金屬軟管開裂原因及預(yù)防措施

1、概述

本裝置共有三臺(tái)氣化爐，每臺(tái)氣化爐有四臺(tái)工藝燒嘴，其燒嘴冷卻水進(jìn)出口管線均采用金屬波紋軟管連接，提高了檢修效率，該金屬軟管運(yùn)行一定周期后，發(fā)生漏泄現(xiàn)象，嚴(yán)重制約生產(chǎn)。金屬波紋軟管規(guī)格DN50mm、PN10 MPa、壁厚約4mm、長(zhǎng)度3m 共有24根，波紋管按照GB/T14525—1993制造，使用材質(zhì)包括：活套法蘭304、接管304、絲網(wǎng)1Cr18Ni9、波紋管0Cr18Ni9。波紋管內(nèi)介質(zhì)為脫鹽水，管外為大氣，波紋管外套有不銹鋼絲網(wǎng)，尾端與接管焊接，但波紋管和接管焊接部位沒有有效保護(hù)，工作溫度為常溫，工作壓力為2.1MPa。波紋管、絲網(wǎng)和接管的連接結(jié)構(gòu)見下圖，

2、金屬波紋軟管損壞原因分析：

1）環(huán)境因素，奧氏體不銹鋼對(duì)氯離子的應(yīng)力腐蝕比較敏感，而金屬軟管在潮濕大氣環(huán)境下工作有氯離子導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕失效的可能，由于氯離子導(dǎo)致網(wǎng)套鋼絲產(chǎn)生大量的點(diǎn)腐蝕坑和應(yīng)力腐蝕開裂，相當(dāng)多的鋼絲發(fā)生斷裂，部分鋼絲產(chǎn)生點(diǎn)蝕坑而導(dǎo)致有效截面減少。剩余鋼絲的強(qiáng)度不足以承受波紋管的內(nèi)壓而過載拉斷，以致絲網(wǎng)發(fā)生大范圍斷裂（實(shí)際是整圈絲斷裂），導(dǎo)致內(nèi)部波紋管失去絲網(wǎng)的保護(hù)和軸向伸長(zhǎng)的約束，波紋管遭到過度彎曲，在波紋管與短接管焊接的薄弱處產(chǎn)生過載而斷裂。鋼絲上的氯離子來源于潮濕的含大量氯離子的大氣， 氯離子導(dǎo)致鋼絲產(chǎn)生大量的點(diǎn)腐蝕坑和應(yīng)力腐蝕開裂。

2）材料的冶煉質(zhì)量、組織狀態(tài)不符合要求。通過分析絲網(wǎng)的成分與金相，表明這批絲網(wǎng)的鋼絲不屬于產(chǎn)品規(guī)格中的1Cr18Ni9，Cr 含量偏低，Ni 含量顯著偏低，Mn 含量偏高。雖鋼絲的金相分析表明是屬于奧氏體單項(xiàng)組織， 但這種成分的不銹鋼既不屬于常用的Cr－Ni 奧氏體不銹鋼，屬于非標(biāo)準(zhǔn)型的不銹鋼；不銹鋼波紋管的材質(zhì)為0Cr18Ni9，即304不銹鋼，波紋管本體包括管端的焊接均未發(fā)現(xiàn)有氯離子應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，實(shí)踐證明，波紋管在與網(wǎng)套同樣的外界環(huán)境中沒有發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。

3）焊接因素，焊接處存在嚴(yán)重缺陷，將更加促使裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。波紋管外表面，斷口一部分受擠壓擦傷，中間有一清晰的枝晶疏松斑區(qū)，波紋管焊接質(zhì)量不好，有氣孔、枝晶疏松缺陷，使壁厚的有效面積減小。

3、預(yù)防措施

1） 為徹底解決金屬軟管的應(yīng)力腐蝕失效問題，建議將絲網(wǎng)材質(zhì)由1Cr18Ni9改為UNS434（國(guó)產(chǎn)牌號(hào)為1Cr17Mo）鐵素體不銹鋼，波紋管本體材質(zhì)由0Cr18Ni9 改為UNS316（ 國(guó)產(chǎn)牌號(hào)為0Cr17Ni12Mo2），材料中含Mo 可以抵抗點(diǎn)蝕，應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生與發(fā)展也較緩慢；同時(shí)嚴(yán)格控制波紋管焊接質(zhì)量，加強(qiáng)波紋管和接管焊接部位有效保護(hù)，從而可有效避免安裝過程中遭到破壞。

2） 應(yīng)建立波紋管定期檢驗(yàn)制度，對(duì)全部軟管均進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查斷絲情況是檢驗(yàn)的重點(diǎn)，如果斷絲過多，視情況進(jìn)行水壓試驗(yàn)或更換。

4、效果

采取以上措施，現(xiàn)裝置100%負(fù)荷運(yùn)行，各運(yùn)行參數(shù)較為穩(wěn)定，均符合工藝指標(biāo)，完全能夠滿足生產(chǎn)需要，為公司“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。