制氢导输炉炉管材物损开简析和变革方略

　　裂纹宏观分布检查表明，裂纹均发生在丁头管（直管）一侧，弯头侧和焊缝金属未发现裂纹；裂纹均从炉管内壁起裂，从内向外扩展；裂纹区无明显变形，也无明显均匀腐蚀。裂纹集中于焊接热影响区：在丁头管侧距丁头管与弯头之间环缝2030mm范围内存在大量裂纹，且大多较深，有的已接近穿透管壁，有的已成贯穿性裂纹；受到炉管外壁翅片角缝焊接热影响的炉管内壁表面也出现许多裂纹，且深度大多已超过壁厚一半。

　　裂纹金相检查金相观察显示：裂纹起源于炉管内表面；属穿晶断裂，局部沿晶裂纹多分枝，呈树根状；裂纹途经区域均为单相奥氏体组织。

　　裂纹起源于炉管内壁表面裂纹断口分析扫描电镜观察显示：裂纹起源于炉管内壁，具有羽毛状或平似解理的断口特征，为穿晶断裂，有二次开裂，断口表面覆盖有腐蚀产物。裂纹路径裂纹断口新貌裂纹面（断口）覆盖物成分分析断口表面覆盖物成分分析。

　　对炉管材质的评价从炉管试样化学成分、机械性能、显微组织、几何尺寸、表面状况及内部致密性等检验结果看，均符合相应材料技术标准要求。但根据检验结果和分析，从防止炉管裂纹角度看，丁头管选材及丁头管与弯头材料匹配不理想。

　　对炉管焊接质量的评价从焊缝金属具有双相组织（A+D），无焊接裂纹等超标缺陷看，焊接材料选择合适。从焊缝外形看，内壁焊缝余高超过5mm，翅片角焊缝尺寸也较大；从敏化温度和残余应力作用范围较大看，可认为炉管焊接热规范偏大。

　　关于裂纹性质的讨论根据检验结果：裂纹均从炉管内壁表面萌生，从内向外扩展；裂纹多分枝，呈树根状；裂纹以穿晶形式和较快速度扩展；断口具有羽毛结构和平似解理的脆性断裂特征；裂纹面上有腐蚀覆盖物；裂纹均发生在热影响区，属运行过程中产生的动态脆性裂纹；裂纹区具有相当高的焊接残余应力，因此，可认定炉管裂纹属应力腐蚀开裂（SCC）。

　　炉管焊接工艺的影响因焊接热规范偏大，而材料热传导性又较差，故丁头管与弯管之间对接接头及翅片角接接头中存在较大范围的敏化温度（450850e）作用区。已知，对含碳量较高、具有单相奥氏体组织的0Cr18Ni9和1Cr18Ni9处于敏化状态（焊接热影响区）时，对SCC更加敏感，因此，在含Cl-离子极少的高纯水或高纯过热蒸汽中，只有敏化态的上述奥氏体不锈钢才会发生SCC.含稳定化元素的不锈钢（1Cr18Ni9Ti等）或含碳量较低的单相奥氏体不锈钢（00Cr19Ni10等）受敏化温度作用时，其SCC敏感性无明显变化。此亦反映出丁头管与弯管材料SCC行为间的差异。

　　焊接接头成形不良，将在炉管内表面焊根处造成严重应力集中，并可能成为Cl-离子浓集的区域，这些均促进SCC发生。严重的焊接残余应力是引发炉管SCC的重要因素通过对炉管焊接区残余应力测试得出，残余应力*大值达519MPa，且残余应力分布范围较大，距焊缝两侧15mm处残余应力还达247404MPa.已知，对奥氏体不锈钢，残余应力（特别是焊接残余应力）引发的SCC约占整个事故的6080%；当焊接区残余应力值（拉应力）超过100MPa时，则在很短时间内就会产生SCC.