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冷却器的应力腐蚀破坏

2021-10-08

近年来,冷却器的低应力破坏已引起国内外热交换器工作者极大的关注。它的严重性正是在于破坏发生在远低于屈服极限的应力状态下。应力腐蚀裂纹(SCC)就是低应力破坏类型之一。某些情况下,在材料屈服极限的10左右:

〔1〕就可能发生应力腐蚀破坏。这种型式的裂纹常起始于细小裂纹,然后深深穿透材料,后导致泄漏或断裂。由于它发生在许多设计应力范围之内,而且在使用过程中突然、无征兆地发生破裂,因此应力腐蚀破坏被认为是极其危险的一种破坏模式。

〔2〕表明了不锈钢管应力腐蚀破裂的严重状况(裂纹的方向垂直于拉应力方向).

值得注意的是,应力腐蚀裂纹只有在特定环境和拉伸应力同时存在的条件下才会产生。产生应力腐蚀裂纹的环境是一种中等侵蚀性环境,即发生应力腐蚀时并没有明显的腐蚀迹象。所谓特定环境,是指不同的材料对环境具有不同的敏感性。

表明了氯离子和溶解氧在260℃水蒸汽中对18-8型不锈钢(18Cr,8Ni加铌)应力腐蚀的综合影响,试验时试件应力超过了材料的屈服限。从可见,在氧离子存在的状况下,氯离子浓度仅仅几个P.P.m就可能导致应力腐蚀。

2LQFL 型冷却器

氯离子和溶解氧在260℃水蒸汽中奥氏体不锈钢在氯离子溶液中对18-8型不锈钢(18Cr,8Ni加应力腐蚀断裂时间与温度的关系(42Nb)应力腐蚀的综合效应MgCl2溶液,323MPa应力水平)像大多数化学反应一样,升高温度会加速裂纹效应。

以上表明了温度是影响奥氏体不锈钢在氯离子溶液中断裂时间的一个十分显著的因素。

产生应力腐蚀裂纹的应力是静态拉应力,而不是动态循环载荷拉应力。表明了应力腐蚀裂纹垂直于拉应力方向。当拉应力值高时,应力腐蚀裂纹易于发生(见),门槛值应力大约在屈服极限的10至70范围内。但是,由于应力腐蚀裂纹与环境因素和温度有关,因此,对于各种不同的使用条件,就很难确定一一对应的门槛值应力。已表明:降低拉伸应力是防止应力腐蚀破坏的一条有效途径。不锈钢的应力腐蚀抗力列管式冷却器往往是在压力、温度和环境因素组合的苛刻条件下工作,面临着应力腐蚀导致的严重后果。由于应力腐蚀裂纹是结构在静态拉伸应力和某一环境条件同时存在的状况下产生,消除或改变这两个因素中的任何一个均可降低或消除对应力腐蚀裂纹的敏感性。然而,环境因素往往难以改变,因此,在设计中,选择合理结构,设法降低拉应力或使结构保持压应力状态是防止应力腐蚀破坏的一条有效途径。

对于固定式冷却器,一些结构参数,如壳体直径、管子规格和长度通常由工艺过程设计所选定,边界支承条件根据密封和检修要求确定。在结构设计中,有两个问题须要注意,这两个方面将影响热交换器的应力状态。如果处理得当,将有效防止应力腐蚀破坏。

 


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