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摘 要

0Cr18Ni9是使用最广泛的不锈钢耐热钢之一，主要用于一般化工、食品、原子能等工业换热器结构中。

本文对某石化公司炼油厂柴油加氢E-101A/B/C换热器0Cr18Ni9换热管开裂进行研究，通过断口宏观分析、断口微观分析和硬度分析等失效分析手段，分析换热管断裂原因。结果表明：0Cr18Ni9不锈钢材质基本符合相关标准要求。断口形貌为脆性断口, 且0Cr18Ni9不锈钢换热管内壁无明显腐蚀减薄。断口扫描电镜微观形貌状似“冰糖”，为典型的沿晶开裂, 晶界处有反应产物, 腐蚀产物中硫、氧含量较高, 但未发现氯元素。

综上所述，该换热器换热管开裂属于连多硫酸引起的应力腐蚀开裂(硫化物应力腐蚀开裂)。

关键词：0Cr18Ni9 换热管开裂 失效分析 连多硫酸 应力腐蚀

Analysis of Cracking on 0Cr18Ni9 Austenitic Stainless Steel Tube in Heat Exchanger

Abstract

0Cr18Ni9 is one of the most widely used heat resistant stainless steels, which is used in general chemical equipment, food equipment, atomic energy industrial facilities and so on.

In this paper, the crack of 0Cr18Ni9 heat exchange tube diesel hydrogenation of heat exchanger. E-101A/B/C was studied in a petrochemical company refinery, according to some methods of failure analysis, such as the macroscopic, microscopic fracture morphologies and hardness analysis, the reasons of the rupture on heat exchange tube were acquired. The research contents and conclusions are follows: The quality of 0Cr18Ni9 Austenitic Stainless Steel conforms to the requirements of relevant standards. Fracture morphology is brittle fracture, and no obvious corrosion thinning exists in the inner wall of 0Cr18Ni9 stainless steel heat transfer tube. The microstructure of fracture in SEM looks like "crystal sugar", which is a typical intergranular cracking. Meanwhile, there are some corrosion products on grain boundary and the corrosion products include some oxygen and sulfur content, but no chlorine is found.

In a word, the cracking of this heat exchanger tube is stress corrosion cracking caused by polythionic acid (SSCC).

Keywords: 0Cr18Ni9; Cracking of heat exchange tube; Failure analysis; Polythionic acid; Stress corrosion

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究的意义及背景 1

1.2连多硫酸应力腐蚀开裂机理 1

1.2.1连多硫酸的形成 1

1.2.2连多硫酸应力腐蚀开裂的机理  2

1.2.3 连多硫酸应力腐蚀开裂形成的过程  3

1.3改进措施与预防方法  3

1.3.1环境控制  4

1.3.2改换主体材质   4

1.3.3采用碱洗的方法 4

1.4不锈钢防腐蚀技术研究进展 4

1.4.1 传统的电化学防腐蚀技术 4

1.4.2 对不锈钢进行表面涂层及涂装处理 4

1.4.3 改进不锈钢的热加工工艺，提高耐腐蚀性元素铬、钼的添加量 5

1.4.4 对不锈钢焊接件进行固溶处理，提高其抗晶间腐蚀能力 5

1.5课题研究内容及技术路线 6

第二章 失效分析 7

2.1失效分析的意义与任务 7

2.1.1失效分析及其意义 7

2.1.2失效分析的任务 7

2.2失效分析技术内涵 8

2.2.1失效模式与失效机理(原因) 8

2.2.2失效分析技术思路及程序 8

2.3国外失效分析现状 10

2.4失效分析发展展望 11

第三章 某石化公司炼油厂柴油加氢E-101A/B/C换热器0Cr18Ni9换热管开裂分析 13

3.1基本概况 13

3.2断口分析 16

3.2.1断口宏观分析 16

3.2.2断口微观分析 17

3.3断裂原因分析 22

3.4连多硫酸应力腐蚀开裂的影响因素 23

3.5建议 25

第四章 结论 26

参考文献 27

致谢 30

第一章 绪论

1.1课题研究的意义及背景

0Cr18Ni9是使用最广泛的不锈钢耐热钢，用于一般化工设备，食品用设备，原子能用等工业设备^[1]。0Cr18Ni9有较好的抗晶间腐蚀性能，优良的耐腐蚀性及冷加工冲压性能，对氧化性酸（如硝酸）有很强的抗腐蚀性，对碱溶液及大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀性能,其化学成分如表1.1。

表1.1 0Cr18Ni9化学成分^[2]

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