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.

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.

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>>>