Определение причин трещинообразования корпуса дымовой трубы

Выполнена работа по определению причин возникновения трещин в корпусе дымовой трубы из нержавеющей стали марки 304.

Фотография фрагмента разрушенной трубы приведена ниже. В результате визуального осмотра на поверхности трубы обнаружена радиальная трещина по зоне термического влияния (ЗТВ) сварного шва. Трещина сквозная, длиной порядка 150 мм и раскрытием 0,5 мм.

Исследование, проведенное в испытательной лаборатории «МЕТАЛЛ-ЭКСПЕРТИЗА ТЕСТ», включало: проведение химического анализа основного металла трубы и металла сварного шва, металлографическое исследование в месте трещинообразования, испытание на статическое растяжение основного металла и металла сварного соединения, фрактографическое изучение поверхностей разрушения, энергодисперсионную спектроскопию продуктов коррозии.


Обозначение образца

B

C

Al

Si

P

S

Ti

V

Cr

Mn

основной металл

0.003

0.046

0.035

0.398

0.030

0.008

0.012

0.107

18.010

1.579

шов

0.003

0.067

0.008

0.585

0.020

0.017

0.002

0.084

18.687

1.809

Обозначение образца

Fe

Co

Ni

Cu

Nb

Mo

W

 

основной металл

71.034

0.117

8.103

0.345

<0.001

0.171

0.032

Обозначение образца

69.125

0.080

9.173

0.211

<0.001

0.135

0.025


Как видно из табл.1 химический состав основного металла и наплавленного металла сварного шва удовлетворяет требованиям ASTM A240, предъявляемым к стали марки 304.

Для определения прочностных характеристик металла трубы проведены испытания на статическое растяжение основного металла и металла сварного соединения. Испытание на статическое растяжение проведено на универсальной испытательной машине РМГ-300МГ4, испытанию подвергли плоские образцы по ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 6996-66.

 

Обозначение образца

Механические свойства

Расчетная площадь сечения, мм2

Разрушающая

нагрузка, Н

Временное сопротивление разрыву, Н/мм2

Предел текучести, Н/мм2

Относительное удлинение δ, %

ОМ-1

151,060

94736

627

316

63,1

ОМ-2

147,740

92350

625

310

62,6

СШ-1

151,680

56571

373

-

-

СШ-2

143,220

66891

467

-

-


Как видно из табл.2, сварное соединение трубы неравнопрочно основному металлу – предел прочности шва ниже предела прочности основного металла в два раза.

Для определения характера структуры металла трубы выполнено металлографическое исследование по сечению сварного соединения. Травление шлифа производили раствором «царской водки». Просмотр и съемку шлифа осуществляли на микроскопе «Альтами Мет 1С».

В результате металлографического анализа установлено, что металл трубы имеет аустенитную структуру. На внутренне стенке трубы в ЗТВ присутствуют многочисленные коррозионные язвы, которые являются очагами  зарождения сетки трещин. Сетка трещин, сливаясь в одну трещину, выходит к наружной стенке трубы. Распространение начальных коррозионных повреждений происходит по двойникам, расположенным в теле аустенитных зерен. Наличие значительного количества двойников свидетельствует о сильной степени пластической деформации металла наружных слоев.

Для определения характера разрушения трубы проведен фрактографический анализ. При исследовании была использована цифровая лупа Levenhuk DTX 500 Mobi (увеличение ×20). Изучению подвергли раскрытую трещину. Изображения поверхности разрушения приведено на рис.14-15. Стрелкой указано направление роста трещины.

На поверхности излома присутствует значительное количество серы (12,9%), что в 1600 раз больше, чем в основном металле. Столь высокое содержание серы в продуктах коррозии свидетельствует о ее наличии в дыме, протекающем в трубе (наиболее  вероятно, в виде диоксида серы или сернистого газа). Распределение хрома по металлу трубы равномерное, привязки расположения хрома к границам аустенитных зерен не выявлено.

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что разрушение трубы произошло из-за сульфидного коррозионного растрескивания под напряжением.


<<<предыдущая статья  следующая статья>>>


Нет комментариев
Добавить комментарий