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            孔板流量計

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            鍋爐車間煤鍋爐減溫水孔板流量計和接管減薄與泄漏失效分析

            作者: 來源: 發布時間:2018-11-20 09:15:47

                 摘要:通過宏觀檢驗、厚度檢驗、掃描電鏡分析、能譜分析、金相檢驗等方法,對某鍋爐車間煤鍋爐減溫水孔板流量計和接管減薄與泄漏原因進行失效分析。結果表明:孔板流量計和接管減薄和泄漏的主要原因是由于接管未按設計厚度進行安裝,接管過厚,導致孔板流量計與接管處的介質流速和方向發生改變,形成局部湍流,在厚度突變處產生熱沖蝕,造成孔板流量計與接管均減薄,并zui后在孔板流量計處發生泄漏。

             
                某廠鍋爐車間煤鍋爐減溫水孔板流量計和接管因泄漏,造成裝置停工。據介紹,該孔板流量計和接管材料均為20G鋼,輸送介質為減溫水,壓力為12. 5 MPa,溫度為140℃。設計要求的接管規格為:042 mm X 4 mm,實際安裝的接管規格為科2 mm X 6 mm。為找到事故的原因,避免同類事故發生,對其進行了失效分析。
             
            1理化檢驗
            1.1宏觀檢驗
                將該孔板流量計和接管剖開后,對其外壁和內壁進行觀察。發現二者外壁均呈鐵灰色,表面無明顯腐蝕產物,見圖1。孔板流量計和接管連接的焊縫兩側壁厚均有明顯的減薄,流量計一側已減薄至穿孔。接管一側長約170 mm內壁已被沖刷成銀白色,上面分布著蜂窩狀凹坑,離焊縫越近,凹坑越多。接管凹坑上和其余部分內壁上附著有黑色物質,見圖2。
            泄漏孔板流量計和接管形貌
            接管內壁形貌
                宏觀檢驗結果表明,該流量計及接管的減薄是從內向外進行的,內壁上的蜂窩狀凹坑進一步說明減薄是由管內介質的熱沖蝕導致的。造成熱沖蝕的原因主要是由于該流量計的變徑、焊縫根部高度偏高及接管一側的厚度偏高造成。
             
            1.2厚度檢驗
                該孔板流量i一遠離焊縫一側厚度為10. 212.8 mm,靠近焊縫處厚度為2. 8-3. 3 mm;接管遠離焊縫一側厚度為5. 5一6.4 mm,靠近焊縫處厚度為4.4~4. 5 mm。
                厚度檢驗結果表明,該孔板流量計和接管焊縫處附近的管壁厚度發生了明顯減薄。流量計比接管減薄更嚴重。孔板流量計和接管的非光滑連接是該處產生渦流,造成熱沖蝕減薄的主要原因。與孔板流量計相連的接管厚度,從設計的4 mm變成了安裝的6 mm,使流量計與接管之間形成了臺階,及焊縫高度偏高,使該處介質流速和方向發生了改變,形成局部渦流,首先是對臺階處,然后對相連的接管產生了熱沖蝕,使二者都發生了減薄。
             
            1.3、掃描電鏡分析
                在該孔板流量計及接管內壁取樣,使用掃描電鏡進行觀察。可以看到在蜂窩狀凹坑上,有明顯的熱沖蝕痕跡,見圖3。
             
                掃描電鏡分析結果表明,該孔板流量計及接管內壁的蜂窩狀凹坑是由熱沖蝕造成。
            孔板流量計及接管內壁SEM形貌
            1.4、能譜分析
                對該孔板流量計及接管內壁上附著的黑色物質進行能譜分析,其中鐵質量分數為78.6100,氧質量分數為21. 39%,可知黑色附著物主要是鐵的氧化物,見圖4。
            孔板流量計及接管內壁附著物EDS譜
                能譜分析結果表明,該孔板流量計及接管內壁上黑色附著物是在使用過程中產生的氧化皮。
             
            1.5、金相檢驗
                在該孔板流量計及接管上取樣后,經打磨、拋光、侵蝕及復膜后進行檢驗。其中該孔板流量計的顯微組織為鐵素體和珠光體,見圖5;接管的顯微組織為鐵素體和珠光體,呈帶狀組織形貌,見圖6
            孔板流量計顯微組織接管顯微組織
                金相檢驗結果表明,該孔板流量計及接管的顯微組織正常。
             
            2、結論
                該廠鍋爐車間煤鍋爐減溫水孔板流量計和接管減薄泄漏的主要原因是,由于與該流量計相連的接管厚度發生變化,使該處介質的流速和方向發生改變,形成局部湍流,進而對流量計和接管產生了熱沖蝕,zui后在流量計處因減薄而產生泄漏。
             
            3、建議
                (1)嚴格按照設計圖紙進行施工,如管線和管件連接有厚度差異時,應進行圓滑過渡。
                (2) 140 0C下的飽和蒸汽壓力為0. 365 MPa,實際上為12. 5 MPa。在該壓力情況下應該不會產生汽蝕的情況。但在開關泵的情況下,以及發生截面變化時,壓力會發生波動,難免產生汽蝕現象。因此要盡量保持工藝生產穩定,避免產生大的壓力波動。

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