12Cr2MoWVTiB鋼管穿孔失效分析

張彥文 蘇明國 陶 勇

(1.武鋼技術(shù)中心 湖北 武漢：430080；2.武漢市德華測試工程有限公司 湖北 武漢：430013；3.武鋼質(zhì)檢中心 湖北 武漢：430080)

12Cr2MoWVTiB鋼管運(yùn)行過程中早期穿孔失效，鋼管直徑為φ38(外徑38mm，壁厚4.5mm)，穿孔孔隙尺寸約10mm×10mm)。據(jù)介紹，失效鋼管為干熄焦鍋爐二過水管，主蒸汽壓力為10.5MPa，外部煙氣溫度850-960℃，內(nèi)部過熱蒸汽溫度540-550℃；管內(nèi)蒸汽品質(zhì)：pH值9.4-10.5，二氧化硅含量：<0.02mg/L，全鐵<0.02mg/L，鈉含量<0.015mg/L。管道破洞有4處(送樣管僅1處)，破口處呈腐蝕凹陷狀態(tài)。為了弄清鋼管穿孔失效原因，采用宏觀及微觀分析方法，對失效鋼管進(jìn)行了相關(guān)分析。

1 宏觀觀察

穿孔試樣宏觀形貌見圖1(a)，孔洞處無明顯變形，孔洞邊緣極薄。切開后觀察穿孔處內(nèi)表面，可見該部位呈漏斗狀，管壁明顯比正常部位薄，減薄方向是由內(nèi)向外，見圖1(b)。

圖1 試樣面宏觀形貌

2 化學(xué)成分分析

將鋼管除去表面氧化層后，鉆取屑樣做化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。基體成分均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍。

表1 化學(xué)成分分析(Wt%)

3 力學(xué)分析

在遠(yuǎn)離鋼管破損處取鋼管拉伸試樣，做力學(xué)性能分析，結(jié)果見表2，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 力學(xué)性能

4 掃描電鏡分析

試樣經(jīng)酒精超聲清洗后，用Quanta FEG 450掃描電鏡及能譜儀分析。截取穿孔部位，掃描電鏡下低倍形貌見圖2，穿孔周圍減薄明顯，局部放大可見一些疏松孔洞，見圖3，這是高溫蠕變的典型特征。管壁內(nèi)表面已被氧化，能譜分析見圖4，主要成分為鐵的氧化物，并含有少量的S、Cl等元素。內(nèi)表>面局部氧化皮剝落部位，可見腐蝕坑存在，其形貌及能譜見圖5，S、Cl元素峰明顯。說明管內(nèi)高溫介質(zhì)具有腐蝕性。

圖2 穿孔低倍形貌

圖3 內(nèi)側(cè)孔洞

圖4 內(nèi)壁能譜分析

圖5 腐蝕坑能譜分析

截取穿孔部位，制作截面試樣，拋光后觀察，亦可見穿孔部位明顯減薄，最薄處不足200μm，見圖6，鋼管外表面覆蓋有抗氧化涂層。遠(yuǎn)……