机械工程材料
MATERIALS FOR MECHANICALENGNEERNG DOI:10.11973/jxgcl201711020
2017年11月第41步第11期Vol,41No.11Nov,2017
20Cr32NiNb钢热壁集气管的失效分析
倪莹莹，唐建群，郭晓峰，巩建鸣
（南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816)
摘要：某厂CO转化炉热壁集气管在服役2a后发生早期开裂，通过断口宏观观察、扫描电镜观察、化学成分分析、力学性能测试等对开裂集气管进行了失效分析。结果表明：集气管的失效形式为烤变开裂；由于集气管长期在高温下服役，大量端变孔在晶界处萌生，并在高温和应力作用下不断长大，相邻变孔洞间相互连接或融合，形成裂纹，在应力作用下，裂纹沿晶界不断扩展并最终导致集气管的开裂。
关键调：20Cr32NiNb钢；集气管；变孔洞；开裂
中图分类号：TG115.9
文献标志码：B
文章编号：1000-3738(2017)11-0102-04
FailureAnalysisof20Cr32NiNbSteelHotOutletManifold
NI Yingying,TANG Jianqun, GUO Xiaofeng,GONG Jianming
(College of Mechanical and Power Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China)
Abstract: The hot outlet manifold of CO reformer used in a factory cracked prematurely after its service for 2 a. The failure analysis of the cracked outlet manifold was performed by macroscopic observation of the fracture. scanning electron microscope observation, chemical composition analysis and mechanical property tests, The results show that the failure type of the outlet manifold was creep cracking. Because the outlet manifold served at high temperature for a long time, creep cavities generated along grain boundaries and grew gradually at high temperature and stress, The adjacent cavities connected or rmerged together to form cracks, Cracks propagated gradually and finally the outlet manifold cracked under the stress.
Key words: 20Cr32NiNb steel; outlet manifold; creep cavity; crack
0引言
转化炉是石化工业中结构复杂且工作条件较为苛刻的一种装置，集气管是转化炉装置的核心部件，其中热壁集气管用于反应气体的收集，具有温度高、压力高等特性，因此对热壁集气管材料的抗螨变性和耐高温性提出了更高的要求。20Cr32NiNb钢和 Inconel800、800H和800HT合金等材料因具有优良的焊接性能、较高的热强性及抗蛎变性能，被广泛用作热壁集气管材料。然而，在高温条件下（如750 950℃范围内)长期服役后，热壁集气管材料易发生微观结构演化、螨变、氧化、热疲劳等退化和损伤[1-4]。DINI等S]认为螨变损伤和高温氧化的相互
收稿日期：2016-07-30；修订日期：2017-08-08
作者简介：倪莹莹(1991一），女，江苏准安人，硕士研究生
通信作者(导师)：唐建群副教投 102
万方数据
作用是连续退火炉中20Cr32NiNb钢辐射管失效的主要原因。HOMAN等认为G相的产生是造成 20Cr32NiNb钢氢转化炉集合管塑性下降和液化裂纹形成的主要原因。KNOWLES等[]发现 20Cr32NiNb钢在蒸汽转化炉中使用时会发生脆化现象。
某厂CO转化炉热壁集气管在服役2a后发生了卓期开裂，造成了产重的经济损失。该集气管的材料为离心铸造20Cr32NiNb钢，服役温度为890℃，压力为3.5MPa。为找到该热壁集气管的开裂原因，作者对其失效管件进行了系统全面的分析。
理化检验及结果 1
1.1宏观形貌
由图1可见：增强焊缝附近集气管表面的开裂较为严重，已经造成部分短尾管间的集气管沿管长度方向完全裂开，形成很宽的裂缝，具有非常明显的