACE A溶液,设计加载80%实际屈服强度,温度为24℃,实验气体为0.1 MPa H2S,实验周期为30天,加载强度的方式包括C形环及单轴拉伸。结果00Cr9材质较常规13Cr管材降低了金属中的含碳量,并细化了晶粒组织,使钢材中的杂质均匀化,减少了金相中的组织缺陷,从而提高了油井管的机械强度与耐蚀性能,大幅提高了现场作业效率。该材质的抗拉强度和冲击韧性满足要求,维氏硬度(HV1=256)出现硬度轻微超标的现象(规定HV1<250),螺纹连接性能达标。在低温含CO2的环境中点蚀速率很小,主要为均匀腐蚀,腐蚀质量损失满足要求。应力腐蚀开裂敏感性高,容易发生硫化物应力腐蚀开裂,不满足NACE MR0175抗硫要求。建议在90℃以下、含CO2和不含H2S的井下环境中使用。结论目前00Cr9材质油井管价格低于普通13Cr材质管材,在渤海区域大规模应用可降低油田开发成本,未来有望在渤海地区取代目前常用的13Cr材质油井管材。     

高强铝合金应力腐蚀开裂研究进展

综述了应力腐蚀理论的研究现状,其中氢致开裂理论和阳极溶解理论可较好解释高强铝合金的应力腐蚀开裂行为。结合应力腐蚀发生的三个必要条件,讨论了冶金因素、环境因素、应力因素对高强铝合金应力腐蚀敏感性的影响机制与作用结果。同时,介绍了国内外高强铝合金实验室模拟加速与自然环境应力腐蚀试验方法的研究进展、存在的不足及未来研究重点。     

51CrV4弹簧钢环箍断裂失效分析

目的研究51Cr V4弹簧钢环箍出现断裂失效原因。方法通过化学成分分析、力学性能分析、断口扫描分析、显微组织分析及能谱分析测试手段,对51Cr V4弹簧钢环箍的断裂模式及失效原因进行分析。结果长时间处于拉应力状态,致使51Cr V4弹簧钢环箍内表面棱边萌生裂纹源;同时,在腐蚀介质和应力的协同作用下,S元素加速腐蚀进程,腐蚀产物积累,加快腐蚀微裂纹的扩展,最终导致应力腐蚀断裂失效的发生。结论通过合理的选材、结构设计和防护工艺,严格控制原材料成分,降低应力水平和环境严苛度,使应力腐蚀出现概率大大减小。     

高硫高酸原油对80×104t/a焦化装置的影响及对策

介绍了在加工高硫高酸原油条件下,中国石化齐鲁分公司胜利炼油厂80×10^4t／a延迟焦化装置出现的加热炉辐射炉管弯头、分馏塔塔盘及浮阀、焦化塔至分馏塔挥发线弯头、焦化蜡油换热器出口短管、柴油回流空冷器管束部位腐蚀加速等问题,分析了以上部位腐蚀原因,提出了相应的应急对策。     

铝合金表面阳极化层环境损伤失效行为研究

目的研究7B04铝合金硫酸阳极化层环境作用下的失效行为,分析单独盐雾试验和环境谱作用下阳极化层的损伤行为和影响因素。方法通过中性盐雾试验和环境谱周期性试验(盐雾试验+温度试验)研究了硫酸阳极化层在不同腐蚀时间或不同腐蚀周期下的腐蚀损伤变化过程,并采用体视显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了不同腐蚀时间下或不同腐蚀周期下的表面形貌,结合有限元方法研究了阳极化层与铝合金基体热膨胀系数不匹配引起的热应力,定量分析了热应力对阳极化层失效行为的影响。结果经历中性盐雾试验和环境谱试验的硫酸阳极化层损伤失效现象是不一样的,中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要呈鼓起开裂失效,而环境谱试验中硫酸阳极化层以开裂剥落失效为主。结论中性盐雾试验中硫酸阳极化层主要是腐蚀介质通过表面微孔进入基体,导致基体腐蚀阳极化层鼓起,而环境谱试验因温度作用产生的热应力引起了硫酸阳极化层的开裂,形成了腐蚀介质进入基体的通道,引起阳极化层的剥落。