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当氨合成塔表面裂纹原因分析

发布时间:2021-09-10 00:26:22 阅读: 来源:砂浆泵厂家

氨合成塔表面裂纹原因分析

1介质方面

根据文献,氨合成塔内筒材料为l6MnR,属低合金钢,其中的C主要以渗碳体形式存在。氨合成塔如果设计、制造或使用不当,就能因氢的腐蚀而导致破裂,氢腐蚀发生在高温高压临氢环境中。氨合成塔主要反应介质为N2和H2,在高温高压下运行.

氢原子或氢离子扩散进人材料中后,会在晶界附近以及夹杂物与基体相交界而处的微隙中结合成氢分子,由于进入材料中的氢的作用,会使材料的化学成分产生变化、力学性能劣化,直至产生大量裂纹。

解释钢的氢腐蚀的理论,比较有说服力的是:高温高压的氢进入钢中与渗碳体相互作用,生成甲烷,使钢脱碳。其反应式为

Fe3C+4H=3Fe+CH4。

因为钢的主要强化相渗碳体被氢还原了,所以强度降低很多。氢腐蚀脱碳现象有两种形式:

(1)氢和钢表而的碳化合生成甲烷,引起钢表而脱碳。根据文献,甲烷分子和氢分子在微隙中会逐步聚集,并产生局部高压,使该部位承受很大应力。之所以产生裂纹源,是因为当应力克服了晶格间的表而张力后,会在晶格之间形成甲烷空穴。随着反应不断进行,甲烷空穴会逐渐长大,然后慢慢聚集,最后形成小的气泡链,产生小裂纹,小裂纹逐步发展,就会撕开各高压气泡间的联结部位,形成大裂纹。因为某些微隙靠近钢材表而,就形成表而鼓泡,随着反应的进行,生成的甲烷就会逸出,从而形成表而裂纹:

(2)当氢渗透到材料内部,氢与渗碳体反应生成甲烷。因为生成的甲烷不能从钢中扩散出去,所以聚集在晶界上,在某些部位形成高压气泡,气泡的数目和尺寸随着反应不断进行而逐步增加、增大,气泡扩大和相互连接后,在晶界上出现裂纹。随着反应时间增加,裂纹发展越来越迅速,最后形成贯穿性裂纹,使材料失效。

2制造方面

该氨合成塔在宏观检查时,发现焊接接头表而成型不好,有多处修磨部位,说明焊缝在制造过程中,存在较多缺陷,残余应力较大。在应力与高温高压氢的复合作用下,加速了氢腐蚀的进行,经过多年的反复作用,最终导致原始缺陷发展成为裂纹。

3使用方面

该氨合成塔是在发现温度异常时进行停车检验的,根据文献,影响氢腐蚀的因素主要有:温度、氢分压、合金成分、应力等。

当氢的压力越大,温度越高,碳钢的脱碳层就越深,发生氢腐蚀断裂的时间也越短。其中温度是重要因素,在非常高的温度下,氢的压力即使只有0.1 MPa换回原则不适用于以下的情况:,脱碳也可能发生:而在温度较低的情况下,氢的压力即使有100 MPa的,氢腐蚀也很难发生。内筒材料长时间承受高温高压,超2、用适合的夹具完成相应的实验温导致将材料出现过热现象,过热就使材应注意槽轮的方向料性能劣化。超温是该氨合成高端配置的电脑、打印机等塔产生缺陷的另一个原因。

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