GB13296-2013标准TP304不锈钢换热管裂纹分析
某电厂 TP304 不锈钢换热管裂纹分析
高伟 1， 毕英杰 2
（1.哈尔滨动力设备物流有限责任公司，哈尔滨 150046；2.哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司，哈尔滨 150040）
摘 要：某电厂汽轮机汽封加热器的 TP304 换热管出现裂纹，对已泄漏的换热管取样分析，TP304 不锈钢管的化学成分和力学性能都符合技术条件要求，有应力腐蚀倾向，裂纹附近有较大拉应力，裂口表面含有 Cl 离子和 Na 离子等腐蚀介质，TP304 管是由于应力腐蚀引起的开裂。
关键词：裂纹；应力腐蚀；开裂
中图分类号：TK263.63 文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2012）08－0182－03
Crack Analysis of TP304 Stainless Recuperator Tube in a Power Plant
GAO Wei1, BI Ying-jie2
（1.Harbin Power Equipment Logistics Company Limited, Harbin 150046, China；2.He Harbin Power Plant Valve Co. Ltd, Harbin 150040, China）
Abstract： Crack was discovered on TP304 recuperator tube of a turbine steam seal heater in a power plant. Samples were collected and analyzed from these tubes which leakage happened and the following conclusions were approached: The composition and mechanical properties of TP304 stainless steel tube meet specification. TP304 was subjected to stress corrosion. Near the crack large tensile stress exist; Corrosion medium such as Cl - and Na+ can be observed on the surface of the crack. Thus the cracking of the tube was cased by stress corrosion.
Key words： crack; stress corrosion; cracking
1 事故调查
某电厂汽轮机运行时，汽封加热器的换热管出现裂纹，导致汽轮机停机。检查发现汽封加热器锈蚀很严重，换热管上有许多锈斑，换热管的材质为 TP304。为此我们从开裂的换热管中取样，对换热管的开裂原因进行了分析。
2 断口分析
2.1 宏观分析
换热管裂纹和裂口宏观形貌如图 1 所示，开裂位置距焊缝约 5mm 沿轴向延伸，总长约 35mm，裂纹呈网状分布，管内壁呈铁锈色。沿较大裂纹将裂纹面打开，裂口凸凹不平，局部呈铁锈色和绿色，另一个裂口磨损严重，较为光亮。
较大裂纹裂纹
（a）TP304 管裂纹形貌 （b）裂纹面宏观形貌
图 1
2.2 微观分析
TP304 管裂纹面微观形貌见图 2。裂纹面氧化、锈蚀
较严重，断口特征为解理断口，局部可见疲劳条带，断面上有二次裂纹。能谱测试结果见表 1，TP304 管裂纹面严重氧化，Cr 和 Ni 元素含量降低，含有 Cl 离子和 Na 离子。
3 材质分析
3.1 化学分析
在 TP304 管上取样做化学分析，结果见表 2。TP304
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（a）裂纹面微观形貌
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（b）裂纹面围观形貌
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图 2
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表 1
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TP304 管裂口能谱分析结果
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项目
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Fe
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O
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CrNi
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C
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Si
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Cl
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Na
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对图 2（a） 58.04
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24.14 10.34 3.89 2.66 0.45 0.30
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0.18
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对图 2（b） 54.77
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26.72 10.11 4.40 3.32 0.36
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0.21
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0.12
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表 2
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TP304 不锈钢管的化学成分
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元素C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ni
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测试值 0.047
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0.46
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1.07
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0.033
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0.004
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18.0
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8.30
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标准值 ≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.045 ≤0.030
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18.0~20.0
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8.0~11.0
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管的化学成分符合技术条件要求。
3.2 力学性能
TP304 不锈钢管的力学性能见表 3。TP304 不锈钢管
的力学性能符合技术条件的要求。
表 3 TP304 不锈钢管的力学性能
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项目
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RP0.2 /N·mm-2
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Rm /N·mm-2
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A/%
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扩口 压扁 反弯
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测试值
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1
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340
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755
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50
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合格 合格 合格
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2
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320
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540
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55
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标准值
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≥170
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≥485
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≥35
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